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台湾陆块的成因机制：海底扩张、重力均衡和剥蚀沉积的综合作用

已有 480 次阅读 2024-4-7 19:56 |个人分类:全球变化|系统分类:论文交流

台湾陆块的成因机制：海底扩张、重力均衡和剥蚀沉积的综合作用

杨学祥，杨冬红

关键提示

梁光河研究员基于大陆漂移的动力机制研究，详细分析了南海周边多个陆块在新生代的构造演化，通过盆地沉积相及陆块尾迹特征，恢复了南海周边各个陆块的构造演化历史，从而给出了台湾陆块的成因机制。

大洋中大陆残片的发现使得海底扩张推力（传送带）模式陷入困境，海底扩张、重力均衡和剥蚀沉积的综合作用可以解决这一问题。事实上，大洋中大陆残片都在大陆的东侧，大洋中脊的西侧，与环太平洋弧后盆地对应，与剥蚀沉积造成的科里奥利效应导致东西太平洋两岸的构造差别是一致的。

现在还没有最后的赢家，一切都在讨论之中。梁光河研究员指出，华夏古文明之后国人几无贡献！希望更多年青同行深入研究，对中华民族有所贡献。本文响应号召，抱砖引玉，助力同行共创中华科学文化的新辉煌！

海平面升降导致地壳的垂直运动和水平运动

根据球面模型，我们在2011年撰文指出，强震与全球气候变化关系的地球物理解释是：全球冷暖变化导致的海平面升降，破坏了地壳的重力均衡，引起加载或卸载的海洋地壳均衡下沉或上升，并导致相应的水平运动。

由图1中可以看到，相同的圆心角在不同半径的球面所对应的弧长是不同的，由于海水增加，海洋地壳A’B’弧下降到AB弧时，圆心角a变大，只能发生两种结果：

其一、大洋地壳A’B’弧的多余部分插入大陆地壳之下，形成俯冲消减带，是地震频发的地区，其类型为环太平洋俯冲消减带和地震火山带。

其二、大洋地壳AB弧的多余部分象楔一样劈开大陆，推动大陆向两边分离，由AB弧扩张到AE弧，其类型为大西洋两岸的快速扩张。

其三、反之，当海洋地壳AB'弧上升到A’B’弧时，由于弧长增大，其增大部分h就是海底扩张产生的新洋壳。其中，

h = (R₂ – R₁) a (1)

(1)式表明，圆心角a越大，洋壳垂直升降(R₂ – R₁)越大，新增洋壳h也就越多。东西太平洋所在圆心角最大，所以太平洋升降所产生的新生洋壳也就最多，形成环太平洋地震火山带。

当全球变暖使海平面上升积累到一定高度时，地壳均衡使洋壳下降收缩，强烈的挤压导致环太平洋地震火山带8.5级以上强震频发；当全球变冷两极冰盖增大使海平面下降到一定高度时，地壳均衡使洋壳上升在大洋中脊处扩张。

a 大洋海水减少 b 大洋海水增加

1-新洋壳，计算时因忽略了与陆壳连接部分，因而计算值比实际值小；

2-旧洋壳，插入大陆壳下或推动大陆分离部分。

图 1 海平面变化造成的垂直运动和水平运动（据杨学祥，1988；杨冬红，2011）

Fig. 1 vertical and horizontal movement by the changes of sea level

地震的平面模型的最大特征是地震的孤立性和随机性，地震的垂直运动与水平运动无关，每个板块的垂直运动是相互独立的，与其他板块无关。最终结论是地震不可预测。球面模型演绎出的地震特征是相关性和有序性，地壳是一个球面稳定拱形结构，不同板块相互支撑，每个板块的垂直运动不是相互独立的，一个板块的垂直运动必然产生相关的水平运动，与其他板块不可避免地发生碰撞和挤压或引张，破坏了稳定的拱形结构，为其他板块运动创造了前提条件。最终结论是地震发生有规律可循。

科里奥利力和剥蚀沉积是朔造大陆西高东低的基本动力

我们在1995年撰文指出，科里奥利力是地球自转系统中的一种惯性力，它使垂直下降的物体向东偏转，垂直上升的物体向西偏转，是形成环太平洋地震火山带中东西两岸构造应力差别的根本原因。

剥蚀沉积是地表的主要地质现象，它削平大陆的高地并沉积在陆缘沿海地区，地壳均衡作用使载荷减少了的大陆上升，载荷增加了的沿海沉积带下降。在科里奥利力的作用下，上升的大陆向西运动，下降的沉积带向东运动。大陆西缘的沉积带在下降过程中向东运动，与上升中向西运动的大陆向挤压，形成大陆西部的挤压带；大洋板块的俯冲带下插东移则加剧了这一挤压作用。大陆东缘的沉积带在下沉过程中也向东运动，与上升中的向西运动的大陆相分离，形成大陆东部的引张带，形成火山岛弧和弧后盆地，大洋板块的俯冲带下插东移则加剧了这一引张作用。这就可以解释，为什么边缘海广发发育在太平洋西岸亚洲东部，而太平洋东岸美洲西部却是高耸的安第斯山脉（见图2）。

图2 剥蚀沉积造成的科里奥利效应导致东西太平洋两岸的构造差别

地壳均衡理论：从地壳运动的固定论上升为活动论

近日据俄罗斯卫星通讯网援引《冰冻圈》杂志上发表的文章中称，阿尔卑斯山上90%的冰川会在21世纪末消失。由此导致的海平面上升和地壳均衡运动将威胁世界安全。事实上，欧亚地震带有阿尔卑斯山脉和喜马拉雅山脉冰川，环太平洋地震带有落基山和安第斯山冰川，山地冰川融化将导致强烈的地壳均衡运动，包括强烈的地震火山活动。这是气候学家忽略的巨大危险。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1173706.html

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1146296.html

冰川地壳均衡

“雪球地球”假说认为，新元古代晚期聚集在赤道附近的罗迪尼亚超大陆的裂解使大陆边缘海面积迅速增加，边缘海生物初级产率和有机碳埋藏量也随之大大增加，造成大气中CO2含量迅速减少，进而驱动了失控的冰反射灾变，形成了“雪球地球”。当时的海洋都被冰冻，冰盖扩展到赤道，平均厚约1 km，全球温度骤降至大约-50°C。但是，海底火山释放出的CO₂积累在冰盖之下，随着CO₂不断的积累，最终冰盖破裂，CO₂进入大气，产生极端的“温室效应”，使冰川迅速消融、退却，全球温度急剧上升至大约50°C。

海底火山是如何形成的呢？我们的研究表明，它源于地球的冰川地壳均衡运动：在雪球地球或大冰期形成时期，大约100-200米厚的海水层变成两极地区1-2公里厚的冰盖，赤道海洋地壳由于卸载而上升33-66米（这相当于赤道圈海洋地壳张裂200-400米裂谷，导致剧烈的海底火山活动），两极地壳由于加载而下降330-700米。

赤道海洋地壳均衡张裂和海底火山喷发，不仅给出了雪球地球解冻的具体可靠途径，而且支持“软雪球”或“半溶雪球”理论。

在间冰期情况正好相反，根据地质学的地壳均衡理论（单位均衡面上的物质柱体质量相等），大陆冰盖融化，负载减少，大陆地壳要均衡上升；海平面上升，负载增大，海洋地壳要均衡下降。

斯堪的纳维亚半岛在1万年前有2000米厚的冰盖融化，已经均衡上升了500米，并将继续上升200米。同样，全球平均海平面上升了130米，洋壳均衡下降了43米（地壳与水的密度比大约为3：1）。所以，斯堪的纳维亚半岛并没有因为海平面上升而被淹没。对于没有冰盖的大陆，海平面的实际上升仅87米，减少了三分之一。洋壳下降挤压下方岩浆流向大陆地壳底部，使沿海大陆均衡上升。由于地球表面是球面，洋壳下降，球面半径缩小，洋壳将插入到大陆地壳之下，使大陆边缘受到挤压和抬升。

大自然实验室证实了冰川地壳均衡理论。

气候变化导致的冰川期与温暖期交替，形成地表巨量海水在两极冰盖、大陆冰川和大洋海盆之间往返转移，相应的地壳均衡运动迫使地下软流层发生反向流动，推动地壳运动，达到地壳重力均衡。在地球的球面上，地壳均衡不仅能产生地壳的垂直运动，而且能产生地壳水平运动。

图3 两极冰盖压裂地球地壳

由图3中可以看到，两极生成的巨厚冰盖可以压裂地壳，形成两极地壳下沉和赤道地区的最大张裂；冰盖消失后，形成两极地壳的上升和赤道地区的挤压。

强震与全球气候变化关系的地球物理解释是：全球变暖导致的海平面上升，破坏了地壳的重力均衡，引起加载的海洋地壳均衡下沉，由此而引发的深海强震和海啸又将迫使深海冷水上翻到海洋表面，从而将会引发全球变冷。这就是大自然的自调节作用。

据网上资料，地壳均衡（isostasy）地质学基本理论，是描述地壳状态和运动的一种理论。它阐明地壳的各个地块趋向于静力平衡的原理，即在大地水准面以下某一深度处常有相等的压力，大地水准面之上山脉（或海洋）的质量过剩（或不足）由大地水准面之下的质量不足（或过剩）来补偿。运用地壳均衡学说可以研究地球内部构造，如上地幔的起伏；还可用于大地测量学中研究大地水准面形状，推估重力异常和计算垂线偏差等。

1749年，法国大地测量学家布格 (P.Bouguer)在南美的秘鲁测量子午线弧长时，发现安第斯山脉的巨大质量产生的引力似乎特别小。随着测量精度的提高，1854年英国大地测量学家普拉特（J.H.Pratt）分析喜马拉雅山南麓印度大地测量结果，发现实测的垂线偏差值比由可见地形质量算得的数值要小得多。为了解释这种现象，他假设地壳的密度随地形高度的增加而减少，并认为山脉象发酵的面包一样，是由地下物质从某一深度向上膨胀形成的。1855年英国天文学家艾里（G.B.Airy）推论，象喜马拉雅山这样大的山脉，物质的重量是不能由地壳来支持的，必定从地壳以下的某一深处就开始得到支撑，因此他认为地壳物质就象浮在水中的木块。木块高出水面越多，相应地陷入水中越深。1889 年，美国地质学家C.E.达顿第一次提出地壳均衡这个词，并作了详细的讨论。20世纪初,J.F.海福德、海伊斯卡宁(W.A.Heiskanen)和韦宁·迈内兹(F.A.Vening Meinesz)等人进一步完善了普拉特和艾里的假想,形成3种地壳均衡学说。

平面地壳均衡理论只承认地壳的垂直运动，不承认地壳的水平运动，被归结为固定论。

重力均衡.png

图4 平面重力均衡模式（网上资料）

结论

现在还没有最后的赢家，一切都在讨论之中。

梁光河研究员指出，华夏古文明之后国人几无贡献！希望更多年青同行深入研究，对中华民族有所贡献。本文响应号召，抱砖引玉，助力同行共创中华科学文化的新辉煌！

参考文献

　　1．杨冬红，杨德彬，杨学祥。地震和潮汐对气候波动变化的影响。地球物理学报。2011，54（4）：926-934. Yang D H, Yang D B, Yang X X, The influence of tides and earthquakes in global climate changes. Chinese Journal of geophysics (in Chinese), 2011, 54(4): 926-934

　　2．杨冬红, 杨学祥. 北半球冰盖融化与北半球低温暴雪的相关性研究[J].地球物理学进展.2014, 29 (1): 610～615. YANG Dong-hong, YANG Xue-xiang. Study on the relation between ice sheets melting and low temperature in Northern Hemisphere. Progress in Geophysics. 2014, 29 (1): 610～615.

https://wap.sciencenet.cn/blog-2277-1173875.html

　　3．杨学祥, 陈殿友. 重力均衡与质量均衡. 长春科技大学学报. 1995, 25(1):87-92.

　　4．杨学祥。地壳均衡与水平运动。世界地质。1988，7（1）：43-48

　　5．杨学祥. 地壳形变与海平面变化. 地壳形变与地震. 1994, 14(4):29-37.

　　6．杨学祥, 陈殿友. 地球差异旋转动力学, 长春：吉林大学出版社,1998

　　7．杨学祥. 地壳均衡与海平面变化. 地球科学进展. 1992, 7(5): 22-29.

　　8．杨学祥。对全球海面变化均衡模式的改进。地质科学。1992，（4）：204-408

　　9．刘浩，王宇。联合国最新报告：人类活动引起全球变暖。2007年02月03日08:41 来源：中国证券网.上海证券报http://it.sohu.com/20070203/n248019491.shtml

　　10．赵希涛，杨达源。全球海面变化。科学出版社，1992。118，108，74。

　　11．马宗晋, 杜品仁. 1995, 现今地壳运动问题[M]. 北京:地质出版社, 10, 99-102.

　　12．漆小均。成都市防震减灾局：汶川8级强震将千年不复发。2008年11月25日01:48 第一财经日报。http://news.sina.com.cn/c/2008-11-25/014816715788.shtml

　　13．杨学祥. 不能按常规来思考：全球变暖与冰河世纪. 发表于2008-11-25 16:28:20科学网。http://www.sciencenet.cn/blog/user_content.aspx?id=48323

14. 杨学祥. 海底扩张的潮汐模式. 大地测量与地球动力学. 2003,23(2): 77-80.

15. 杨学祥, 陈殿友, 孙春林. 均衡运动中的科里奥利力. 地壳形变与地震. 1995,15(3):38-43.

16. 杨冬红，杨学祥. 全球气候变化的成因初探. 地球物理学进展. 2013, 28(4): 1666-1677.YangX X, Chen D Y. Study oncauseofformation in Earth’s climatic changes. Progressin Geophysics (inChinese),2013,28(4): 1666-1677.

17. 杨学祥, 术洪亮. 环太平洋地震带与柯里奥利力. 西北地震学报. 1995, 17(4):13-16.

http://guancha.gmw.cn/content/2008-11/26/content_862860.htm

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1025611.html

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1428372.html

引用梁光河研究员的资料：

从南海构造演化探讨台湾成因及矿产资源

已有 1653 次阅读 2024-1-26 15:25 |个人分类:大陆漂移|系统分类:论文交流

本文基于大陆漂移的动力机制研究，详细分析了南海周边多个陆块在新生代的构造演化，通过盆地沉积相及陆块尾迹特征，恢复了南海周边各个陆块的构造演化历史，从而给出了台湾陆块的成因机制，最后给出了南海构造演化对石油和金矿形成的制约。