李三忠，趙淑娟，劉 鑫，索艷慧，曹花花，戴黎明，郭玲莉，劉 博，余 珊，張國偉，2

（1.中國海洋大學(xué)海洋地球科學(xué)學(xué)院，洋底動力學(xué)研究所，山東青島266100；2.西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系，大陸動力學(xué)國家重點實驗室，陜西西安710069）

洋-陸轉(zhuǎn)換與耦合過程?

李三忠1，趙淑娟1，劉 鑫1，索艷慧1，曹花花1，戴黎明1，郭玲莉1，劉 博1，余 珊1，張國偉1，2

（1.中國海洋大學(xué)海洋地球科學(xué)學(xué)院，洋底動力學(xué)研究所，山東青島266100；2.西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系，大陸動力學(xué)國家重點實驗室，陜西西安710069）

洋-陸轉(zhuǎn)換／耦合地帶就是大陸與大洋巖石圈轉(zhuǎn)換／耦合的特殊構(gòu)造地帶。探索該區(qū)動力學(xué)對于深入理解人類密集區(qū)的地質(zhì)過程具有重要的意義。這里洋-陸轉(zhuǎn)換／耦合過程不是指陸殼向洋殼或陸幔向洋幔之間的物質(zhì)轉(zhuǎn)換，因洋殼向陸殼或洋幔向陸幔的物質(zhì)轉(zhuǎn)換過程也是不可逆的，而是特指構(gòu)造動力作用或能量的轉(zhuǎn)換交接過程。洋-陸轉(zhuǎn)換／耦合帶的狹義定義為被動大陸邊緣的陸殼明顯減薄到洋殼出現(xiàn)的深水區(qū)；但廣義定義包括上述被動陸緣裂解作用涉及的區(qū)域范圍，或是大洋巖石圈俯沖作用所能影響到的區(qū)域，其核心依然是俯沖帶和／或大陸邊緣，也就是說，其內(nèi)涵是俯沖帶和大陸邊緣概念的總和，包涵淺部的地理要素和深部的地質(zhì)因素。當(dāng)前，對于洋-陸轉(zhuǎn)換／耦合帶的國際關(guān)注點很多，國際地學(xué)前沿問題較多，其中主要側(cè)重以下幾個方面：（1）物質(zhì)：洋內(nèi)弧形成與初始陸殼生成、俯沖脫水-相變、巖漿工廠、變質(zhì)工廠；（2）結(jié)構(gòu)：俯沖帶類型、分段性、洋-陸轉(zhuǎn)換／耦合帶變形型式、地幔楔精細對流結(jié)構(gòu)、俯沖面糙度-孔隙度-滲透率時空特征；（3）過程：俯沖過程、構(gòu)造躍遷、構(gòu)造轉(zhuǎn)換、深部底侵、拆沉、高壓-超高壓巖石剝露、弧后擴張過程、板片窗、俯沖侵蝕與增生、物質(zhì)遷移-轉(zhuǎn)變-運聚、多圈層耦合過程；（4）機制：俯沖起源與板塊機制起源、陸緣互換機制、地震觸發(fā)機制、深部拆沉與底侵動力學(xué)機制、大陸裂解與（火山型和非火山）被動陸緣形成、洋-陸轉(zhuǎn)換／耦合帶構(gòu)造躍遷機制、高壓-超高壓巖石剝露新機制、巖漿動力學(xué)、主動與被動俯沖機制、海山俯沖；（5）效應(yīng)：源-匯效應(yīng)、地表地形過程與深部流變關(guān)聯(lián)、板片窗的構(gòu)造-巖漿-成礦效應(yīng)、邊緣海盆地與資源-能源效應(yīng)、俯沖與地震-海嘯-滑坡災(zāi)害鏈。

西太平洋和印度洋更是我國走向深海大洋、實現(xiàn)“海洋強國”的關(guān)鍵海域，蘊含著諸多中國的國家利益，也具有極其豐富的洋-陸轉(zhuǎn)換／耦合過程的關(guān)鍵科學(xué)問題?，F(xiàn)階段可初步概括為以下幾點：（1）板塊重建的洋陸轉(zhuǎn)換／耦合帶檢驗；（2）深部過程（底侵-拆沉）與機制；（3）西太平洋陸緣構(gòu)造體制和機制轉(zhuǎn)換；（4）俯沖帶分段性、過程與地震觸發(fā)機制；（5）地表地形過程與深部流變、巖石圈強度關(guān)聯(lián)；（6）地史期間的板片窗及其構(gòu)造-巖漿-成礦效應(yīng)；（7）洋陸轉(zhuǎn)換／耦合帶變形型式、構(gòu)造躍遷和機制；（8）俯沖脫水、巖漿工廠與巖漿動力學(xué)；（9）邊緣海盆地與資源、能源和災(zāi)害；（10）西太平洋板塊格局與華北克拉通破壞；（11）太平洋板塊格局與華南大陸再造；（12）印度洋過程重建與青藏高原隆升；（13）東亞地史期間的洋陸轉(zhuǎn)換／耦合過程。

洋-陸轉(zhuǎn)換／耦合；俯沖帶；西太平洋；印度洋

地球由大陸和大洋組成，它們的物質(zhì)組成等具有顯著差別，因而，大洋巖石圈也具有與大陸巖石圈不同的變形特性。那么，當(dāng)流變學(xué)結(jié)構(gòu)差異巨大的這兩種巖石圈相遇時，動力學(xué)上它們是如何相互作用的？物質(zhì)是否可轉(zhuǎn)換？物質(zhì)是如何交換的？洋-陸轉(zhuǎn)換／耦合地帶就是處于這個兩類巖石圈轉(zhuǎn)換／耦合的特殊構(gòu)造位置，因而探索該區(qū)動力學(xué)對于深入理解大陸動力學(xué)與洋底動力學(xué)兩大動力學(xué)子系統(tǒng)相互作用的地質(zhì)過程具有重要的科學(xué)價值；該區(qū)近岸也是人類密集居住區(qū)，因而分析其動力學(xué)背景下的災(zāi)害和資源、能源效應(yīng)也具有重要社會和經(jīng)濟意義。

這里，洋-陸轉(zhuǎn)換／耦合過程不是指陸殼向洋殼或陸幔向洋幔的物質(zhì)轉(zhuǎn)換，因為這種整體轉(zhuǎn)換過程目前所知是不可能的；但可能發(fā)生洋幔向陸殼或洋殼（后者如洋內(nèi)弧、水下?。?、洋殼向陸殼或陸幔（后者如理想的平板俯沖）、陸幔向陸殼的物質(zhì)增生、添加或交換過程，且是不可逆的物理化學(xué)過程；同時，特指構(gòu)造動力作用或能量的轉(zhuǎn)換傳遞過程。洋-陸轉(zhuǎn)換／耦合過程主要發(fā)生在洋-陸轉(zhuǎn)換帶。洋-陸轉(zhuǎn)換帶英文為ocean-continent transition（OCT）zone，首先由ODP的103和104航次于1980年代提出［1］，目前國內(nèi)外多采用狹義的定義，將其理解為被動大陸邊緣的陸殼明顯減薄到洋殼出現(xiàn)的深水區(qū)［2-10］；最近，楊文采和宋海斌［11］提出新的定義為：洋-陸轉(zhuǎn)換作用是大陸增生的主要階段之一，指大洋巖石圈增厚并改造為大陸巖石圈的作用過程。但廣義的定義包括構(gòu)造動力所能波及的最大區(qū)域范圍，甚至是大洋巖石圈俯沖作用所能影響到的陸內(nèi)區(qū)域，為區(qū)別狹義概念，也可稱為洋-陸轉(zhuǎn)換／耦合帶（Oceancontinent transition and coupling zone），但其核心依然是俯沖帶和／或大陸邊緣（含主動與被動），也就是說，其內(nèi)涵是俯沖帶和大陸邊緣概念的總和，包涵淺部的地理要素和深部的地質(zhì)因素，因而，也是耦合深部和淺部地質(zhì)過程的重要研究對象。

當(dāng)前，對于巖石圈流變學(xué)研究的深入，使得對于巖石圈動力學(xué)研究提升到了一個新的高度，豐富了板塊構(gòu)造理論內(nèi)涵，數(shù)值模擬也非傳統(tǒng)單一力學(xué)模擬或熱模擬，而是進入巖石相變-熱-力學(xué)耦合的流變學(xué)模擬時代。且在新技術(shù)的推動下，地學(xué)研究從幾何學(xué)、運動學(xué)時代，進入了利用數(shù)值模擬手段開展多圈層動力學(xué)機制及多物理量耦合機制的探索時代，并從淺表進入深層探索階段。已有研究認(rèn)識到巖石圈動力學(xué)的3個重要制約因素：成分、熱、流變學(xué)結(jié)構(gòu)。特別是，現(xiàn)今對于大陸巖石圈地幔不是彈性，而是可變形的、黏性的認(rèn)識，改變了板塊構(gòu)造理論的基石（即傳統(tǒng)認(rèn)為的巖石圈板塊是剛性的），從而，開啟了板內(nèi)動力學(xué)模擬。這些觀念和技術(shù)的革新，不僅推動了陸內(nèi)造山帶成因、板內(nèi)變形機制的探討，而且還對洋-陸轉(zhuǎn)換／耦合帶的復(fù)雜性研究更是帶來挑戰(zhàn)。迄今，對于洋-陸轉(zhuǎn)換／耦合帶的國際關(guān)注點很多，國際地學(xué)前沿問題較多，本文僅重點追蹤國際前沿研究的菁華以圖共同思考未來趨勢，不當(dāng)之處請批評指正。

1 物質(zhì)轉(zhuǎn)換：單向過程與動力學(xué)

1.1洋內(nèi)弧形成與最早陸殼的生成

地球陸殼的起源是一個長期未解決的問題。以往都是從陸緣的側(cè)向增生角度探討這個問題，因為陸殼主要由中性的閃長質(zhì)和安山質(zhì)巖石組成，現(xiàn)今這類巖石主要初生在陸緣弧地帶。此外，自1980—1990年代，就有人意識到垂向增生（包括基性巖漿底侵、地幔柱、洋幔底部冷卻增生等）也可能是陸殼或洋殼增生的第二個途徑，且可能是主要方式。迄今，據(jù)大量研究積累，還有理由認(rèn)為早期地殼都是超基性或基性的，因此，現(xiàn)今完全處于基性物質(zhì)組成的板塊之間的洋內(nèi)弧環(huán)境也可能模擬了地球上最早的板塊增生體制，也可能是最早的初始陸殼形成環(huán)境，同時也是探索洋殼向陸殼轉(zhuǎn)變的單向不可逆過程的有利場所。國際大洋發(fā)現(xiàn)計劃IODP350-352航次的目標(biāo)之一就是：揭示俯沖初始起源、陸殼起源和洋內(nèi)?。ǔ跏蓟〉牡貧そM成）起因。其中，IODP350航次側(cè)重：揭示單一洋內(nèi)弧的弧巖漿時空演化，以理解洋內(nèi)弧的初始起源、演化和早期陸殼起源（http：∥www.iodp.org／expeditions／）；IODP352航次側(cè)重：檢驗SSZ型（Supra-Subduction Zone）蛇綠巖是初始俯沖期間前弧巖石圈成因的假說，理解地幔熔融過程是如何從富集軟流圈的減壓熔融轉(zhuǎn)變到后期虧損地幔的減壓熔融（http：∥www.iodp.org／expeditions／）。這些研究還將對板塊重建中的難題之一—寬闊泛大洋內(nèi)部俯沖構(gòu)造系統(tǒng)及其啟動過程和機制提供窗口。

1.2俯沖脫水-相變

洋殼消亡地帶為俯沖帶，俯沖帶與各類島弧及其過程統(tǒng)稱俯沖工廠，但俯沖工廠涉及多個圈層，不局限在巖石圈范疇。洋-陸轉(zhuǎn)換／耦合地帶的物質(zhì)轉(zhuǎn)換過程就是俯沖工廠的過程之一，其中輸入轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中進行加工的是反應(yīng)物。無論是洋內(nèi)俯沖工廠（洋內(nèi)弧）還是陸緣俯沖工廠（陸緣?。漭斎氲姆磻?yīng)物都是俯沖盤的洋殼。洋殼由基性巖組成，淺部為含有空隙水的大洋沉積層，中部為富含角閃石等含水礦物的基底。這些物質(zhì)隨著由淺入深的俯沖過程，溫壓環(huán)境變化，發(fā)生連續(xù)相變，會不斷脫水，且早期為孔隙壓縮導(dǎo)致孔隙水排出，初始俯沖階段脫水的15%～35%都進入火山弧之下的地幔楔，后期則主要是礦物晶格水釋放，從早期10～20 km的蘭片巖變質(zhì)導(dǎo)致洋殼5%～6%的脫水，到角閃石在65～90 km的脫水可貢獻5%～20%的水，最終全部含水礦物將晶格水脫完時俯沖板片深度在30 km到大于300 km深處，脫水礦物主要是基性巖中的硬柱石、黝簾石、硬綠泥石、滑石和多硅白云母，以及橄欖巖中的綠泥石和蛇紋石［12］。這個過程也是不可逆的單向過程，受板片地溫梯度的控制。其效應(yīng)是巨大的，脫水可潤滑所在俯沖界面，使得俯沖在該段易于進行而區(qū)別于其它段落，也控制著其上部地幔楔的黏度、熔點和巖漿生成及巖漿類型，甚至改變地幔楔中的對流循環(huán)模式。脫水多寡對應(yīng)著也會有不同的響應(yīng)。走向上，俯沖帶俯沖脫水的成分差異、脫水量大小都可能是其上盤幾何變形、成災(zāi)（火山、地震）、成礦、成盆與成藏等分段的原因。特別是在板片俯沖到更深處后如何脫水、脫水機制更是不清楚。最近，Maruyama等［13］認(rèn)為：410 km深處含水瓦茲利巖相變?yōu)殚蠙焓尫帕黧w，410 km以深的致密瓦茲利巖的含水硅酸鹽和含水林伍德巖都是穩(wěn)定的。因此，這個區(qū)域是地球深部的水庫，該區(qū)域致密含水硅酸鹽種所含水量幾乎是現(xiàn)今海洋海水體積的5倍。當(dāng)俯沖到660 km深處后，可能形成水柱（Hydrous plume）。對于俯沖多久多深發(fā)生何種方式和何種礦物的脫水，目前還不是很清楚，脫水過程如何改變地幔楔溫度、黏度結(jié)構(gòu)、成分結(jié)構(gòu)等，俯沖帶流體運聚方式、機制和驅(qū)動力，這些也討論較少。俯沖帶中的熱-化學(xué)柱，俯沖面上的巖漿分布也才開始出現(xiàn)少數(shù)模擬研究［14］，對深部脫水的地表響應(yīng)也逐漸引起重視，如層析成像揭示點狀分布的陸緣火山噴發(fā)與俯沖板片在深部被熔融或撕裂成漏的孔洞或裂縫對應(yīng)。對于東亞陸緣的地質(zhì)問題來說，還需要解決以下問題：新生代火山巖是否完全受俯沖板片脫水所致？為何俯沖板片所未及的區(qū)域還有火山活動？這些火山巖巖漿源區(qū)是否相同？

1.3巖漿工廠

洋-陸轉(zhuǎn)換／耦合地帶的巖漿作用是復(fù)雜的，環(huán)境多變，種類復(fù)雜。噴發(fā)過程與地史時期全球變化密切相關(guān)，侵入過程是金屬礦產(chǎn)資源形成的主控因素，具有重要的研究意義。主動板塊邊緣的巖漿工廠不僅與俯沖深度相關(guān)，而且與上覆板片的物質(zhì)屬性關(guān)聯(lián)，洋內(nèi)弧以玻安巖為主，陸緣弧以安山巖為主。而被動陸緣的巖漿過程與裂解對應(yīng)，淺表以雙峰式火山噴發(fā)為特征，巖漿量多寡也與伸展程度相關(guān)，出現(xiàn)貧巖漿和富巖漿兩類被動陸緣；深部為底侵作用相關(guān)的侵入體，導(dǎo)致洋陸轉(zhuǎn)換帶出現(xiàn)高熱流；上、下地殼伸展量差異較大時，也可能出現(xiàn)陸幔直接出露海底的無地殼帶（狹義的洋-陸轉(zhuǎn)換帶），此時該帶無巖漿作用，開展這方面研究對于海洋國土劃界非常重要。地幔柱則因時空分布的隨機性也可能作用于洋-陸轉(zhuǎn)換／耦合地帶，與核幔邊界相關(guān)。不論何種環(huán)境，所有新生物質(zhì)都是源自地幔，可見深部對應(yīng)的洋幔和陸幔的不同，是除俯沖帶之外，物質(zhì)跨圈層交換的重要型式之一，這個過程也是一個單向不可逆過程。

至于660 km深處是否出現(xiàn)第二層TTG成分的花崗質(zhì)陸殼（10倍于地表陸殼總量）目前恐怕還只是假說［13］。如果這樣，對于島弧地帶的巖漿成因其可能是個熱源，但需要重新檢驗。對于活動陸緣，俯沖帶相關(guān)的地幔楔中的巖漿混合過程的數(shù)值模擬有助于深刻認(rèn)識島弧地區(qū)復(fù)雜的巖漿時空分布和變遷。島弧地區(qū)侵入巖和火山巖的研究是傳統(tǒng)內(nèi)容，因為與成礦和全球變化相關(guān)，但以往只強調(diào)中性侵入巖（閃長巖）和安山巖?，F(xiàn)在認(rèn)識到除此之外的埃達克巖是洋中脊斜向俯沖的產(chǎn)物，是隨板片窗的變化而變化，板片窗形態(tài)又受俯沖角度、俯沖消減的洋殼板塊內(nèi)轉(zhuǎn)換斷層與洋中脊組合的幾何形態(tài)、板塊運動方向等控制［15］。如前所述，除了受幾何形態(tài)控制外，巖漿工廠的產(chǎn)物還受俯沖板片的脫水深度、脫水過程控制。

除島弧巖漿外，還有弧后盆地、SSZ型基性巖漿成因。從這些海盆中獲取的拉斑玄武巖類的巖石學(xué)和地球化學(xué)資料表明它們在成分上的變化范圍與MORB部分一致。最可能的成因是橄欖質(zhì)地幔的分離熔融和在緩慢擴張（半速率1～2 cm／a）巖石圈中的侵位。推測邊緣海盆地玄武巖化學(xué)上的微小變化是受到熔融分離的深度、地幔熔融的范圍或隨后分離結(jié)晶的范圍所控制的。一般說，這些玄武巖的演化有點像MORB，化學(xué)上變化的范圍可能與海盆下溫度梯度的差異有關(guān)。現(xiàn)在，越來越多的學(xué)者相信，一些活動的邊緣海盆也是熱地幔物質(zhì)上涌的地方，在那里也發(fā)生著活躍的海底擴張。

洋-陸轉(zhuǎn)換／耦合地帶的陸地一側(cè)巖漿作用也有強烈體現(xiàn)。例如，亞洲東部陸緣自顯生宙以來先后受到了古亞洲、（古）太平洋、鄂霍茨克洋以及特提斯洋俯沖的疊加、復(fù)合、改造、轉(zhuǎn)換等過程，經(jīng)歷了多板塊、多期次、多方向的構(gòu)造作用，導(dǎo)致亞洲東部經(jīng)歷了復(fù)雜的構(gòu)造-巖漿-成礦熱事件。其中，中生代花崗巖的類型、空間分布、形成年齡與年齡分帶、成因及其形成地球動力學(xué)背景的研究是了解亞洲東部及其陸緣中生代構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換、構(gòu)造遷移和多期洋-陸轉(zhuǎn)換／耦合的關(guān)鍵所在。此外，被動陸緣也存在巖漿工廠過程，但細節(jié)迄今不清楚。

1.4變質(zhì)工廠

與俯沖過程相關(guān)的典型變質(zhì)作用產(chǎn)物是雙變質(zhì)帶，靠近海溝為高壓低溫變質(zhì)的蘭片巖，島弧地帶為低壓高溫變質(zhì)帶。盡管榴輝巖主要是陸-陸碰撞才常見的產(chǎn)物，但現(xiàn)今個別俯沖帶也出現(xiàn)榴輝巖剝露，而且地史期間陸緣增生造山帶更可能是榴輝巖形成的主要環(huán)境，如New England造山帶、祁連造山帶和大別造山帶。俯沖帶溫壓結(jié)構(gòu)及其時空變化的精細研究非常必要，地史時期洋-陸轉(zhuǎn)換／耦合過程可從造山帶的變質(zhì)帶和變質(zhì)巖的時空分布來揭示，因為變質(zhì)過程（包括退變質(zhì)）通常是不可逆的單向化學(xué)過程。此外，現(xiàn)今俯沖帶的熱結(jié)構(gòu)與層析成像技術(shù)等結(jié)合，通過耦合相變等過程和PTt軌跡的動力學(xué)數(shù)值模擬，可有效揭示其準(zhǔn)確的深部變質(zhì)動力學(xué)歷程。

變質(zhì)流體的研究已打破了變質(zhì)反應(yīng)為固相反應(yīng)的傳統(tǒng)認(rèn)識，洋-陸轉(zhuǎn)換／耦合地帶富集載有重要溶解物質(zhì)的變質(zhì)流體，其在變質(zhì)交代作用、變質(zhì)礦物反應(yīng)、變質(zhì)組分遷移和變質(zhì)成礦作用中都起著重要作用。變質(zhì)流體成分的含鹽度、流動性、滲透率和流體化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)是變質(zhì)流體研究中的關(guān)鍵問題，在俯沖帶不同深度界面上，流體的釋放和滲透作用驅(qū)動的變質(zhì)作用受俯沖系統(tǒng)的地?zé)狍w系和斷裂體系控制。

2 結(jié)構(gòu)交接：三維與四維構(gòu)造

2.1俯沖帶類型、分段性

俯沖帶分類復(fù)雜，傳統(tǒng)分類據(jù)垂直海溝方向剖面上的俯沖角度劃分，分為平板俯沖、低角度俯沖和高角度俯沖等，是二維空間的分類。但是，這些角度差異沿海溝發(fā)生走向變化，某種程度上受破碎帶或轉(zhuǎn)換斷層、海山俯沖、地幔柱-海溝相互作用、地幔楔縱橫向三維對流型式變化、斜向俯沖時洋中脊與海溝的交角和組合樣式等因素控制，從而在巖漿、成礦、成盆、變形、地貌、地震等方面都表現(xiàn)出復(fù)雜的三維分段特征。而且這些特征是隨時間而演變的，因此，四維重建俯沖帶類型、分段性是必要的。由于俯沖帶結(jié)構(gòu)的多變，陸緣結(jié)構(gòu)也顯得多樣化，僅靠幾條或幾十條深反射或折射地震剖面遠遠不能揭示其復(fù)雜性，層析成像技術(shù)雖然目前精度尚不能滿足精細結(jié)構(gòu)揭示，但可以快速認(rèn)識洋-陸轉(zhuǎn)換／耦合帶的現(xiàn)今宏觀三維復(fù)雜結(jié)構(gòu)，特別是大洋巖石圈結(jié)構(gòu)和大陸巖石圈結(jié)構(gòu)之間交接的幾何形態(tài)是探討其動力學(xué)過程的基礎(chǔ)，更是橋接大陸巖石圈變形與大洋巖石圈俯沖過程的基礎(chǔ)，再通過動力學(xué)模擬技術(shù)（如CitcomS、Gplates）等，可實現(xiàn)洋-陸轉(zhuǎn)換／耦合帶的三維幾何形態(tài)隨時間變化的四維演化過程分析。

2.2俯沖面糙度-孔隙度-滲透率

俯沖板塊表面是不平整和光滑的，一些學(xué)者開展了現(xiàn)今全球洋底粗糙度研究，這種粗糙度不僅與海山、海臺有關(guān)［16］，還涉及轉(zhuǎn)換斷層-洋中脊組合型式等。長期以來，俯沖帶數(shù)值模擬和構(gòu)造演化模式圖都忽視這一現(xiàn)實，從而導(dǎo)致對俯沖過程的精細研究不夠，如忽略了板片脫水和熔融過程，忽視了俯沖面糙度在板間耦合性、閉鎖與開鎖、大地震觸發(fā)機制等方面的研究。洋底粗糙度還可能導(dǎo)致不同洋域深海沉積物厚度差異，因而具有不同厚度沉積物的洋殼在俯沖時釋放出來的水的含量也存在差異，可能導(dǎo)致深部地幔楔到淺部島弧的后續(xù)一系列地質(zhì)效應(yīng)差異。西太平洋洋底海山密布，高低不同，在俯沖過程中這種俯沖面的糙度必將導(dǎo)致俯沖速率沿海溝的變化，引起上覆板片的分段和變形樣式、下伏板片的角度變化，乃至俯沖極性的反轉(zhuǎn)。俯沖盤板片多數(shù)為溢流玄武巖，氣孔的隨機分布，必然導(dǎo)致其孔隙度的不均一分布，而且孔隙的大小必將導(dǎo)致其具有不同的滲透率，孔隙度和滲透率的差異使得俯沖板片不同地段含水率也不同，在俯沖帶中的脫水過程也會引發(fā)不同熔體量的熔體以及三維俯沖面上的巖漿空間分布格局，進而導(dǎo)致島弧地帶不同的巖漿巖系列、火山噴發(fā)方式及其時空復(fù)雜變化，有必要進行高精度密集年代學(xué)和成因相關(guān)的地球化學(xué)填圖，才可揭示其四維時空演化。揭示俯沖面的物理性質(zhì)是認(rèn)識精細地質(zhì)過程的基礎(chǔ)，現(xiàn)今層析成像技術(shù)可以宏觀有效識別這些孔隙度、滲透率、含水量、熱狀態(tài)等，洋-陸轉(zhuǎn)換／耦合帶的熱流測量也顯得格外重要，是揭示洋-陸轉(zhuǎn)換／耦合帶巖石圈熱狀態(tài)以及沉積作用、海洋及氣候變化、流體對流等近海底過程的關(guān)鍵［17］。

2.3洋-陸轉(zhuǎn)換／耦合帶變形型式

洋-陸轉(zhuǎn)換／耦合地帶可以出現(xiàn)復(fù)雜的變形型式，既有淺層次的伸展、擠壓、走滑和旋轉(zhuǎn)等，也有深層次的底侵（underplating）、拆沉（delamination）、巖石圈底面熱侵蝕（thermal erosion）或循環(huán)機械對流剝離（removal），還有巖石圈不同層次強耦合狀態(tài)下的巖石圈褶皺作用等。傳統(tǒng)上，平板俯沖和低角度俯沖可導(dǎo)致淺部層次寬闊的變形帶，如華南寬達1600km的中生代構(gòu)造帶，科迪勒拉造山帶也超過1000km寬，逆沖推覆一般具有雙極性，結(jié)構(gòu)上呈現(xiàn)不對稱扇形，而深部可導(dǎo)致拆沉、板片斷離等，表現(xiàn)出巖石圈內(nèi)部上、下構(gòu)造層的非耦合性。反之，高角度俯沖則導(dǎo)致上覆板片的變形帶相對較窄，逆沖具有單極性，陸內(nèi)一側(cè)常為高角度走滑斷層分隔板緣變形區(qū)與板內(nèi)環(huán)境。以海山、海臺或洋底高原的俯沖為例，它可導(dǎo)致洋-陸轉(zhuǎn)換／耦合帶更為復(fù)雜的活動陸緣分段和深、淺部變形分異。結(jié)果可能出現(xiàn)四種情況：（1）高原俯沖，可能導(dǎo)致弧前沉積增生楔撕裂；（2）前緣高原增生，地殼增厚，褶皺-逆沖帶形成，大洋臺地?？吭陉懢墸瑥娏易冃慰蓪?dǎo)致板片斷離，俯沖可能突然終止；（3）底部高原增生，大洋臺地可能被刮削，脫離俯沖的板片，在俯沖帶外緣增生，并俯沖到破碎的地體上，新的俯沖帶形成于增生地體之后，熱的軟流圈上涌，修飾并導(dǎo)致板片界面處廣泛熔融，而很少保存以前的洋殼；（4）高原底侵，深俯沖到地幔中并底侵到陸殼下部，發(fā)生高壓-超高壓變質(zhì)，隨后發(fā)生斷離或折返，伴隨著地殼流動、構(gòu)造再造、同變形部分熔融，形成陡峭的地形。海臺、海山的俯沖還可以改變俯沖板塊的運動方向，可導(dǎo)致陸緣地形、變形、地震發(fā)生分段演化。同時，海山俯沖也可引起深部板片以不同的形式發(fā)生拆沉，且拆沉相對碰撞時間發(fā)生的時期也不同。

彎山構(gòu)造（orocline）是活動陸緣重要的變形型式之一，是復(fù)原大量弧形造山帶或弧形島弧初始形態(tài)的重要內(nèi)容，也是板塊重建中必須重視的構(gòu)造類型之一。當(dāng)前得到廣泛關(guān)注，如蘇門答臘-班達島弧、東澳New England和Lachlan等（或統(tǒng)稱塔斯曼）造山帶、地中海、中亞造山帶的哈薩克斯坦地塊等等。目前揭示彎山構(gòu)造多數(shù)是斜向俯沖所致，但也可能是俯沖帶不同地段俯沖角度、不同塊體?？炕蛟诓煌较蚋_作用下所致。斜向俯沖常見的陸緣另外一種體現(xiàn)是巨型走滑型陸緣，如中生代晚期的西太平洋大陸邊緣。

在被動型陸緣的洋-陸轉(zhuǎn)換／耦合帶的變形也可能因深部底侵等規(guī)模和底侵物質(zhì)形態(tài)而出現(xiàn)多樣性，也可能因破碎帶-轉(zhuǎn)換斷層與陸緣交角不同而不同。目前，被動陸緣形成有多種成因，對稱純剪模式、不對稱單剪模式、分層剪切模式等等反映了被動陸緣洋-陸轉(zhuǎn)換／耦合變形型式的巨大差異。當(dāng)前，通過OBS探測、深反射地震剖面等多尺度多圈層海陸聯(lián)合地球物理探測，結(jié)合大洋鉆探、熱流測量、地球化學(xué)分析和地質(zhì)年代測定，可系統(tǒng)揭示這個地帶的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、成分組成和演化，有助于認(rèn)識該區(qū)陸幔和洋幔結(jié)構(gòu)關(guān)系，及其陸幔減薄和洋幔增生（垂向增厚？）過程，也可以揭示陸殼減薄、巖漿底侵和初始洋殼成因與標(biāo)準(zhǔn)厚度等，特別是有助于建立巖漿作用與構(gòu)造作用的關(guān)聯(lián)。

2.4地幔楔精細對流結(jié)構(gòu)

地震波速度、衰減以及各向異性特征的研究，提高了人們對地幔楔精細對流結(jié)構(gòu)的深入理解［18-19］。地幔楔中存在主體傾向陸的低波速、高衰減異常體，該異常體主要位于島弧火山之下、俯沖板塊之上，呈席狀分布，受地幔楔中溫度、部分熔融程度、含水量、組成成分、礦物顆粒大小的分布特征所影響，被認(rèn)為是地幔楔中的角流（Corner flow）以及俯沖板塊脫水的產(chǎn)物［20-21］。地震波各向異性特征的研究，可以揭示出地幔楔中由于地幔對流所導(dǎo)致的地幔橄欖巖的定向分布規(guī)律?？傮w上，島弧之下的地幔楔中，地震波快波方向主體垂直于海溝方向（Trench-normal），從而指示了地幔楔中角流的存在。此外，一些島弧巖漿巖的地球化學(xué)特征以及地幔楔中平行于海溝方向（trench-parallel）的快波方向，也說明地幔楔中存在平行于海溝方向的對流結(jié)構(gòu)［19］。地幔楔中的精細對流結(jié)構(gòu)是復(fù)雜的，往往受到俯沖板塊的強度、俯沖角度、俯沖方向、俯沖速度、俯沖板片形態(tài)、是否存在板片窗（Slab window）、是否發(fā)生板片撕裂（Slab break-off）或回卷（Slab rollback）的影響［19，22-24］。日本島弧地帶詳細的巖漿作用時空分布還發(fā)現(xiàn)，地幔楔中的對流可能是“指”狀分布的，認(rèn)為與轉(zhuǎn)換斷層的泄漏有關(guān)。

通過建立深部地幔過程與淺表響應(yīng)，可以為從深部探討邊緣海成因、板內(nèi)地震和板內(nèi)火山的起源提供強力證據(jù)［25-27］。通過利用強有力的地球動力學(xué)數(shù)值模擬軟件和諸如“地球模擬器”的超高速計算機硬件設(shè)施，可以模擬地幔楔起始到成型的對流格局的變化，從而更好地理解地幔楔內(nèi)部的熱-物質(zhì)運動過程，大大增強對該區(qū)應(yīng)力集中、火山噴發(fā)的預(yù)測能力。

3 轉(zhuǎn)換／耦合過程：垂向與水平運動

3.1俯沖過程：消減、侵蝕與增生

俯沖過程是復(fù)雜的物理化學(xué)過程，其中重要的物理過程是消減、侵蝕與增生，通過這些機械過程實現(xiàn)某種程度上的洋-陸物質(zhì)轉(zhuǎn)換，而化學(xué)過程的轉(zhuǎn)換主要體現(xiàn)為洋殼的脫水脫氣、地幔楔（常為陸幔，偶爾有洋幔）的熔融、熔體上侵并轉(zhuǎn)變?yōu)殛憵?。板塊構(gòu)造理想的俯沖過程是洋殼物質(zhì)在海溝處消亡，循環(huán)進入地幔，但是，這一消減過程并不徹底，由于俯沖板片的糙度等導(dǎo)致一些洋殼物質(zhì)（如海山、海臺、洋底高原）增生、?？浚╠ocking）在增生楔中，從而最終通過機械過程構(gòu)成陸殼的組成之一，是陸殼實現(xiàn)側(cè)向增生的方式之一，以往和島弧巖漿作用一同被認(rèn)為是大陸生長的主要方式。但是，迄今的大量島弧地區(qū)巖石成因和通量統(tǒng)計等研究發(fā)現(xiàn)，島弧地區(qū)物質(zhì)增生量幾乎為零。可見，在俯沖過程中不只是存在機械的陸殼增生，必然存在機械的陸殼或深部陸幔的侵蝕，也就是先存島弧或增生楔中的上覆板片物質(zhì)或陸幔被機械侵蝕或移離并通過俯沖帶隨著俯沖板片而消減到地幔中。俯沖一旦發(fā)生，正常情況下是不可阻止的，僅僅巖石圈浮力（上覆大陸巖石圈和熱的年輕大洋巖石圈）并不能阻止俯沖板片在穩(wěn)定俯沖過程中的俯沖作用，因此，俯沖板片上的部分構(gòu)造單元要增生到上覆板片上必須有一個拆離面的存在［28］。如果考慮被動陸緣型洋-陸轉(zhuǎn)換／耦合帶（狹義），若為火山型被動陸緣，深部還可能存在與地幔柱相關(guān)的巖漿底侵作用，Moho面附近的底侵體可能發(fā)生麻粒巖相變質(zhì)而形成陸殼的下地殼，這也是以往陸殼生長或增生研究未給予充分考慮的過程。

3.2構(gòu)造形變、構(gòu)造躍遷與構(gòu)造轉(zhuǎn)換

西太平洋活動大陸邊緣位于歐亞、太平洋和印度三大板塊的交匯處，占據(jù)了全球板塊匯聚中心的獨特位置，并同時受到印度板塊的擠入、太平洋板塊的后退式俯沖、臺灣造山帶的楔入的聯(lián)合作用，自新生代以來，形成了寬闊的自西向東后退式的溝弧盆體系。中國東部及鄰區(qū)作為西太平活動大陸邊緣的重要組成部分，在這個大地構(gòu)造背景下，新生代的構(gòu)造特征總體也表現(xiàn)出自西向東的遷移規(guī)律。受這種宏觀構(gòu)造格局和構(gòu)造演化的制約作用，中國東部新生代的油氣成藏要素也表現(xiàn)出西早東晚、自西向東遷移的總體特征，這種油氣成藏規(guī)律的識別對于中國東部油氣勘探具有非常重要的指導(dǎo)意義［29］。研究表明，這種構(gòu)造與油氣藏的向洋變新遷移是晚中生代以來橫張擠出構(gòu)造和新生代北北西向殼內(nèi)伸展、印度和歐亞板塊碰撞誘發(fā)的軟流圈向東流動的遠程效應(yīng)及太平洋俯沖帶的躍遷式東撤的聯(lián)合效應(yīng)［30］。

中國東部中新生代構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換一直是地球科學(xué)研究的熱點問題。這一時期在特提斯、古亞洲、太平洋三大構(gòu)造體制下洋-陸轉(zhuǎn)換／耦合過程的復(fù)合-聯(lián)合過程，在這個長期背景下，多板塊、多期次，多方向、多性質(zhì)的體制轉(zhuǎn)換和構(gòu)造疊加復(fù)雜，并控制了區(qū)內(nèi)的巖漿活動和成礦作用。長江中下游地區(qū)是認(rèn)識中國東部中新生代構(gòu)造演化、構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換和大陸動力學(xué)過程等問題的難得的天然實驗室。該區(qū)中生代以來，既有特提斯構(gòu)造體制向太平洋構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換的表現(xiàn)，同時又具有處在東西向特提斯構(gòu)造體系和北北東向西太平洋構(gòu)造體系轉(zhuǎn)換／耦合的構(gòu)造結(jié)部位，表現(xiàn)為特有的復(fù)合-聯(lián)合構(gòu)造，同時，該區(qū)還富含有中生代中晚期由特提斯擠壓構(gòu)造向西太平洋俯沖陸緣擠壓構(gòu)造或伸展構(gòu)造系轉(zhuǎn)換的體制轉(zhuǎn)換問題。這些構(gòu)造方位的轉(zhuǎn)換、構(gòu)造體制的轉(zhuǎn)換和構(gòu)造類型的轉(zhuǎn)換形成了中國大陸東部構(gòu)造現(xiàn)今復(fù)雜的基本格局、地表系統(tǒng)、油氣定位的時空演變和礦產(chǎn)資源的形成與分布。

通過對中國東部，特別是長江中下游地區(qū)不同時期構(gòu)造格局、盆地演化、巖漿活動與成礦作用的深入研究，建立不同構(gòu)造體制下的構(gòu)造形態(tài)學(xué)、運動學(xué)和動力學(xué)、沉積響應(yīng)、巖漿事件以及成礦特征等綜合判別標(biāo)志，厘定轉(zhuǎn)換的時序、標(biāo)志和內(nèi)涵，從理論上多角度詮釋中國東部中生代以來構(gòu)造體制演化和轉(zhuǎn)換，這對豐富和完善大陸動力學(xué)演化理論，深入認(rèn)識中國東部礦產(chǎn)資源的成因，滿足國家資源戰(zhàn)略需求等方面具有重大的科學(xué)和實際意義。

為深入研討中國東部中生代構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換問題，可通過厘定中國東部的沉積作用、構(gòu)造運動、巖漿活動和成礦作用等科學(xué)問題，進一步推動中國東部中生代構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換的作用方式、精細過程、動力學(xué)機制和地質(zhì)效應(yīng)的研究進程，圍繞中國東部中生代構(gòu)造事件、巖漿活動、成礦作用、災(zāi)害過程與構(gòu)造轉(zhuǎn)換等進入深入研究。

特別是燕山運動是中國東部構(gòu)造體制轉(zhuǎn)變的重要構(gòu)造運動，是東亞構(gòu)造的一個反映，一直是地球科學(xué)研究的熱點問題，燕山運動的時空差異、相關(guān)變形-巖漿時空遷移都涉及特提斯、古亞洲、太平洋三大構(gòu)造體制的復(fù)合、聯(lián)合與轉(zhuǎn)換，需要長期持續(xù)開展研究，需要揭示其發(fā)生發(fā)展的全球構(gòu)造背景。為了揭示中國東部中新生代構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換背景下的構(gòu)造—巖漿—成礦作用，有必要側(cè)重下列關(guān)鍵科學(xué)問題的探討：（1）構(gòu)造體制和構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換過程的準(zhǔn)確分析；（2）中新生代特提斯、古亞洲、太平洋構(gòu)造體制的復(fù)合、聯(lián)合與轉(zhuǎn)換；（3）不同構(gòu)造體制的形成與板緣構(gòu)造、大陸構(gòu)造、陸內(nèi)構(gòu)造及不同構(gòu)造系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換／耦合關(guān)系與動力學(xué)；（4）不同構(gòu)造體制下巖漿作用與成礦作用的異同及其所反映的構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換的標(biāo)志。

3.3深部底侵、拆沉過程

底侵可分為構(gòu)造底侵和巖漿底侵，巖漿底侵（Magma underplating）多發(fā)生在被動型洋-陸轉(zhuǎn)換／耦合地帶，而構(gòu)造底侵多發(fā)生在活動型洋-陸轉(zhuǎn)換／耦合地帶。許多裂谷和被動大陸邊緣具有強烈的火山活動，地殼伸展可發(fā)生在火山活動之前、期間或之后。高地震波速（7.1～7.8 km／s）的下地殼經(jīng)常沿著火山型被動大陸邊緣分布，被解釋為幔源鎂鐵質(zhì)侵入，即巖漿底侵作用。底侵體表現(xiàn)為較低變質(zhì)的地殼，增厚的地殼，裂后的地形和較高的重力正異常。

以往，在大多數(shù)裂谷形成和演化的運動學(xué)和動力學(xué)模型中，巖漿作用的影響一直被忽視，特別是沒有考慮到動態(tài)熔融的影響。因此，要加強被動型洋-陸轉(zhuǎn)換／耦合帶的巖漿動力過程與斷裂動力過程的關(guān)聯(lián)研究，特別是底侵的鐵鎂質(zhì)巖漿局部富集作用期間導(dǎo)致的盆地內(nèi)部局部伸展變形和侵入體分布格局。底侵鐵鎂質(zhì)巖漿可作為地殼流變學(xué)各向異性的因素之一，因而，要從局部變形的角度嘗試探討巖漿作用和斷裂動力學(xué)之間的相關(guān)性，以及流變介質(zhì)帶來的局部地殼增厚和巖石圈溫度、強度的變化，底侵鐵鎂質(zhì)巖漿的存在可能會修改熱結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能，從而可以控制裂谷系和被動陸緣的演變。底侵鐵鎂質(zhì)巖漿的基本物理特征可用它的成分、溫度、黏度、寬度、厚度、形態(tài)來表達。底侵鐵鎂質(zhì)巖漿冷卻可導(dǎo)致地殼局部增厚，且其橫向厚度的變化有可能導(dǎo)致裂谷和被動邊緣的不對稱結(jié)構(gòu)，也可以導(dǎo)致在伸展過程中的變形局部化和巖漿侵位的型式。底侵鎂鐵質(zhì)巖漿的熱效應(yīng)一般會很快消失，但是其巖石組成成分在任何一個伸展階段都會產(chǎn)生影響。底侵的鐵鎂質(zhì)巖漿對巖石圈伸展類型有很大影響，當(dāng)?shù)浊骤F鎂質(zhì)巖漿就位時，對巖石圈伸展類型依賴于上地幔頂部的熱條件。由于軟弱區(qū)和非軟弱區(qū)之間的強度對比是最重要的因素，在相對冷的上地幔頂部的局部變形區(qū)，底侵鐵鎂質(zhì)巖漿的影響會更加明顯。局部變形對底侵鐵鎂質(zhì)巖漿的溫度和厚度的依賴性也取決于上地幔的熱狀態(tài)。然而，底侵鐵鎂質(zhì)巖漿的寬度對于任何熱條件下的上地幔頂部都有較強的影響，這意味著底侵體的寬度可產(chǎn)生各種類型的巖石圈伸展，包括向內(nèi)或向外的遷移變形和不對稱伸展。此外，被動陸緣的底侵體如何散熱，如何導(dǎo)致地殼層次的基性巖墻群，又如何導(dǎo)致大陸邊緣淺部地層中的熱和密度異常，深水油氣成熟度的時空差異，乃至大規(guī)模的鹽底辟構(gòu)造，這些深部與淺部現(xiàn)象之間的關(guān)聯(lián)都亟待解決。

拆沉（delamination）多發(fā)生在主動型洋-陸轉(zhuǎn)換／耦合地帶。拆沉作用的概念最早被用來解釋陸-陸碰撞造山帶內(nèi)的基性巖漿作用以及快速隆升過程［31-32］，是指在陸-陸碰撞過程中增厚的巖石圈地幔從上覆地殼中拆離下沉到軟流圈中。拆沉作用往往伴隨著巖石圈的減薄、軟流圈物質(zhì)的上涌，從而造成地表的快速隆升以及變質(zhì)、巖漿、金屬成礦作用。巖石圈與下伏軟流圈之間的密度差異被認(rèn)為是導(dǎo)致拆沉作用發(fā)生的主要原因，這種密度差異則可能是由于熱的不均勻性、成分差異以及礦物相變所造成的。實際上，俯沖帶的斷離（breakoff）也是拆沉的一種類型，且發(fā)生部位或深度不同，可分為淺部拆沉和深部拆沉；據(jù)力學(xué)過程劃分，可分為韌性斷離和脆性斷離。此外，需要重視拆沉的數(shù)值模擬，定量化精細刻畫拆沉過程，分析板片在不同俯沖速率下、不同溫壓環(huán)境下相變過程在拆沉作用中的貢獻量。

3.4物質(zhì)與能量遷移-轉(zhuǎn)變-運聚

物質(zhì)遷移是物質(zhì)在相似或相同環(huán)境中成分不變的情況下在空間上的運移過程。物質(zhì)轉(zhuǎn)變是一種物質(zhì)變?yōu)榱硪环N物質(zhì)的相變過程。物質(zhì)運聚是元素尺度、礦物尺度、巖石尺度的成分在總體不變的情況下的運移聚集過程。而能量的遷移和轉(zhuǎn)變過程也可以通過多種形式發(fā)生，如熱能與動能的互換、化學(xué)反應(yīng)釋放或吸收熱能，以變質(zhì)、地震、巖漿對流、脫氣和脫水、熱輻射和對流等體現(xiàn)出來。

俯沖消減系統(tǒng)的物質(zhì)和能量交換研究有助于揭示古地殼再循環(huán)作用及其地?；烊拘?yīng)，揭示固體地球化學(xué)循環(huán)的幔源巖石記錄，闡明地幔不均一性的形成機理。此外，俯沖消減系統(tǒng)中的海岸帶也是人類為適應(yīng)或獲取空間需求的研究對象。全世界60%的人口和三分之二的大中城市集中在沿海地帶，全世界河流入海泥沙、生源要素及污染物的75%～90%歸宿于海岸帶。再向海方向為淺部弧后盆地的物質(zhì)遷移，因其一般是具有洋殼基底性質(zhì)的深海至半深海環(huán)境的小洋盆地，弧后區(qū)由于海流、地形等邊界條件約束，幾乎完全缺乏陸源輸入來源。其中，一些弧后盆地不發(fā)育陸源沉積建造，而只發(fā)育由島弧火山來源形成的火山沉積建造，如拉斑玄武巖建造、海相火山碎屑沉積建造、火山復(fù)理石建造及碳酸鹽復(fù)理石建造。

深部物質(zhì)遷移過程更為復(fù)雜，如高壓-超高壓巖石剝露過程可以是底辟過程、也可以是渠道流形式、角流模式等折返和剝露。這種過程可能更為普遍的發(fā)生在俯沖增生型造山帶中，如澳大利亞New England造山帶、Lachlan造山帶、New Caledonian造山帶［33］等，在一些古老的俯沖帶或增生造山帶中也比較普遍，如北祁連［34-35］、北秦嶺構(gòu)造帶、大別山造山帶［36］。

3.5弧后擴張過程與板片窗

洋盆的消亡也不是象經(jīng)典板塊構(gòu)造理論的對稱擴張、對稱等量消減。多數(shù)情況是，洋中脊斜交大陸邊緣俯沖，導(dǎo)致大陸邊緣三節(jié)點的遷移和板片窗的形成，從而決定大陸邊緣構(gòu)造和大陸邊緣動力學(xué)的復(fù)雜性，如大陸邊緣的分段、地震-火山-巖漿-成礦分段性、板片俯沖角度和形態(tài)差異、板片回卷（rollback）過程差異等等。這種復(fù)雜性正是不斷涌現(xiàn)創(chuàng)新認(rèn)識的源泉，在邊緣海研究中提出了一系列新的認(rèn)識，如對西太平洋邊緣海的形成，有人提出南海、蘇拉威西海、蘇祿海、班達海的形成與印度洋的洋中脊沿巽他海溝俯沖、遷移導(dǎo)致的板片窗形成有關(guān)；而菲律賓海、四國-帕里西維拉海、馬里亞納海槽的形成與島弧后退回卷、遷移、躍遷導(dǎo)致的深部對流環(huán)的變化有關(guān)。

邊緣海盆可能有多種成因，除白令海盆之外，其時代基本都是新生代，大量邊緣海盆地的形成可能是Pangea超大陸裂解的一個新階段，表現(xiàn)出高熱流值、重力異常值以及地震低Q帶、慢速擴張等特征。邊緣海盆地是除洋中脊外的另一種產(chǎn)生新洋殼的所在地?，F(xiàn)今造山帶中的蛇綠巖套地球化學(xué)特性多數(shù)具有邊緣海盆地洋殼的特性。其形成機制爭論較大，觀點不斷涌現(xiàn)。早期研究認(rèn)為邊緣海是島弧本身裂開的結(jié)果［37］。最新研究則認(rèn)為，正俯沖的洋中脊的持續(xù)擴張作用將會使該洋中脊兩側(cè)的洋殼板片之間形成一個持續(xù)加寬的間隙，這個間隙稱為板片窗［38］。小于10 Ma左右的大洋巖石圈具浮力，其俯沖時往往形成板片窗。板片窗形態(tài)依賴于三個主要因素：板塊的相對運動、俯沖前的洋脊—轉(zhuǎn)換斷層組合樣式、俯沖角度。影響板片窗形態(tài)的次要因素還有熱侵蝕、相變等因素。在板片窗出現(xiàn)的活動大陸邊緣，軟流圈、巖石圈、大氣圈、水圈發(fā)生獨特的多圈層相互作用，是地球系統(tǒng)最為活躍的地帶之一。由于該地帶的洋底消減往往與生長軸呈一定角度相交，不僅引起盆地的不對稱消減，而且使得板片窗之上的活動大陸邊緣的構(gòu)造、巖漿、成礦和熱效應(yīng)明顯不同于洋中脊平行于俯沖帶的消減作用產(chǎn)生的構(gòu)造、巖漿、成礦和熱效應(yīng)［15］。

在研究俯沖大地震機制過程中，“弧前”區(qū)深部地球物理調(diào)查得到了極大加強，但“弧后”依然是現(xiàn)今研究最薄弱的地方，特別是西太平洋以及東南亞一帶的一系列邊緣海盆地，即，“溝-弧-盆”中的“盆”。相對弧前和島弧之下而言，弧后地區(qū)幅員遼闊，而又多位于海下，可供研究者使用的各種數(shù)據(jù)相對欠缺。例如，西太平洋沿岸，從北邊的鄂霍次克海盆到南邊的南斐濟海盆，目前僅有個別地區(qū)，如勞海盆等，布置有地震臺站。而世界上，西太平洋沿岸的弧后盆地發(fā)育最好。

無法對弧后地區(qū)的精細構(gòu)造特征進行約束，也就無法深入理解弧后擴張作用，以及弧后地區(qū)板內(nèi)火山的起源過程。由于太平洋板塊深俯沖到歐亞大陸之下，未來對西太平洋地區(qū)的邊緣海盆地開展深入研究，可以與中國東部的陸上研究相互配合，從而深入理解弧后擴張作用及其相關(guān)俯沖的動力學(xué)過程。特別是，板塊構(gòu)造理論認(rèn)為，標(biāo)準(zhǔn)洋殼厚度為6～7 km厚。因而，基于這種先驗知識，當(dāng)前很多地球科學(xué)家用其來判斷弧后盆地是否出現(xiàn)洋殼。但是，被動陸緣邊緣洋殼厚度普遍為14 km左右的事實，似乎表明初始洋殼厚度應(yīng)當(dāng)是14 km，因而，不能用標(biāo)準(zhǔn)洋殼厚度來判斷弧后盆地是否出現(xiàn)洋殼。為了突破這一認(rèn)識，需要深入開展弧后盆地深反射地震剖面、層析成像、折射地震等地球物理調(diào)查，揭示弧后盆地地殼厚度，從新的角度分析巖漿成因、弧后盆地巖漿房模式，建立初始洋殼出現(xiàn)階段的巖漿供應(yīng)和生長模式，從而突破板塊構(gòu)造理論認(rèn)為的所有洋殼成因都是現(xiàn)今洋中脊巖漿房分異冷卻和側(cè)向增生模式。為此，可以選擇沖繩海槽開展研究，同時，這也可以為我國海洋國土劃界提供新理論和堅實的科學(xué)依據(jù)。

3.6多圈層耦合過程

利用海洋地球化學(xué)調(diào)查技術(shù)和研究方法，研究海底物質(zhì)多圈層之間或界面（邊界層）的聚集、分散、循環(huán)、沉淀、成礦等，以及流體在各環(huán)節(jié)中的作用，就環(huán)境、資源、生態(tài)（特別是“黑色海洋”和“藍色海洋”生態(tài)系統(tǒng)關(guān)系）、全球氣候變化等領(lǐng)域的海洋地球化學(xué)問題，建立起新的海洋地球化學(xué)實驗分析方法體系，側(cè)重開展海底巖石地球化學(xué)、海洋沉積地球化學(xué)、同位素地球化學(xué)和現(xiàn)代海底熱液活動、海底巖漿作用、現(xiàn)代成礦作用地球化學(xué)等方面研究，力爭發(fā)展建立海洋成礦體系，不僅可發(fā)展海洋成礦理論，還可以服務(wù)國家急需。以研究構(gòu)造應(yīng)力場轉(zhuǎn)換、殼幔相互作用與大規(guī)模成礦作用的時空耦合關(guān)系為主要內(nèi)容，研究海底礦產(chǎn)資源的分布規(guī)律、賦存狀態(tài)、成礦環(huán)境與成礦機制、規(guī)模與儲量評價、勘探與開發(fā)技術(shù)、資源市場與遠景分析等，研究現(xiàn)代海底熱液活動及其成礦作用、成礦作用的海陸對比、海底巖漿作用，關(guān)注海底成礦作用體系與全球構(gòu)造背景的關(guān)系、海底熱液循環(huán)與金屬硫化物礦床、富鈷錳結(jié)殼以及多金屬結(jié)核的成因聯(lián)系、近海碳氫化合物的聚集條件分析等方面，不僅對海底礦產(chǎn)資源的勘查評價和認(rèn)識陸地大型礦床的成因具重要意義，而且對于認(rèn)識大洋熱平衡、物質(zhì)通量和“黑暗生物鏈”等重大科學(xué)問題也具有關(guān)鍵性作用。不僅為未來海底多金屬礦產(chǎn)資源的開發(fā)提供理論依據(jù)；同時，也可為陸地礦產(chǎn)資源的勘察評價以及成礦模型的建立提供理論參考。這些研究有助于理解約束海底成礦作用的關(guān)鍵地質(zhì)要素與流體介質(zhì)特征、揭示成礦物質(zhì)遷移-聚集-分散—循環(huán)—淀積過程和成礦機理，建立海洋成礦體系，發(fā)展海洋成礦理論，最終揭示海洋礦床的形成、演化、質(zhì)量與分布。同時，注意研究海底礦產(chǎn)資源探測的高新技術(shù)與方法、海底礦產(chǎn)資源評價等內(nèi)容，發(fā)展礦產(chǎn)資源綜合評價的新技術(shù)、新方法。選擇太平洋、印度洋弧后海底成礦帶為主要基地，通過成礦區(qū)（帶）、礦田及礦床（點）精細的海洋地質(zhì)調(diào)查和控礦構(gòu)造分析，探索構(gòu)造-巖漿-成礦演化規(guī)律，為成礦遠景靶區(qū)優(yōu)選及資源潛力提供預(yù)測的地質(zhì)依據(jù)。開展海洋中深層、熱液區(qū)、冷泉、深海底和地殼內(nèi)部特征生態(tài)系研究，進行生物機能、環(huán)境與生物相互作用、生物多樣性進化和生物機能利用研究。開展海底深部動力過程、海洋環(huán)境演變與海底成礦作用的耦合關(guān)系研究，在地球系統(tǒng)思維指導(dǎo)下，劃分海底成礦類型、建立成礦模型、構(gòu)建成礦模式，探討不同類型資源的共生伴生規(guī)律，指導(dǎo)海底找礦勘探活動，以及開發(fā)活動可能對深海環(huán)境、生態(tài)造成的影響。

4 動力學(xué)機制：二元雙系統(tǒng)的統(tǒng)一動力學(xué)

地球的2個基本單元是大陸巖石圈和大洋巖石圈（簡稱二元），可以看作是2個相對獨立的系統(tǒng)（簡稱雙系統(tǒng)）。這兩個系統(tǒng)相互作用的紐帶就是洋-陸轉(zhuǎn)換／耦合帶。因此，加強二元雙系統(tǒng)的統(tǒng)一動力學(xué)的探索是建立完整的全球構(gòu)造動力系統(tǒng)的重要一環(huán)，當(dāng)前相關(guān)數(shù)值模擬從時間維把握地質(zhì)事件發(fā)生時序、每個事件持續(xù)時限與具體動力轉(zhuǎn)變過程，通過與各種現(xiàn)實地質(zhì)約束的事件時序、時限和過程的對比，再不斷修改和完善高精度（現(xiàn)今全球模型可達1 km×1 km，局部可達500 m×500 m的網(wǎng)格化）的幾何學(xué)、運動學(xué)和動力學(xué)模式，從而達到最佳模擬模型逼近真實地質(zhì)模型，并據(jù)此可以用其再現(xiàn)地球動力過程，預(yù)測未來地質(zhì)過程，也是四維地球再現(xiàn)的重要目標(biāo)。

4.1大陸裂解與（火山型和非火山型）被動陸緣形成

地史期間陸緣裂解常見，如岡瓦納大陸北緣不斷裂解出小碎片，如Avalonia、Hunia、Cadomia等陸塊群。在西太平洋大陸邊緣，現(xiàn)今的日本島等都是從華南或華北陸緣裂離的產(chǎn)物。因此，洋-陸轉(zhuǎn)換／耦合帶的大陸裂解機制如何？裂解有多少種類型？活動大陸邊緣的局部被動陸緣、弧后盆地是如何形成的？超大陸裂解、小陸塊從大陸塊裂離與大陸塊之間的裂解機制上有何差異？這些動力學(xué)問題以往也有較多探討，但始終沒有徹底解決，因而依然是前沿關(guān)鍵科學(xué)問題。

目前關(guān)于大陸裂谷形成機制的分類有很多，如主動裂谷和被動裂谷，窄裂谷及寬度大于巖石圈厚度的寬裂谷，地殼或巖石圈尺度上的對稱或不對稱伸展的裂谷，剖面上的單剪、純剪和分層剪切裂解機制，平面上的拉分、擠出、逃逸、伸展等。也可以按照大地構(gòu)造位置將裂谷分為四類：與俯沖有關(guān)的裂谷，與地幔柱有關(guān)的裂谷，與山脈有關(guān)的裂谷及與轉(zhuǎn)換有關(guān)的裂谷［39］。其中俯沖和裂谷之間的典型關(guān)系是弧后盆地的形成，其起源于俯沖板片的回卷，也屬于“被動”裂谷。這一機制的某些例子已經(jīng)演化到了洋殼形成階段，如日本海和黑海。

被動陸緣記錄了陸內(nèi)到陸間的分裂過程及影響陸緣的構(gòu)造、巖漿和沉降過程的痕跡［40］。目前普遍認(rèn)可的形成機制可劃分為：對稱純剪、單剪、等量分層和差異分層伸展模式。按照其產(chǎn)物則將被動陸緣分為火山型和非火山型被動陸緣?；鹕叫秃头腔鹕叫捅粍雨懢壍男纬蓹C制不同?；鹕叫捅粍雨懢壥怯芍鲃恿压刃纬傻?，一個比正常地幔熱的地幔（例如地幔柱）通過熱作用來減薄巖石圈的底部，由于巖石圈減薄時地幔壓力持續(xù)減小，且其伸展速率會隨時間而增加，因而會發(fā)生絕熱的地幔熔融。非火山型被動陸緣則是由被動裂谷形成的，在區(qū)域張應(yīng)力的作用下，板塊構(gòu)造在被動裂谷模型中驅(qū)動巖石圈擴張，減薄區(qū)之下的巖石圈地幔被動地上升。正是由于形成機制不同，兩類邊緣的巖漿活動也不同?；鹕叫捅粍雨懢壴诹压绕诎殡S著大量的巖漿活動，這些巖漿活動后期則演化成為向海傾的反射層（SDR）及地殼底部的高速帶。而非火山型邊緣則只有很少的同裂谷期巖漿活動，在裂谷期就開始發(fā)生大規(guī)模的沉降和沉積作用，形成了巨厚的沉積層，同時還具有大量傾向海的拆離斷層［41］。而無論是火山型還是非火山型被動陸緣，它們在演化到一定程度后都會消亡，其結(jié)局主要有三種：（1）大多數(shù)情況下被動陸緣演化到最后都是與島弧發(fā)生碰撞而消亡；（2）一個新的擴張脊從洋-陸邊界附近分裂，使帶狀的大陸或微陸塊從先存的被動陸緣上分離出去；（3）直接轉(zhuǎn)變成匯聚陸緣［42］。

4.2俯沖起源、板塊機制起始與初始陸殼

板塊起源于何時是一個當(dāng)前論爭激烈的問題。有人據(jù)各種地質(zhì)現(xiàn)象綜合，提出38億年或30億年就開啟了，但更多的學(xué)者認(rèn)為27～25億年期間可能是現(xiàn)代板塊體制出現(xiàn)的重要時期，標(biāo)志是同時具備現(xiàn)代板塊體制下的剛性板塊和俯沖作用兩個必要條件。板塊構(gòu)造體制的兩塊基石就是剛性和俯沖。A型俯沖和碰撞構(gòu)造可以出現(xiàn)在非板塊體制下，但B型俯沖構(gòu)造必然是板塊構(gòu)造出現(xiàn)的標(biāo)志。當(dāng)前，國際提出可變形板塊理念，打破了板塊是剛性的經(jīng)典板塊構(gòu)造理論認(rèn)識，因而板塊是否剛性對探索板塊機制起源顯得并不重要。除此之外，近年來，俯沖是如何起源的才觸及到板塊構(gòu)造理論迄今尚未解決的關(guān)鍵科學(xué)問題：板塊構(gòu)造如何起源的問題［43-45］。從俯沖帶來研究俯沖起源似乎難以突破。在板塊內(nèi)部尋求初始狀態(tài)無俯沖，但可能發(fā)生俯沖的地帶來探索這個問題是可能的。這個地帶最可能的就是物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)特征都巨大不同的被動大陸邊緣［46］，因而，被動陸緣如何轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃雨懢壗陙砭鸵鹆烁叨戎匾?。地球上初始的被動陸緣向主動陸緣變化的時間就應(yīng)當(dāng)是板塊構(gòu)造機制起始的時間，從而可以解決板塊構(gòu)造機制起源于何時的問題。但正如前文所述，地球早期地殼基本都為基性巖組成，因而洋內(nèi)弧才可能是模擬地球最早期俯沖起源的最佳場所，因而突破點可能還不是處于板內(nèi)的被動陸緣。而洋內(nèi)弧產(chǎn)物常為獨特的玻安巖，不是安山巖。這就對探討初始陸殼成分是什么性質(zhì)至關(guān)重要，也就是初始陸殼完全可能不是我們現(xiàn)今公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)陸殼組成。

4.3深部拆沉與底侵動力學(xué)機制

洋-陸轉(zhuǎn)換／耦合帶的俯沖巖石圈的流變學(xué)與溫度差異可以導(dǎo)致不同樣式的拆沉（delamination或slab break-off），按照拆離部位，板片拆沉類型可分為：深部拆沉與淺部拆沉，深部拆沉與相變導(dǎo)致的高密度俯沖板片的下拉力有關(guān)，而淺部拆沉可能與俯沖大洋巖石圈下部的強度分層有關(guān)。拆沉作用持續(xù)的時間長短與下拉力或地幔對流速率有關(guān)。按照板片撕裂方式，拆沉過程可劃分為：板條或板舌是雙向?qū)ΨQ撕裂還是單向不對稱撕裂，這與板片俯沖角度沿走向變化等密切相關(guān)。溫差與時間對拆沉如何控制板片的形態(tài)及消亡過程也具有重大影響［14］。以西太平洋俯沖系統(tǒng)為例，其拆沉的一級動力學(xué)機制是復(fù)雜的，有人認(rèn)為太平洋板塊俯沖是被動的，且拆沉主要受軟流圈向東的主動運動，導(dǎo)致俯沖帶角度變陡，密度加大而拆沉。而這種向東運動的軟流圈可能受印度板塊與歐亞板塊的碰撞動力學(xué)遠程效應(yīng)相關(guān)。但多數(shù)人認(rèn)為還是太平洋板塊主動俯沖導(dǎo)致這個地帶板片的拆沉。

洋-陸轉(zhuǎn)換／耦合帶底侵的動力學(xué)機制主要受地幔內(nèi)溫度異?；蛩攘黧w滲透或參與有關(guān)。這些異常導(dǎo)致基性巖漿形成，并上升到莫霍面附近，因上侵密度和莫霍面附近的巖石密度相當(dāng)，因而在這個深度發(fā)生橫向拓展、就位，導(dǎo)致相應(yīng)的相對海平面變化或熱沉降。當(dāng)然，也有人認(rèn)為陸緣上部地殼的裂解也可觸發(fā)深部降壓熔融，導(dǎo)致發(fā)生底侵，底侵因伸展可以是純剪、單剪機制而體現(xiàn)為對稱與不對稱的過程。甚至在俯沖背景下的弧后伸展，強烈的底侵也可導(dǎo)致快速巖漿底辟作用，并使得俯沖帶上方巖石圈深部形成的高壓-超高壓變質(zhì)巖石剝露［43］。

4.4主動與被動俯沖或擴張機制

海溝行為可導(dǎo)致平板俯沖、板片斷離、海溝前進或后撤和躍遷［28］。Maruyama等［13］提出，東亞中生代安第斯型大陸弧轉(zhuǎn)變?yōu)樾律毡拘突顒雨懢壭褪呛显?0Ma以來向東后撤的結(jié)果。但對于這種后撤現(xiàn)象是主動的還是被動始終不明朗，但大家公認(rèn)一點，海溝回卷都與俯沖角度變陡過程相關(guān)。因而，現(xiàn)在的問題是：俯沖角度變陡是因為俯沖板片上部地幔楔或軟流圈主動擠出的推擠力所致，還是俯沖板片下部地幔對流拖曳力所致，還是有其它方式（如地球旋轉(zhuǎn)）。這些探討對于西太平洋邊緣海盆地形成機制的研究是非常有益的。反之，解決西太平洋邊緣海盆地是何時何因所致，也就可以約束海溝的后撤機制是主動還是被動。

邊緣海盆地或弧后盆地形成的擴張作用主要動力來源包括板緣裂開、地幔物質(zhì)的上涌和貫注、弧后板塊的后退、軟流圈流動等等。根據(jù)現(xiàn)代西太平洋活動大陸邊緣弧后盆地的形成機制的分析，將弧后盆地的擴張模式歸納為6種類型［47］（見圖1）。模式1～3被稱為主動張裂模式，其中模式1是由于島弧底部俯沖板片熔融作用、幔源物質(zhì)發(fā)生上涌而導(dǎo)致弧后擴張；模式2是海溝位置固定，導(dǎo)致地幔楔發(fā)生次級對流，使得上覆板片張裂，弧后板塊遠離海溝運動，導(dǎo)致弧后張裂；模式3則是由于島弧后生成有熱點或熱區(qū)而產(chǎn)生地幔物質(zhì)主動注入，導(dǎo)致弧后主動裂解。模式4～6可以稱為被動張裂模式，其中模式4是地球自轉(zhuǎn)效應(yīng)，導(dǎo)致淺表運動快于深部，因而俯沖角度變陡，地幔楔總體向俯沖帶方向流動，且弧后還形成次級地幔對流；模式5是當(dāng)俯沖板片下部軟流圈流動較快，導(dǎo)致俯沖角度變大；模式6是地幔擠出作用所致海溝后撤，同時俯沖角度變陡，現(xiàn)今層析成像似乎更支持西太平洋邊緣海盆地是這種模式所致。

圖1 弧后擴張模型［47］Fig.1 Alternative mechanisms of back-arc basin formation

總之，從動力學(xué)角度考慮邊緣海盆形成機制，現(xiàn)在比較流行的說法有主動擴張機制和被動擴張機制兩種。（1）主動擴張機制：主動擴張機制認(rèn)為邊緣海盆的擴張是由上涌的地幔物質(zhì)引起的，強調(diào)地幔物質(zhì)上涌的主動性，大致有熱底辟和次生對流2種模式（見圖1）；（2）被動擴張機制：主動擴張機制似乎可以解釋西太平洋邊緣海盆的形成，但同樣具有俯沖帶的東太平洋安第斯陸緣卻無邊緣海盆形成。于是有人提出了被動擴張機制，這種機制認(rèn)為地幔物質(zhì)的上涌是被動的，受板塊之間運動方式的控制。如果上覆板塊與島弧—海溝體系之間為分離運動，這就為弧后擴張?zhí)峁┝丝臻g。可以促使地幔物質(zhì)上涌，從而引起邊緣海盆的擴張。如果有俯沖帶與大陸板塊相向運動，大陸板塊推掩于俯沖帶之上，則形成安第斯陸緣而不會形成邊緣海盆。

但是，對于一些在陸緣（大陸地殼）基礎(chǔ)上張開或拉分的邊緣盆地來說，在海底擴張發(fā)生之前，還經(jīng)歷過陸殼的裂陷作用。在發(fā)育了俯沖帶的大陸邊緣，大洋板塊的俯沖作用使陸殼在拉張作用下伸展變薄，這種伸展可以是正向伸展，也可能是斜向伸展、拉分（如加利福尼亞灣［48］和南海的打開［49-50］），拉薄了的地殼又會在均衡作用下陷落。在這種情況下，如果有來自地幔的基性一超基性巖漿上侵，可使拉薄了的陸殼整體加重、陸殼轉(zhuǎn)化為過渡型地殼，所謂的“大洋化”作用。隨著大洋巖石圈板塊的持續(xù)俯沖，海底擴張進一步發(fā)生，逐漸形成邊緣海盆地。

Molnar［51］對同樣發(fā)育有俯沖帶的太平洋東西兩緣的差別進行了解釋。他認(rèn)為，東緣太平洋俯沖的板塊比較年輕，距東太平洋海隆近，按照海洋巖石圈演化的年齡—厚度關(guān)系，其浮力較大，不容易潛入軟流圈俯沖帶，于是大陸板塊仰沖于俯沖帶之上。西緣太平洋俯沖的板塊比較古老，離太平洋海隆較遠，古老而冷的大洋板塊較為致密，俯沖作用主要在自重作用下發(fā)生，俯沖帶較陡。當(dāng)大洋板塊在自重作用下俯沖潛沒時，會促使海溝一島弧向海洋方向遷移，所讓出的空間有助于邊緣海盆的張開。同時，沿島弧的火山活動帶亦提供了便于邊緣海盆張開的薄弱帶。上田誠也［52］綜合研究了俯沖帶的熱力學(xué)問題，結(jié)合邊緣海盆的地磁異常資料，把邊緣海盆的形成機制歸納為下列四類：洋中脊俯沖作用，如日本海盆、南裴濟海盆等；轉(zhuǎn)換斷層的圈閉作用，如白令海盆、西菲律賓海盆等；卡里格模式的弧后盆地，如湯加海盆、南海海盆等；漏縫轉(zhuǎn)換斷層作用，如安達曼海盆、加利福尼亞海盆等。還有學(xué)者認(rèn)為不存在全球性的地幔對流，軟流圈地幔對流可能是因板塊運動而產(chǎn)生的被動流動或局部流動。軟流圈的這種熱運動從全球來看，可以認(rèn)為是固定的。從這種觀點出發(fā)，將邊緣海盆的成因分為以下四類：板緣拉張型，如西太平洋的邊緣海盆地；島?。ɑ虼箨懀┤停绨⒘羯旰Ｅ?、加勒比海盆；圈圍拉張型，如蘇拉威西海盆、蘇祿海盆等；陸間陸內(nèi)型，如地中海等歐亞大陸與非洲大陸之間的一系列海盆［53］。

4.5陸緣互換機制

大陸邊緣毗鄰大陸這個物源地，是地球上重要的沉積區(qū)，許多大陸邊緣帶由于其沉積作用而逐漸向海洋擴展，但也有陸架坡折后退的，如南海陸架坡折不斷向陸后退，弧后盆地被動陸緣大陸坡折的前進還是后退可能不只是俯沖動力所致，更可能是海平面變化、水動力、沉積物補給、重力失穩(wěn)導(dǎo)致的多幕海底滑坡綜合所致。大氣、海洋和陸地等重要界面也都在這個地帶交接，大氣、海洋和陸地過程也匯聚在一起，同時陸緣也是人類活動最為強烈的地帶和物質(zhì)跨界轉(zhuǎn)移或跨陸架遷移最為明顯的地帶之一。但是，大氣、海洋和陸地對自然變異和人類活動的響應(yīng)速率和規(guī)模具有明顯的區(qū)別，因此，該區(qū)是研究全球變化各種響應(yīng)的重要場所。此外，現(xiàn)在已成為內(nèi)陸山脈的褶皺隆起帶大都形成于大陸邊緣，現(xiàn)代大陸邊緣的研究可為地球早期造山作用和板塊起源提供重要信息。大陸邊緣豐富的油氣和天然氣水合物蘊藏及其他資源也日益引起人們的關(guān)注。由此，大陸邊緣是當(dāng)前海洋地質(zhì)學(xué)研究的前沿之一。有人認(rèn)為，要解決全球動力學(xué)問題，不是大陸動力學(xué)也不是洋底動力學(xué)可以實現(xiàn)的，而是大陸邊緣動力學(xué)才能夠解決。這說明大陸邊緣在地球系統(tǒng)科學(xué)中占有重要地位。

隨著板塊構(gòu)造研究深入，大陸邊緣的劃分更為細致，并初步達到統(tǒng)一，劃分為兩大類五種亞型，分別為，穩(wěn)定陸緣：火山亞型、非火山亞型、張裂—轉(zhuǎn)換亞型；活動陸緣：安第斯亞型、島弧亞型。穩(wěn)定陸緣的基本地貌單元包括：大陸架、大陸隆和大陸坡?；顒雨懢壍幕镜孛矄卧珊Ｏ蜿懛较蚩蓜澐治ⅲ汉稀u弧和弧后盆地三大部分。不同的地貌單元有著懸殊的微地貌類型。而且，有的活動陸緣沒有弧后盆地發(fā)育，如安第斯亞型活動陸緣。俯沖消減系統(tǒng)主要涉及活動陸緣，包括附近俯沖的洋殼等，因此，空間范圍比活動陸緣更為寬泛。

在地史期間，大陸邊緣性質(zhì)不是一成不變，被動陸緣的俯沖如何起始是認(rèn)識主動陸緣產(chǎn)生的途徑之一，也是認(rèn)識板塊體制起源的關(guān)鍵之一，但不是全部。此外，泛大洋被動陸緣何時如何向古太平洋主動陸緣轉(zhuǎn)換的？何時轉(zhuǎn)換的也存在巨大爭論［54］，如，新的研究資料還認(rèn)為古太平洋西緣板塊俯沖可能始于石炭紀(jì)末、或早中二疊世，或晚三疊世。不論中外學(xué)者持何種認(rèn)識，但都認(rèn)為這些俯沖過程與古太平洋板塊（或稱原太平洋、泛大洋，內(nèi)部具有復(fù)雜的次級板塊劃分）構(gòu)造演化密切相關(guān)。一般認(rèn)為，安第斯型大陸邊緣形成之前的印支中期，華南板塊和華北板塊才拼合，中國東部大陸雛形基本形成，故二疊紀(jì)以前西太平洋出現(xiàn)統(tǒng)一安第斯型大陸邊緣的可能性不大。隨后就是80 Ma左右的西太平洋的安第斯型主動陸緣是何時如何向現(xiàn)今日本型活動陸緣（弧后西側(cè)為被動陸緣）轉(zhuǎn)換的？因此，陸緣互換時間、過程和機制也還有待深入研究！

4.6洋-陸轉(zhuǎn)換／耦合帶的構(gòu)造躍遷機制

處于洋殼與陸殼耦合地帶的環(huán)太平洋構(gòu)造帶是全球規(guī)模的活動構(gòu)造帶。在地質(zhì)上，以中新生代廣泛的巖漿活動、新生代強烈的構(gòu)造活動和現(xiàn)今頻繁的地震活動為特征；該構(gòu)造帶也是地球物理場的變異帶，在重力、磁力和熱流方面都表現(xiàn)出明顯異常，顯示深部殼-幔進行著各種形式的物質(zhì)和能量交換［55］。

為深化西太平洋洋-陸轉(zhuǎn)換／耦合帶的構(gòu)造格局及深部動力機制的認(rèn)識，多種地球物理方法已被采用。根據(jù)GEM10C地球模型的位系數(shù)計算得到的中國東部及鄰近海域的衛(wèi)星重力異常顯示，從亞洲東部有一個指向西太平洋的地幔應(yīng)力場，該應(yīng)力場拖曳著亞洲東部大陸巖石圈自北西向南東作不均一的運移［55］；利用P-波地震層析成像研究歐亞板塊下的地幔結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)低速軟流圈從青藏高原延伸到中國東部，軟流圈地幔物質(zhì)側(cè)向流動明顯。正是這種深部塑性的地幔流動驅(qū)動著上覆剛性塊體整體向東和向南的運動（這在GPS觀測結(jié)果上有所顯示），從而導(dǎo)致新生代期間亞洲東部陸緣帶向西太平洋活動大陸邊緣彌散性的軟流圈上涌、巖石圈裂解、廣泛的火山活動和構(gòu)造總體向東、向南的躍遷［56-58］。此外，Maruyama et al.［59］提出印度和太平洋兩大板塊同時向歐亞大陸下俯沖，攜帶大量水分的俯沖洋殼隨著俯沖深度增加逐步脫水，導(dǎo)致該區(qū)地幔楔出現(xiàn)地幔水化，加速地幔熔融，形成地幔楔內(nèi)熱異常，甚至形成小型地幔柱，直接導(dǎo)致西太平洋洋陸交接地帶自西向東逐漸年輕化的一系列邊緣海盆地的形成［54，59］。

在淺表，太平洋板塊、歐亞板塊和印度板塊的運移速度和角度隨著時間不斷變化，太平洋板塊后退式俯沖于歐亞板塊之下，從而導(dǎo)致了太平洋洋-陸耦合帶板緣邊界條件的變化［30］。為適應(yīng)這種板緣邊界條件的變化，歐亞和太平洋板內(nèi)出現(xiàn)北西向的殼內(nèi)伸展，構(gòu)造自西向東遷移?？梢姡畈?，在板下的控制作用下（印度和歐亞板塊碰撞誘發(fā)的軟流圈向東流動的遠程效應(yīng)）；淺部，在板緣和板內(nèi)的調(diào)節(jié)機制下（太平洋板塊后退式俯沖和板塊內(nèi)部北西向的殼內(nèi)伸展），西太平洋洋-陸耦合帶整體表現(xiàn)出自西向東的構(gòu)造遷移。

4.7巨量巖漿成因及其動力學(xué)

俯沖帶的俯沖作用導(dǎo)致脫水，降低地幔楔熔融溫度，形成巖漿，巖漿底辟上升，其底辟形態(tài)、運動過程都受控于俯沖過程和地幔楔對流模式，三者之間的耦合方式類型多樣、變化多端。巖漿房內(nèi)部不斷變化，其內(nèi)部巖漿分異、結(jié)晶分離、沉淀、成分、溫度、黏度和密度變化等動力過程復(fù)雜。當(dāng)兩種巖漿房相遇時，還可能出現(xiàn)混合。巖漿房與圍巖相互作用過程也因圍巖巖性變化而變化，特別是熱交換，導(dǎo)致的圍巖礦化等各不相同。因此，巖漿動力學(xué)研究還具有廣闊的應(yīng)用前景，如，東亞東部大面積巨量花崗巖時空分布、遷移與成因及相關(guān)成礦作用與太平洋板塊俯沖后退或躍遷過程、三節(jié)點或板片窗遷移的關(guān)聯(lián)，巨量巖漿作用的動力地形效應(yīng)，陸緣或島弧上巨量巖漿作用的幕次與俯沖階段性的關(guān)聯(lián)，這些都還沒有很好解決和開展系統(tǒng)研究。

被動陸緣或弧后裂谷背景下的巖漿成因和巖漿-構(gòu)造變形互饋效應(yīng)也始終不清楚。已有研究成果表明，無巖漿被動陸緣的伸展與裂解速度關(guān)系微弱，只有在裂解區(qū)地殼足夠弱化時，伸展速率才可能增加。相反，有巖漿參與的伸展速率主要依賴于巖漿供應(yīng)速率［60］。裂解背景下的動力沉降與抬升研究較少，一般情況是，相對大陸巖石圈構(gòu)造伸展，伸展背景下巖漿就位應(yīng)當(dāng)導(dǎo)致相對較小的動力沉降，如地幔中分異的玄武巖侵入作用可有效增厚地殼，所以巖墻侵入一般是減小初始沉降量或?qū)е聟^(qū)域抬升，這也可以從被動陸緣初始到成熟的構(gòu)造演化歷史、沉積沉降歷史反映出來。此外，被動陸緣伸展樣式和下地殼流動速率變化和／或巖漿底侵速率、時空遷移的關(guān)聯(lián)也有待深入分析［60］。

對于巖漿房內(nèi)部、深部兩種或多種巖漿混合結(jié)構(gòu)、比例，需要運用新技術(shù)在三維空間進行數(shù)值模擬，重現(xiàn)巖漿在冷卻結(jié)晶成巖過程中的分布狀態(tài)，結(jié)合巖石三維連續(xù)切片技術(shù)，揭示巖漿混雜的強度，并根據(jù)計算相互作用巖漿之間的界面面積和重建結(jié)構(gòu)的分形維數(shù)來量化。前人結(jié)果表明，這個分形維數(shù)和界面面積的對數(shù)是線性相關(guān)的，從而可以對不同的混合強度進行鑒別。

巖漿的交融過程通過三維混沌動力系統(tǒng)完成?；祀s的強度和像測定天然巖漿混合結(jié)構(gòu)一樣可通過計算相互作用的巖漿之間的界面面積和分形維數(shù)確定。和自然情況下一樣，該分形維數(shù)和界面面積的對數(shù)是線性相關(guān)的分形維數(shù)是線性的界面面積，因而，巖漿混合可以視為一個混沌的過程。由于一種巖漿與另一種巖漿的化學(xué)交換和物理分散密切相關(guān)，可開展三維混沌對流和化學(xué)擴散的數(shù)值模擬，揭示自然情況下類似的“活性混合區(qū)域”和“相干區(qū)域”可以在同一系統(tǒng)中出現(xiàn)，并顯示其動態(tài)過程，從而揭示能夠產(chǎn)生具有廣泛空間各向異性的巖漿，這種熔漿與侵入巖和火山巖中圍巖內(nèi)部巖漿房的出現(xiàn)有關(guān)。

4.8海山分布和俯沖的隨機性與地震隨機觸發(fā)機制

洋殼厚度實際是不均一的，如洋底隨機分布的海山、海臺處的洋殼較厚。盡管它們的起源不同，但這些海臺等都將隨著板塊運動到海溝，于陸緣可能發(fā)生隨機性的多種形式的相互作用。其中，海底高原或臺地在大陸邊緣的增生是陸殼生長的方式之一。對俯沖帶或洋-陸耦合帶采用熱力學(xué)-巖石學(xué)模式開展數(shù)值模擬，可有效解釋海臺與大陸前緣的相互作用過程。這個模式涉及地殼和地幔巖石的部分熔融，并包括不同巖石的蠕變、塑性等復(fù)雜流變學(xué)行為。Vogt和Gerya［28］的模擬結(jié)果表明，小于40 Ma的海臺都可能發(fā)生增生，而大于40 Ma的都完全被消減。地震的發(fā)生往往與上覆板片與俯沖板片之間的應(yīng)力積累有關(guān)，這種應(yīng)力積累部位往往是兩板片之間的閉鎖部位。由于海山俯沖多樣性、隨機性和所起作用的差異性，這個鎖定部位難以預(yù)測。

海山的俯沖過程會改變俯沖板塊和上覆板塊間一定范圍內(nèi)的接觸關(guān)系，從而影響周邊區(qū)域內(nèi)強震的孕育及發(fā)生規(guī)律。因此，關(guān)于海山俯沖與強震觸發(fā)間的關(guān)系近年來得到了廣泛關(guān)注［61-65］。從全球俯沖帶地震的空間分布位置來看，很多強震都發(fā)生于海山的俯沖區(qū)及其周緣，且其同震破裂面的拓展方向及滑移量大小也不同程度受到了俯沖海山的影響［66-71］。例如，2011年日本俯沖帶東北部Mw9.0巨型地震，其震中位于俯沖帶內(nèi)高速異常體和低速異常體的耦合帶，而高速異常體則被認(rèn)為是俯沖的海山。2010年秘魯-智利俯沖帶中部的Mw8.8巨型地震同樣發(fā)生于俯沖的海山區(qū)，且其震時破裂范圍明顯夾持于Mocha海山鏈和Jun Fermandez洋脊高地形之間［72］。2004年12月和2005年3月在蘇門答臘俯沖帶與Wharton死亡洋中脊及其分支海山鏈斜交區(qū)相繼發(fā)生了Mw9.3和Mw8.5的強烈地震［67］，這兩次強震的震時破裂面都沒有跨越Wharton洋脊俯沖區(qū)。其中第二次強震，雖然其余震分布范圍能夠跨越另一個俯沖的海山鏈，但在該海山俯沖區(qū)的上部卻沒有發(fā)生同震破裂，表現(xiàn)為一個余震的間斷帶。該種樣式的地震在中北美州的哥斯達黎加俯沖帶也有發(fā)生［72-73］。

由以上現(xiàn)象可見，俯沖的海山不但可以阻擋其周邊強震破裂面的擴展，也可以分隔兩次不同的強震事件。那么什么樣的機制導(dǎo)致了這種現(xiàn)象的發(fā)生？俯沖的海山是否能夠觸發(fā)強震？目前，存在著兩種截然相反的觀點。第一種觀點認(rèn)為海底海山伴隨俯沖板塊向下俯沖過程中，由于海山的阻擋導(dǎo)致了俯沖帶接觸界面處于強耦合狀態(tài)，即增加了接觸面的正應(yīng)力［68，74］。如果這種正應(yīng)力足夠大，即使俯沖的海山周緣發(fā)生了強烈地震，其釋放的能量對高應(yīng)力（強耦合）帶的影響也十分有限，這就造成了同震破裂面和滑移量在海山俯沖區(qū)的拓展終止。但是當(dāng)正應(yīng)力相對較弱或起阻擋作用的海山發(fā)生破碎或拆離［75-77］，阻擋面就轉(zhuǎn)變?yōu)榱舜植诿妫?1，68，78-80］，這時隨著俯沖的不斷進行粗糙面就有可能產(chǎn)生快速滑移和破裂，并迅速釋放能量，觸發(fā)更加強烈的地震。Turcotte和Schubert［81］利用數(shù)值模擬方法驗證了該種觀點。同時，一些學(xué)者認(rèn)為2004年和2005年的蘇門答臘俯沖帶地震可能就是該種模式的地震。但這也存在著爭論，因為并沒有直接的證據(jù)證明這些強震的發(fā)生是由海山還是由其周緣粗糙俯沖界面的破裂所觸發(fā)的。第二種觀點認(rèn)為，雖然俯沖的海山能夠起到阻擋作用，但這種阻擋并沒有增強反而降低了俯沖界面的耦合強度［62，65］，所以不可能觸發(fā)大型地震。這是因為板塊在不斷向下俯沖過程中海山能夠?qū)е律细舶鍓K底界面遭受嚴(yán)重的侵蝕上?。?2-83］，海山本身卻沒有或少部分發(fā)生破碎或者拆離［84］，從而使其經(jīng)過的區(qū)域形成破碎的物質(zhì)通道，利于流體的大量流入。當(dāng)海山俯沖至前弧地幔楔時，高溫脫水的海山［85］及其帶入的過量水分能夠使地幔物質(zhì)蛇紋石化［86］，或者海山上的碳酸鹽巖發(fā)生滑石化，這更加有利于海山的無震滑移，減弱俯沖界面的耦合強度，因此整個破碎帶表現(xiàn)為低黏度的蠕變性質(zhì)［62］，即使周緣發(fā)生了強烈地震，破裂面也無法跨越它而拓展終止。Mochizuki等［65］分別在蘇門答臘俯沖帶和日本俯沖帶發(fā)現(xiàn)了一個無震和小震的海山俯沖區(qū)，這為第二種觀點提供了一個很好的實例。但這也存在著問題，如果按照該種觀點假設(shè)海山俯沖區(qū)處于弱耦合狀態(tài)，那么在其周緣非海山俯沖區(qū)為什么總能夠發(fā)生強震呢？正如蘇門答臘俯沖帶2004年和2005年圍繞俯沖的Wharton洋脊連續(xù)發(fā)生的強震以及哥斯達黎加俯沖帶中部相隔40年的2次強震那樣，等等。

總之，以上兩種觀點是完全對立的，而對立的焦點在于俯沖海山與上覆板塊間處于怎樣的一種耦合狀態(tài)。如果是強耦合，那么海山在俯沖過程中是否能夠發(fā)生碎裂或拆離？如果能，其發(fā)生條件及主要影響因素是什么？如果不能，這是否說明了俯沖脫水作用能夠降低海山俯沖區(qū)上覆板塊的黏度，從而弱化了耦合度，使得俯沖海山與上覆板塊間處于弱耦合狀態(tài)呢？除此之外，以上兩種觀點也都存在著不足，都沒有解釋清楚俯沖海山與周緣俯沖界面的相互作用關(guān)系。通過地質(zhì)調(diào)查、數(shù)值模擬以及高分辨率層析成像結(jié)果顯示［14，87-90］，俯沖帶內(nèi)上覆和俯沖板塊之間多含有一層0.5～2 km厚，富含水分、低孔隙、低滲透率的泥質(zhì)軟弱層。在構(gòu)造應(yīng)力作用下，該軟弱層內(nèi)的流體壓力一般介于靜水壓力和靜巖壓力之間［91］。當(dāng)流體壓力逐漸接近靜巖壓力時，俯沖界面的切應(yīng)力逐漸減弱，此時俯沖帶可表現(xiàn)為慢滑動過程，也可表現(xiàn)為瞬時的地震過程。而當(dāng)一次地震排水事件后［92］，流體壓力接近靜水壓力時，俯沖界面的切應(yīng)力變強，此時俯沖帶可表現(xiàn)為閉鎖的狀態(tài)［87］。由此可見，俯沖界面流體壓力的變化很可能是控制地震孕育、發(fā)生過程的主要影響因素。但如果假設(shè)俯沖板塊中含有一個高度遠大于俯沖界面軟弱層厚度的海山，那么該海山在俯沖過程中是否能夠改變俯沖界面的原有結(jié)構(gòu)，從而造成海山發(fā)育區(qū)及其周緣俯沖界面流體壓力的變化，并引發(fā)與俯沖海山密切相關(guān)的強震類型呢？以上觀點都沒有給出明確的答案。

5 轉(zhuǎn)換／耦合效應(yīng)：深部與淺表關(guān)聯(lián)

5.1全球尺度的源-匯效應(yīng)

洋-陸轉(zhuǎn)換／耦合帶是地球系統(tǒng)的重要一環(huán)，是全球物質(zhì)和能量交換和傳輸最為激烈的地帶。該地帶物質(zhì)、能量從源到匯的傳輸、運移、交換是地球環(huán)境改變的重要方面。傳統(tǒng)的沉積學(xué)、層序地層學(xué)主要側(cè)重盆地內(nèi)部沉積環(huán)境研究或盆-山小系統(tǒng)的源-匯過程揭示。現(xiàn)今沉積動力過程的研究也都是區(qū)域尺度，特別是河口海岸研究為主，因而現(xiàn)代沉積動力學(xué)模擬也主要集中在淺水區(qū)源-匯過程的構(gòu)建和模擬，且側(cè)重水介質(zhì)為主的源-匯過程研究。近期，隨著鋯石定年技術(shù)發(fā)展，碎屑鋯石年齡譜的運用，古源-匯過程研究得到發(fā)展，也被用于陸塊-微陸塊親緣性建立和超大陸重建、板塊重建。但是，深水區(qū)或跨陸架的源-匯過程依然處于發(fā)展階段，涉及各種邊界流、海水分層運動、環(huán)流、內(nèi)波、濁流、深海底流等動力過程。此外，全球除水介質(zhì)之外的源-匯過程還未被重視，如火山物質(zhì)通過大氣環(huán)流向深海的搬運，沙塵暴引發(fā)的細小顆粒物向深海的搬運。這些動力學(xué)模擬需要結(jié)合深海高精度地層、深海古生物地層學(xué)、地震海洋學(xué)、深海物理海洋環(huán)境、古環(huán)流、古氣候、古大氣循環(huán)研究，并急迫需要開展多學(xué)科（如地球化學(xué)示蹤）證據(jù)約束下的全球尺度數(shù)值模擬。洋-陸轉(zhuǎn)換／耦合地帶的大氣圈、巖石圈、軟流圈到生物圈兩兩之間的界面，無疑都是全球尺度物質(zhì)變異的分劃性界面，是物質(zhì)輸運、轉(zhuǎn)換需要跨越的一個地帶，提供給相關(guān)研究一個良好場所。

特別是流體在全球尺度垂向和側(cè)向物質(zhì)傳輸和轉(zhuǎn)變中的源-匯效應(yīng)。海洋沉積物“源-匯”效應(yīng)是地球外部流體的重要現(xiàn)象，現(xiàn)代沉積動力和沉積記錄研究可以揭示：（1）氣候變化和人類活動影響下的河流泥沙和污染物的入海通量變異；（2）河口-三角洲系統(tǒng)泥沙的沉積動力過程；（3）陸架區(qū)顆粒物及相關(guān)生源要素和污染物的源區(qū)、傳輸、沉積、再分配與歸宿，以及控制這些過程的主要機制；（4）從河口到深海的沉積動力過程和差異機制等。此外，應(yīng)當(dāng)追溯邊緣海及其通道的形成和演變，研究這類變化的氣候效應(yīng)或?qū)θ蜃兓捻憫?yīng)。從青藏高原隆升改變氣流和洋陸格局演變導(dǎo)致的海道啟閉改變洋流這兩個方面探索構(gòu)造與氣候的時空關(guān)系，我國地球科學(xué)界應(yīng)當(dāng)回答洋-陸轉(zhuǎn)換／耦合地帶的三個重要問題：（1）晚新生代亞洲東部強烈的全球構(gòu)造形變在多大程度上影響了全球新生代變冷和亞洲季風(fēng)的發(fā)育，氣候變化引起的風(fēng)化、剝蝕和搬運又如何逐漸導(dǎo)致了今天中國宏觀自然格局的形成；（2）研究暖池的形成與盛衰，探索和澳洲板塊北移等過程的關(guān)系；（3）東亞一系列邊緣海存在太平洋的西部邊界流和東亞大陸徑流的交匯，是影響東亞氣候的重要因素，這些氣候因素又如何改變沉積輸運系統(tǒng)。

通常源-匯效應(yīng)只注重淺表動力過程，而忽視了源-匯的深部動力過程，如地球內(nèi)部流體向淺部匯聚的過程以及淺部碳循環(huán)、碳匯到深部碳循環(huán)、碳匯的關(guān)聯(lián)。地球內(nèi)部流體廣泛存在，幾乎所有地質(zhì)作用的物理化學(xué)過程，流體都起著極為重要的作用。流體作用深至地核、下地幔、上地幔（如來自深部220 km的金伯利巖的金剛石捕虜晶中含有H2O、CO2、H2S、NH3的流體包裹體）、下地殼、上地殼，淺至與人類的生活密切相關(guān)的大氣圈、水圈和生物圈。地球內(nèi)部流體通過火山、地震及其它構(gòu)造通道進入地表生物圈和大氣圈，對全球的環(huán)境與氣候的變化產(chǎn)生重要的影響。地球內(nèi)部流體是地球內(nèi)部以流體狀態(tài)存在的物質(zhì)，包括氣、液、熔體相或流變狀態(tài)下的固體物質(zhì)等。軟流圈、地幔柱、地殼高導(dǎo)低阻層相對富集流體，從而在地球巖石圈板塊動力學(xué)演化過程中起了關(guān)鍵性作用。關(guān)于地球內(nèi)部流體的組成、性質(zhì)、形成、動力學(xué)和演化，有兩個基本問題需要研究：（1）地球不同深部圈層流體存在的基本形式和作用，其中包括自由水和巖石之間的反應(yīng)以及超臨界水和巖石的相互作用；（2）流體不同形式的相互轉(zhuǎn)化及其轉(zhuǎn)化條件。此外，在地幔部分熔融形成巖漿的過程中，水和CO2的加入起了關(guān)鍵作用。實驗表明，H2O的單純加入有利于形成SiO2飽和度大的巖漿，而CO2的加入形成SiO2不飽和的巖漿。不論何種玄武巖都是由H2O和CO2參加下部分熔融產(chǎn)生的。巖漿巖的多樣性也是在流體參與下產(chǎn)生，巖漿驅(qū)動的熱液系統(tǒng)對地殼淺部成礦過程影響較大，受其影響的巖石體積可達數(shù)十至數(shù)百立方公里，跨過若干百萬年。參與碳、硫、硅和成礦元素等循環(huán)的流體來源復(fù)雜，可以是巖漿中的揮發(fā)份，可來自地球深部，也可來自大氣降水，或可以來自深?；虼箨懠芴妓猁}沉積物、陸表海的碳酸鹽地層。流體的成分既與液體源有關(guān)，也與流體流經(jīng)巖石的相互反應(yīng)有關(guān)。另一方面，也有相當(dāng)一部分熱液體系由地溫梯度所致，而不一定是由巖漿驅(qū)動的。此外，還有構(gòu)造作用生熱和有機質(zhì)降解生熱，對熱液體系的形成和作用都不可忽視?？梢姷貧?nèi)部流體對殼內(nèi)各種構(gòu)造有較大影響。一些資料表明，流體的孔隙壓與構(gòu)造應(yīng)力場的綜合作用可能導(dǎo)致殼內(nèi)大規(guī)模剪切、滑脫、推覆、地震等構(gòu)造作用。超靜水壓下的流體將減低摩擦阻力，從而促進或加速斷層活動。俯沖帶流體參與的蝕變，如滑石化或蛇紋石化，還可以促進俯沖帶表面的潤滑，降低摩擦系數(shù)。進而，構(gòu)造活動又可能加速或徹底改變地表源-匯方向，甚至發(fā)生源-匯轉(zhuǎn)變。

5.2地表地形過程與深部流變關(guān)聯(lián)

洋-陸耦合帶包括板塊構(gòu)造理論劃分的板緣，是構(gòu)造運動最為強烈的地帶。但現(xiàn)今克拉通內(nèi)盆地成因研究、GPS測量等都發(fā)現(xiàn)板內(nèi)同樣存在變形，其機制難以用經(jīng)典板塊構(gòu)造理論解釋。為此，現(xiàn)今開始重視板下深部非板塊構(gòu)造動力因素對地表地形的控制。實際上，大地構(gòu)造發(fā)展歷程的早期曾經(jīng)強調(diào)垂直運動，板塊構(gòu)造誕生以來以水平運動論占主流，盡管板塊構(gòu)造揭示了水深與洋殼年齡關(guān)系，但迄今大陸的垂直運動被長期忽視，直至近10年來裂變徑跡技術(shù)的運用，才開始探索陸殼隆升機制，古地貌恢復(fù)也引起重視，動力（動態(tài)）地形與古地貌重建（古山高古水深）才再度蓬勃發(fā)展。地球的均衡地形主要受地殼和巖石圈密度結(jié)構(gòu)的側(cè)向差異控制，在三維空間中水平運動與垂直運動之間是可以互相轉(zhuǎn)化的。巖石圈板塊或地殼塊體是運動的還是穩(wěn)定的，依賴于參照系的選擇，具有相對的含義。除均衡地形外，地幔流動也可引起地表變形，導(dǎo)致一級動力地形。這種緩慢的變形可長達幾十個百萬年，以波長長、幅度相對?。ǎ? km）為特征。以觀測數(shù)據(jù)為約束，可采用模擬技術(shù)來理解其幅度、空間型式和時間變化［93］；同時，地幔流變學(xué)也會影響地表的垂直運動，抬升和沉降時間則取決于板塊邊界幾何形態(tài)和動力學(xué)［94］。動力地形是建立深部地幔過程與地殼淺表響應(yīng)的重要方面［95］，因而建立起地表過程與深部流變過程的聯(lián)系，揭示不同洋-陸轉(zhuǎn)換／耦合地段的變形差異勢在必行［96］。這一研究在全球全面開展，使得全球古地貌演變逐漸明晰，與地層學(xué)、層析成像技術(shù)、板塊重建技術(shù)的結(jié)合，成果不斷涌現(xiàn)，正推動并發(fā)展著板塊構(gòu)造理論，是研究深時期間地球環(huán)境和開展古地形、古氣候和古環(huán)流模擬的關(guān)鍵。洋-陸轉(zhuǎn)換／耦合帶源-匯過程的月-年-百年際變化研究成果［97］也就可以拓寬到深時時期。

俯沖帶相關(guān)的造山帶地形形成與演化通常與不同時空尺度的多種地質(zhì)過程有關(guān)。構(gòu)造與侵蝕（河流與冰川侵蝕）是地形發(fā)展的主要影響因素。地球表面地形也可以由地幔循環(huán)塑造，作為地幔中密度異常的響應(yīng)，地表常產(chǎn)生沿波長的地表抬升或沉降。但是，當(dāng)動力地形信息被均衡作用效應(yīng)消除的時候，推斷的動力地形（dynamic topography）并不是直接與地幔密度相關(guān)，地形對地殼和巖石圈的結(jié)構(gòu)更為敏感。例如，安第斯是典型的俯沖相關(guān)的造山帶，其動力地形效應(yīng)是由大洋巖石圈的沉降產(chǎn)生的。現(xiàn)今全球動力地形模型表明安第斯中部和北部的俯沖自40 Ma以來始終在持續(xù)，也是全球一個地幔動力學(xué)最強的沉降區(qū)域。相反，安第斯南部第三紀(jì)期間的俯沖作用，因分隔納茲卡板塊、南極板塊和鳳凰板塊的洋中脊與18 Ma的海溝的相互作用導(dǎo)致在Patagonia下部形成了板片窗的形成與持續(xù)擴大，而表現(xiàn)得不連續(xù)。因此，也可以通過低溫?zé)崮甏鷮W(xué)方法（如磷灰石（U-Th）／He數(shù)據(jù)）以及動力地形的半定量模擬，分析板片窗和氣候?qū)Φ匦窝莼屠錈釟v史的貢獻。對Patagonia熱年代學(xué)結(jié)果分析表明，板片窗是不斷向北遷移的，也可以約束板片窗的演化時序，如15～10 Ma期間在安第斯Patagonia南部存在一幕加熱歷史，而北部直到5 Ma才出現(xiàn)加熱過程，在Patagonia地區(qū)5 Ma板片窗打開前，其南部進入快速冷卻和剝蝕階段，其中5～3 Ma期間速率高達650 m／Ma。而且，現(xiàn)今沿緯度的地形變化也需要與板片窗相關(guān)的動力地形補償［98］。

5.3構(gòu)造-巖漿-成礦與板片窗的效應(yīng)

板片窗往往形成于小于10 Ma左右具浮力的大洋巖石圈俯沖時期［38］。板片窗形態(tài)依賴于3個主要因素：板塊的相對運動、俯沖前的洋脊—轉(zhuǎn)換斷層組合樣式、俯沖角度。影響板片窗形態(tài)的次要因素還有熱侵蝕、相變等因素。在板片窗出現(xiàn)的活動大陸邊緣，軟流圈、巖石圈、大氣圈、水圈發(fā)生獨特的多圈層相互作用，是地球系統(tǒng)最為活躍的地帶。由于該地帶的洋底消減往往與生長軸呈一定角度相交，不僅引起盆地的不對稱消減，而且使得板片窗之上的活動大陸邊緣的構(gòu)造、巖漿、成礦和熱效應(yīng)明顯不同于洋中脊平行于俯沖帶的消減作用產(chǎn)生的構(gòu)造、巖漿、成礦和熱效應(yīng)。

活動陸緣型洋-陸轉(zhuǎn)換／耦合地帶的巖漿活動激烈，也產(chǎn)生了大量成礦流體。特別是環(huán)太平洋成礦作用強烈，形成了環(huán)太平洋成礦帶。其中的成礦流體是該區(qū)流體演化的一個階段性產(chǎn)物，其金屬含量相對較高（≥1 ppm），具有一定的量、體積以及流速；其持續(xù)時間應(yīng)不小于l0～15 Ma。成礦流體一般由從巖漿直接分異出的礦漿和熱液在一定條件下形成。目前成礦流體研究著重于三個方面：（1）來源：包括H2O、氣、金屬、硫和有機質(zhì)的來源；（2）搬運：包括通道、質(zhì)量、驅(qū)動力（熱量）、水巖反應(yīng)等；（3）沉淀：包括成礦流體的物理化學(xué)條件的變化，空間流體的混合作用及可能的相分離作用，這幾個因素之一均可造成金屬的沉淀。地球內(nèi)部流體的研究是一個多學(xué)科、多層次的科學(xué)問題，需要協(xié)同攻關(guān)。例如，流體在巖石中遷移速度的研究：首先找一個理論模式進行描述，其次對巖石的結(jié)構(gòu)、孔隙、礦物之間的縫隙進行測定來做流體的運移速度和運移量的模型，在這個研究方面，下面的幾點是重要的：滲透率和電導(dǎo)率、裂隙系的關(guān)系；二相流與三相流的作用。流體的成礦作用應(yīng)用四維模式描述：空間-通道-場-時間，包括物理作用和化學(xué)作用。

中生代期間，西太平洋、新特提斯洋-印度洋的俯沖是斜向俯沖還是正向俯沖是確定中生代是否存在板片窗的關(guān)鍵，板片窗記錄的揭示也需要多學(xué)科攻關(guān)，特別是有待加強古老造山帶中的板片窗過程與金屬成礦關(guān)系研究。實際上，中生代在我國東部以及俄羅斯遠東和東亞大陸邊緣出現(xiàn)了規(guī)模宏大的成礦事件，其成礦強度之大，分布范圍之廣，金屬堆積量之多在全球尺度極為罕見。且其成礦時代集中在三個時間段：晚三疊世（240～220 Ma）、中晚侏羅-早白堊世（140 Ma）和白堊紀(jì)中晚期（125～115 Ma）。其中，長江中下游成礦帶形成于中生代轉(zhuǎn)換復(fù)合的構(gòu)造體制和強烈的殼幔相互作用等復(fù)雜的大陸動力學(xué)和俯沖動力學(xué)過程，且具有大規(guī)模爆發(fā)式的巖漿活動和成礦作用、多類型的流體成礦系統(tǒng)以及巨大的“第二找礦空間”找礦潛力等特點，奠定了該區(qū)作為探索陸緣成礦帶成巖成礦作用研究不可多得的天然實驗室和絕佳場所。太行-燕遼造山帶是中國東部一個重要的燕山期Au-Mo-Pb-Zn-Ag-Cu-Fe金屬成礦帶和重要煤田分布區(qū)，通過選取比較可信的金屬礦床以及相關(guān)侵入巖的同位素年齡數(shù)據(jù)作為成礦作用的近似年齡，運用已有煤田的相關(guān)地層的時代，在巖漿-構(gòu)造事件序列的框架基礎(chǔ)上，提出該區(qū)巖漿-沉積-構(gòu)造-變質(zhì)-成礦事件序列的初步框架。

5.4邊緣海盆地與資源-能源效應(yīng)

西太平洋大陸邊緣的資源潛力與環(huán)境效應(yīng)是長期關(guān)注的科學(xué)問題。該海域各種資源豐富，包括海底礦產(chǎn)資源（濱海砂礦、大洋多金屬結(jié)核、鈷結(jié)殼、熱液硫化物）、海底能源（石油、天然氣、天然氣水合物、海底熱能）、海水資源、深海生物基因資源（工業(yè)用酶、特種藥物、工具酶、生物修復(fù)用細菌、仿生冶金和采油用微生物等）、海底空間資源等［99］，尤以深海天然氣水合物為甚，陸坡處地層淺表的天然氣水合物，所含甲烷的碳儲量，據(jù)國際天然氣潛力委員會的初步估計，大約相當(dāng)于全球已知化石燃料（煤、石油和天然氣等）總儲量的兩倍，被認(rèn)為是一種潛力巨大的新世紀(jì)能源［99］。同時，探索海底天然氣水合物釋出事件對于地球氣候系統(tǒng)演變具有重要意義，探索資源分布與環(huán)境關(guān)系、資源開發(fā)對環(huán)境的影響、深海資源評價技術(shù)等都勢在必行［100］。

現(xiàn)今研究發(fā)現(xiàn)，不是所有邊緣海盆地的形成都符合海溝后撤模式或海溝固定模式，而可能受地幔楔對流模式或地幔上涌有關(guān)［13］，同時，還可能與板片窗［38］、板片撕裂、洋中脊平行俯沖、陸緣拉分［50］、塊體擠出、俘獲、對開門、俯沖回卷、拆沉等機制有關(guān)。不同成因機制的邊緣海盆地的資源和環(huán)境效應(yīng)也不同，特別是在含油氣盆地和大中型油氣田中，大的構(gòu)造格局和演化制約烴源巖、儲集層、蓋層的沉積、發(fā)育程度與分布，從而控制著盆地的生儲蓋組合類型。構(gòu)造演化控制了盆地的沉降史，從而制約著生排烴史。構(gòu)造遷移決定了油氣運聚通道分布或含油氣系統(tǒng)的運移趨勢，對保存條件也產(chǎn)生了巨大的影響［29］。成藏流體是地球最表層演化的產(chǎn)物，控制油氣藏等能源的時空分布；而地球內(nèi)部流體則與成礦作用關(guān)系密切，其演化控制資源的時空分布。

弧后擴張帶和洋中脊普遍存在深海熱的注入作用，不僅給全球化學(xué)平衡提出了新的問題，而且這些“黑煙囪”、“白煙囪”正在進行的成礦作用含金屬溫水的發(fā)現(xiàn)給現(xiàn)有的礦床成因和成礦機制帶來沖擊，迫使人們重新去認(rèn)識現(xiàn)有礦床的成礦機制。流體間、流體與巖石的相互作用與H2O的超臨界點有密切關(guān)系，有必要加強鹽水體系不同壓力體系下的超臨界溫度，及在該超臨界狀態(tài)下水和CO2的特殊性質(zhì)，高壓、超高壓條件下超臨界流體性質(zhì)及其與巖石反應(yīng)的研究有助于深入了解洋-陸轉(zhuǎn)換／耦合地帶的成礦機制。

5.5俯沖與火山-地震-海嘯-滑坡災(zāi)害鏈

觀測新技術(shù)發(fā)展神速，地球科學(xué)面臨新的發(fā)展機遇。地球信息科學(xué)給地質(zhì)人員帶來高分辨率、多尺度、多平臺、多方面的數(shù)據(jù)和大量的數(shù)據(jù)處理方法，對現(xiàn)代地質(zhì)科學(xué)和地球環(huán)境分析將發(fā)揮了重大作用?，F(xiàn)代雷達干涉技術(shù)（SAR，INSAR）從全場性的角度，首次提供了區(qū)域性的運動位移場數(shù)據(jù)。SAR圖像水平分辯率現(xiàn)在是10 cm，民用的到1 m，國內(nèi)能用到機載的數(shù)據(jù)是3 m，處理后可以得到1 m的數(shù)據(jù)。從空間觀測精度來說，跨斷層的位移測量提供了高精度的測量數(shù)據(jù)；數(shù)字化的地震記錄，可以用來得到短時間（幾秒至幾分鐘）的包括斷層位移在內(nèi)的地面位移場的數(shù)據(jù)；重力測量已經(jīng)達到10～20毫伽的精度，而大地測量的精度突破了厘米級。衛(wèi)星的定軌精度到達了2～3 cm。全球定位系統(tǒng)（GPS）得到了多臺站、大面積重力觀測的地殼運動數(shù)據(jù)，觀測用衛(wèi)星定軌精度達到3～5 cm。多波段、多極化、多視角、多成像模式成像雷達和極化雷達、干涉雷達，以及用于地形測繪的航天飛機成像雷達，使人們能夠從宇宙空間高度大范圍地、快速地、周期性地探測地球上各種現(xiàn)象及其變化，因其具有全天時、全天候成像能力，對植被及干燥地物具有一定的穿透特性以及增強地形信息的立體效應(yīng)，在監(jiān)測現(xiàn)今活動構(gòu)造、研究環(huán)境以及火山、地震等災(zāi)害中有強勢能力與發(fā)展?jié)摿?。小型無人機或水下滑翔機的運用也可以輔助極端環(huán)境下的野外或海底現(xiàn)場觀察。這些技術(shù)進步和全新資料的獲取，為研究地球系統(tǒng)的新構(gòu)造運動提供了新的技術(shù)平臺，為建立多災(zāi)種之間的成因聯(lián)系提供了技術(shù)支撐。

萬年時間尺度的地震、火山、天氣災(zāi)害等災(zāi)害是地球內(nèi)部過程突變事件在地表的體現(xiàn)，這些事件發(fā)生的空間位置受區(qū)域與全球的構(gòu)造格局控制。了解板塊運動過程控制地震、火山的發(fā)生時間進程和大地震（尤其是大陸內(nèi)部的大地震）的動力機制，將有助于提高對地震、火山的預(yù)報能力，為最終實現(xiàn)減輕災(zāi)害的目標(biāo)做出貢獻。

幾乎所有的構(gòu)造活動和所有的非氣象災(zāi)害，特別是火山和地震，都發(fā)生在板塊邊界附近。強烈的火山、大地震、海嘯和滑坡等災(zāi)害絕大多數(shù)與俯沖過程伴生。這些災(zāi)害的本質(zhì)機制可能是一樣的，因而構(gòu)成災(zāi)害鏈，例如，Maruyama等［13］認(rèn)為深部地震與脫水有關(guān)，因為俯沖帶的地震發(fā)生頻率與地震數(shù)目正相關(guān)。而且，洋殼板塊在外緣隆起帶發(fā)生撓曲，出現(xiàn)一系列正斷層，使得海水可進入俯沖板片深層，洋幔深層的橄欖巖蛇紋石化，力學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化，而出現(xiàn)雙震層，頻繁的地震又使得地幔楔黏度變低，從而產(chǎn)生巖漿，巖漿噴發(fā)成災(zāi)，同時激發(fā)島弧地區(qū)淺表地震，大地震引起海嘯和海底滑坡等，從而構(gòu)成災(zāi)害鏈。

火山和地震所造成的災(zāi)害呈現(xiàn)的非線性增長，其原因是社會城市化速度越來越快，社會結(jié)構(gòu)發(fā)生了重大的變化。因此，科學(xué)家們在對地球自然規(guī)律有更多了解的同時，轉(zhuǎn)而關(guān)注減災(zāi)問題，并開始充分利用地球信息獲取及應(yīng)用等研究成果。因此，無論是從科學(xué)還是減災(zāi)的角度，洋-陸轉(zhuǎn)換／耦合地帶都成為最關(guān)鍵的研究區(qū)域。自然的地球內(nèi)部排氣對全球變化的影響要比人類活動大得多，必須研究自然作用造成的災(zāi)害事件。例如，（1）現(xiàn)代火山噴發(fā)形成的CO2、氣溶膠和火山塵對太陽輻射和地球表面溫度的影響，計算更古老的與地球災(zāi)害事件相聯(lián)系的火山排出的CO2等氣體的通量和長期氣候效應(yīng)，評估火山氣溶膠和火山塵的環(huán)境效應(yīng)的時間尺度；（2）板塊上碳酸鹽層的俯沖導(dǎo)致變質(zhì)去氣作用，從而增加地球大氣中的CO2的濃度，導(dǎo)致古全球變化；碳酸鹽巖滑石化，潤滑俯沖帶，減弱地震發(fā)生概率；（3）巖石斷裂作用可引發(fā)地球深部氣體向淺部的去氣作用，因而也可以用深部去氣作用來預(yù)報地震。板塊邊界就是一個強烈的斷裂變形帶，和緊鄰陸內(nèi)地震與板塊邊界的流變性質(zhì)具有重要關(guān)聯(lián)。大地震一般發(fā)生在高、低速體的邊界帶，島弧可能因活動斷裂或活火山會發(fā)生地震，前弧地區(qū)則因板塊脫水也會引起地震。而更深部的地震觸發(fā)機制與地球內(nèi)部的地?zé)峥刂坪兔芏茸兓赡苊芮邢嚓P(guān)，地?zé)峥梢钥刂茢鄬咏佑|性質(zhì)，通過控制脫水相變、三維溫度場、熱結(jié)構(gòu)模型和流體流動，開展數(shù)值模擬有助于理解大陸巖石圈的溫度、流變和大尺度形變，可能對研究大陸內(nèi)部和陸緣地震有所幫助，特別是結(jié)合層析成像的速度圖像，對研究板內(nèi)大地震和板塊邊界的關(guān)系可起到促進作用。

6 轉(zhuǎn)換／耦合帶的關(guān)鍵海域：太平洋和印度洋

近40年來，隨著全球經(jīng)濟重心、科技力量向太平洋地區(qū)的轉(zhuǎn)移，板塊構(gòu)造學(xué)說的補充完善，以及環(huán)太平洋構(gòu)造帶在了解全球構(gòu)造，乃至全球變化過程，和解決人類面臨資源危機等方面的重要性，全球地學(xué)活動中心正不斷向太平洋周邊地區(qū)轉(zhuǎn)移。

中國濱太平洋周邊也是工業(yè)經(jīng)濟中心，如珠江三角洲、長江三角洲、環(huán)渤海經(jīng)濟圈和山東半島藍色經(jīng)濟圈，是我國今后相當(dāng)長一段時期的經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略中心。在找礦愈難、需求愈大、環(huán)境日益惡化、災(zāi)害相對頻發(fā)的情況下，要使礦產(chǎn)資源、生存空間、環(huán)境保持該區(qū)帶國民經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，就要用現(xiàn)代地球科學(xué)最新成就重新認(rèn)識環(huán)太平洋構(gòu)造帶［101］。西太平洋也是大陸巖石圈破裂、板塊俯沖、島弧火山活動和洋殼物質(zhì)再循環(huán)的地區(qū)，是研究大陸邊緣的張裂機制、從源到匯的沉積過程、邊緣海形成與演化、“俯沖工廠（Subduction Factory）”的沉積-變質(zhì)-火山-流體-成礦作用過程和物理-化學(xué)-生物效應(yīng)和地震發(fā)震帶的機理的典型海區(qū)。我國應(yīng)從全球構(gòu)造演化的角度，研究西太平洋邊緣海的形成機制，研究西太平洋區(qū)洋、陸、氣之間，深部和淺層之間物質(zhì)和能量的交換，研究震源帶的斷層活動；研究發(fā)震帶構(gòu)造及開發(fā)海底地球物理觀測系統(tǒng)，采用多種地球物理新技術(shù)（如深地震反射和折射、OBS剖面等方法）研究邊緣海區(qū)多發(fā)的災(zāi)難性地震事件與邊緣海形成的關(guān)系，并借助國際和國內(nèi)相應(yīng)計劃的機會，參與西太平洋區(qū)海底地球物理觀察網(wǎng)的建設(shè)與研究［99］。探索西太平洋大陸邊緣-大洋巖石圈地球物理特征、三維精細結(jié)構(gòu)與多圈層深部動力學(xué)；研究西太平洋大陸邊緣地球物理特征，特別是典型邊緣海的地球物理場特征，闡述太平洋板塊、菲律賓海板塊和歐亞板塊在我國東部大陸邊緣的相互作用及其地球物理場效應(yīng)；側(cè)重綜合研究海域的地球物理場（重力、磁力、衛(wèi)星重力、層析成像等）特征，精細研究東亞陸緣-太平洋板塊的巖石圈三維精細結(jié)構(gòu)，側(cè)重揭示東亞大陸邊緣溝-弧-盆俯沖體系、弧-陸碰撞體系和太平洋板塊的立體三維幾何學(xué)結(jié)構(gòu)，建立多層次現(xiàn)今構(gòu)造格架；探討其中、新生代形成演化歷史；進而，利用構(gòu)造的AnSYS、Gplates和Citcoms等數(shù)值模擬手段開展特定構(gòu)造模型的三維乃至四維動力學(xué)模擬；研究大陸邊緣巖石圈結(jié)構(gòu)、構(gòu)造與演化過程，揭示溝—弧—盆體系和弧-陸碰撞機制，闡述東亞大陸邊緣張裂過程和重要構(gòu)造事件。

太平洋和印度洋更是我國走向深海大洋、實現(xiàn)“海洋強國”的關(guān)鍵海域，蘊含著諸多中國的國家利益，也具有極其豐富的洋-陸轉(zhuǎn)換／耦合過程的關(guān)鍵科學(xué)問題。現(xiàn)階段可初步概括為以下幾點：（1）板塊重建的洋-陸轉(zhuǎn)換／耦合帶檢驗；（2）深部過程（底侵-拆沉）與機制；（3）西太平洋陸緣構(gòu)造體制和機制轉(zhuǎn)換；（4）俯沖帶分段性、過程與地震觸發(fā)機制；（5）地表地形過程與深部流變、巖石圈強度關(guān)聯(lián)；（6）地史期間的板片窗及其構(gòu)造-巖漿-成礦效應(yīng)；（7）洋陸轉(zhuǎn)換／耦合帶變形型式、構(gòu)造躍遷和機制；（8）俯沖脫水、巖漿工廠與巖漿動力學(xué)；（9）邊緣海盆地與資源、能源和災(zāi)害；（10）邊緣海（沖繩海槽）初始洋殼厚度及成因與標(biāo)準(zhǔn)洋殼對比；（11）邊緣海（南海）被動陸緣狹義洋-陸轉(zhuǎn)換帶成因及其能源、環(huán)境效應(yīng)；（12）古南海消亡與陸殼向洋殼下俯沖機制及最年輕俯沖增生造山帶成因；（13）臺灣弧-陸碰撞造山過程與海相前陸盆地（臺西南和臺西盆地）過程；（14）西太平洋板塊格局與華北克拉通破壞；（15）西太平洋板塊格局與華南大陸再造；（16）印度洋洋殼增生過程、洋-陸格局重建與黑潮等海流成因；（17）印度-歐亞板塊“碰撞工廠”、青藏高原隆升與東亞季風(fēng)成因、江河系統(tǒng)演變；（18）東亞地史期間的洋-陸轉(zhuǎn)換／耦合過程。

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Processes of Ocean-Continent Transition and Coupling

LI San-Zhong1，ZHAO Shu-Juan1，LIU Xin1，SUO Yan-Hui1，CAO Hua-Hua1，DAI Li-Ming1，GUO Ling-Li1，LIU Bo1，YU Shan1，ZHANG Guo-Wei1，2
（1.Institute of Marine Geodynamics，Ocean University of China，Qingdao 266100，China；2.State Laboratry of Continental Dynamics，Department of Geology，Northwest University，Xi′an 710069，China）

Ocean-continent transition and transition zone refers to a special tectonic zone between continental and oceanic lithospheres.To explore the region has of great significance for understanding the dynamics of geological processes in intensively human-habitted areas.Here ocean-continent transition and coupling processes do not refer to the transitions from continental to oceanic crusts or from continental to oceanic mantles.Other materials transition process is also irreversible.It is especially referred to the transitional process of tectonic forces or energy between oceanic and continental lithospheres.The narrowly defined ocean-continent transition and coupling zone refers to a narrow zone in passive continental margin where continental crust is significantly thinned and deep water oceanic crust appears.However，the broadly defined ocean-continent transition and coupling zone includes the area covered by the scope of the mentioned-above two，and even includes that the intraplate region where the subduction of oceanic lithosphere can affect.But its core of definition is still a subduction zone and／or continental margin.That is to say，its meaning is the sum of the concept of the continental margin and subduction zones，bearing with shallow geographic features and deep geological factors. Currently，many international concerns on ocean-continent transition and coupling zone mainly focus on the following aspects：（1）Material：formation of intra-oceanic arc and generation of the initial continental crust，subduction dehydration and phase transition，magma factory，subduction factory；（2）Structure：subduction zone type，segmentation，ocean-deformation pattern of continent transition and coupling zone，fine convection structures of the mantle wedge，spatial and temporal characteristics of roughness-porositypermeability on subducting surface；（3）Processes：subduction process，tectonic transition and jumping，deep-seated underplating，delamination，exhumation of HP-UHP rocks，back-arc spreading process，slab window，subduction erosion，mass transfer and change-migration，multi-spheric coupling process；（4）Mechanisms：the subduction origin and the origin of plate mechanism，margin-type exchange mechanism，earthquake triggering mechanism，kinetics and mechanism of deep-seated underplating delamination，continental rifting and formation of volcanic and non-volcanic passive continental margins，mechanism of structural jumping on ocean-continent transition and coupling zone，new mechanism of HP-UHP rocks exhumation，magma dynamics，transitional mechanism of active and passive subduction，subduction mechanism of seamounts；（5）Effects：effects of source to sink，surface topography process associated with deepseated rheology，structural-magma-mineralization effect of slab window，formation of marginal sea basins and their resources-energy efficiency，subduction and its earthquake-tsunami-landslide disaster chains. The Western Pacific Ocean and the Indian Ocean are not only the key to deep waters of the ocean，and＂maritime power＂，containing a lot of China＇s national interests，but also have an extremely rich and key scientific issues of the transition processes on ocean-continent transition zones.Key scientific issues of the Western Pacific and the Indian Ocean at preliminary stage can be summarized as follows：（1）test on oceancontinent transition zones of the plate reconstructions；（2）deep-seated processes and mechanisms of under plating and delamination；（3）tectonic domains and mechanism transition of the Western Pacific margin；

（4）segmentation，process and earthquake triggering mechanism of subduction zone；（5）relations between surface topography and deep process and their association with strength of lithospheric rheology；（6）their tectonic-magma-mineralization effects of slab windows in the Earth history；（7）deformation patterns，tectonic jumpings and transitional mechanisms of ocean-continent transition and coupling zones；（8）subduction dehydration，magmatic factory and magma dynamics；（9）marginal sea basins and their related resources，energy and disasters；（10）relation between the Pacific Plate and destruction of the North China craton；（11）relation between the Pacific Plate subduction and reworking of the South China Continent；（12）plate reconstruction of the evolving Indian Ocean and the Tibetan uplifting；（13）the East Asian ocean-continent transition and coupling during the Earth history.

ocean-continent transition／coupling；subduction zone；the Western Pacific；the Indian Ocean

P54

A

1672-5174（2014）10-113-22

責(zé)任編輯 徐 環(huán)

國家自然科學(xué)基金杰出青年基金項目（41325009）和重大項目（41190072）資助

2014-09-10；

2014-09-25

李三忠（1968-），男，博士，教授，博導(dǎo)。從事構(gòu)造地質(zhì)學(xué)及海洋地質(zhì)學(xué)的教學(xué)和研究工作。E-mail：sanzhong＠ouc.edu.cn