楊文采，宋海斌

1）大地構(gòu)造與動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所，北京，100037；

2）中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所，北京，100029

內(nèi)容提要：根據(jù)近年來全球地殼上地幔探測(cè)的成果，分析了洋陸轉(zhuǎn)換、地殼和巖石圈加厚的作用過程。洋陸轉(zhuǎn)換作用可分為以下五個(gè)演化階段：①同大洋擴(kuò)張期的地殼增厚；②海溝發(fā)生與早期俯沖；③俯沖帶成熟與溝弧盆體系形成；④俯沖帶匯聚和位移；⑤陸—島碰撞和陸殼連接。同大洋擴(kuò)張期的地殼增厚作用指發(fā)生在被動(dòng)大陸邊緣的地質(zhì)作用。包括沉積作用，巖漿底侵作用，下地殼和巖石圈地幔壓裂，形成海溝等。海溝形成后陸緣轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)大陸邊緣，大地構(gòu)造機(jī)制轉(zhuǎn)換為板塊俯沖作用。成熟期的洋—陸轉(zhuǎn)換作用特征是海盆擴(kuò)張和板塊俯沖造成的洋殼縮短取得平衡?；『笈璧睾突『筮吘壓５拇蜷_，表明俯沖帶進(jìn)入完全成熟的階段。洋脊俯沖之后過成熟期的洋—陸轉(zhuǎn)換作用，其特征是海盆逐漸縮小而且板塊俯沖帶匯聚。這里既有密集的俯沖帶又有短期打開的邊緣海嶺；俯沖帶不斷位移，既可后撤也可前沖；俯沖板塊經(jīng)常發(fā)生斷裂和拆沉。過成熟期的板塊俯沖結(jié)果是邊緣海微板塊的萎縮。經(jīng)過陸—島碰撞，島弧地殼增厚，與大陸板塊連為一體，成為大陸內(nèi)部的一個(gè)構(gòu)造單元，即顯生宙的“古洋—陸轉(zhuǎn)換帶”。

1 導(dǎo)言：大陸增生與洋陸轉(zhuǎn)換

本文討論大陸增生的第一階段，即洋陸轉(zhuǎn)換過程。由于不同專業(yè)使用的詞匯有別，容易混淆，本文遵從板塊構(gòu)造學(xué)說，用詞遵從美國(guó)固體地球物理百科全書（James，1989）的定義。文中“大陸”和“大洋”均指“大陸巖石圈”和“大洋巖石圈”，不是地理學(xué)意義上的大陸和大洋。

圖1 根據(jù)地球化學(xué)導(dǎo)出的大陸增生作用過程（Taylor and Mclennan，1995）Fig.1 Accretion of continent volume based on geochemical data（from Taylor and Mclennan，1995）

大陸增生作用也叫造陸作用，在化學(xué)上指的是大陸巖石圈成分相對(duì)大洋巖石圈的增加，即大洋巖石圈物質(zhì)或地幔物質(zhì)向大陸成分的巖石圈物質(zhì)的轉(zhuǎn)化。大陸地殼組成以富硅花崗閃長(zhǎng)巖類為主，大洋地殼以富鈣、鎂玄武質(zhì)巖石為主。地球化學(xué)家（Taylor and Mclennan，1995）曾詳細(xì)分析了地球4.6 Ga以來大陸增生作用過程（圖1）。原始地球是從太陽中甩出來的高溫汽團(tuán)，隨溫度降低分異出地表流體層、地核和地幔，地表流體層含大量的巖漿及酸水。已發(fā)現(xiàn)年齡4.0 Ga以前生成的鋯石礦物，但這時(shí)的原始陸塊不穩(wěn)定。在約4.0 Ga前開始出現(xiàn)大陸型巖石，在3.0 Ga前大陸面積占地球表面積5%左右，說明已有陸核形成。在3.0～2.5 Ga前大陸快速增生，使大陸面積快速增長(zhǎng)到地球表面積的16%左右。此后大陸增生速度減緩，增生的機(jī)制屬于板塊相互作用機(jī)制，包括洋陸轉(zhuǎn)換、大陸碰撞和碰撞造山帶巖石圈克拉通化等。本文討論只限于板塊體制內(nèi)容，而不渉及克拉通地核形成，太古宙大陸演化在地殼上地幔組構(gòu)中留下痕跡能被地球物理探測(cè)發(fā)現(xiàn)的幾率實(shí)在太低了?，F(xiàn)在大陸面積占地球表面積30%左右，地球演化的總體趨勢(shì)是大陸增生，當(dāng)大陸取代了所有海洋，地球就象火星及月球那樣老化了。

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（Dott and Batten，1989；Fountain，1992；Clift and Vannuchi，1994；楊文采，1989；Jolivet and Hataf，2001；Rogers，2004；楊文采，2009）。大洋巖石圈如何演化形成大陸巖石圈？根據(jù)后板塊地球探測(cè)的研究結(jié)果，大陸增生在物理學(xué)上指的是大陸成分物質(zhì)的匯聚，表現(xiàn)為以下三方面：① 大陸巖石圈的面積擴(kuò)大，厚度增加一倍以上；②大陸地殼不僅增厚，而且分異成上、中、下三層；③ 地殼分層是通過大地構(gòu)造作用使等硅鋁質(zhì)礦物重新結(jié)晶分異的結(jié)果。大陸增生作用分以下三個(gè)階段（圖2）：① 通過沉積作用、大洋板塊俯沖等作用使硅鋁質(zhì)物質(zhì)在大陸邊緣匯聚，形成洋陸轉(zhuǎn)換帶；② 通過大陸碰撞等作用使洋陸轉(zhuǎn)換帶轉(zhuǎn)變?yōu)閯傂圆粡?qiáng)的大陸巖石圈；③通過克拉通化使大陸碰撞帶轉(zhuǎn)變?yōu)榈湫偷拇箨憥r石圈。本文從地殼上地幔探測(cè)結(jié)果重點(diǎn)討論第一階段洋陸轉(zhuǎn)換的過程和機(jī)制，而在后續(xù)的評(píng)述中，再討論大陸碰撞作用和克拉通化，力求對(duì)大陸增生有一個(gè)比較全面的了解。

2 同大洋擴(kuò)張期的地殼增厚

圖2 大陸增生作用過程中巖石圈結(jié)構(gòu)變化示意圖。Fig.2 Variation of lithospheric structures during continental accretion

圖3 典型的被動(dòng)大陸邊緣地殼結(jié)構(gòu)：（a）美國(guó)東海岸帶過新澤西的廣角-反折射剖面，推測(cè)波速7.2km/s的下地殼層是與底侵作用有關(guān)；（b）過大西洋東北Hatton Bank的一條廣角-反折射剖面，推測(cè)波速7.2～7.4km/s的下地殼層是由底侵作用形成的（據(jù)James，1989）Fig.3 Seismic profiles and interpretive crustal sections of typical passive continental margins：New Jersey by northwest Atlantic（a）and Hatton Bank in northeast Atlantic（b）（from James，1989）

洋陸轉(zhuǎn)換實(shí)際上從俯沖前的被動(dòng)大陸邊緣就開始了，這時(shí)大洋正主動(dòng)擴(kuò)張，大陸被動(dòng)地運(yùn)動(dòng)。關(guān)于被動(dòng)大陸邊緣為何轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)大陸邊緣有許多假說，如地殼冷縮說、大洋板塊彎曲說等，證據(jù)很少。從地殼上地幔剖面分析，可認(rèn)為海溝形成與大洋板塊俯沖與一系列地質(zhì)作用有關(guān)：被動(dòng)大陸邊緣經(jīng)沉積作用和巖漿底侵作用，地殼增厚，大洋板塊下傾、曲率增大，在陸緣海底形成高壓水層，進(jìn)而促使大陸巖石圈地幔壓裂。壓裂繼續(xù)發(fā)育激發(fā)強(qiáng)烈的地震，巖石圈地幔破裂形成了海溝，被動(dòng)大陸邊緣轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)大陸邊緣，大地構(gòu)造運(yùn)動(dòng)機(jī)制轉(zhuǎn)換為板塊俯沖作用。較重的大洋板塊插入大陸板塊下方產(chǎn)生重力失衡，導(dǎo)致它下傾角度加大，反過來又增加它的重力拖曳力量，加劇了大陸巖石圈地幔壓裂變形。當(dāng)大洋板塊俯沖到軟流圈時(shí)，由于軟流圈低粘滯系數(shù)，而且大洋巖石圈的密度比軟流圈大，俯沖的阻力明顯減小，俯沖速度加快。俯沖去水作用在俯沖大洋板塊上方激發(fā)巖漿房，持續(xù)的巖漿活動(dòng)產(chǎn)生火山弧，使巖石圈加厚，加速了地殼分異。隨著與巖石圈加厚伴生的重力均衡作用的進(jìn)行，火山島弧不斷隆升成山，并通過陸—島碰撞拼合入大陸邊緣巖石圈。下面將從地殼上地幔探測(cè)結(jié)果分析這些作用過程和機(jī)制。

首先從典型的被動(dòng)大陸邊緣巖石圈結(jié)構(gòu)分析大陸是如何開始增生的，先看美國(guó)的東海岸帶，其地殼結(jié)構(gòu)模型示于圖3（James，1989）。圖3（a）為美國(guó)東海岸帶過新澤西的廣角-反折射剖面。如圖可見，從厚40km左右的大陸地殼到厚20km的大西洋地殼之間，有寬200多千米的洋陸轉(zhuǎn)換帶（指被動(dòng)大陸邊緣巖石圈）。洋陸轉(zhuǎn)換帶沉積物巨厚下凹，反映了大陸邊緣裂谷作用的存在。這里地殼呈三層結(jié)構(gòu)，上層為后裂谷沉積物，波速小于6.0km/s；中層為碳酸鹽巖石或裂谷沉積物，波速6.0～6.7km/s。下地殼層波速7.2km/s，與大西洋殼波速相同，估計(jì)由裂谷期或期后巖漿底侵作用形成。這條剖面說明了兩個(gè)問題，一是這里地殼的三層結(jié)構(gòu)已具有大陸地殼的分層特征，二是陸緣裂谷作用或巖漿底侵作用對(duì)被動(dòng)大陸邊緣地殼的大陸化具有重要作用。

圖3（b）為過大西洋東北Hatton Bank的一條廣角-反折射剖面。如圖可見，從厚27km左右的大陸地殼到厚17km的大西洋地殼之間，有寬100多千米的洋—陸轉(zhuǎn)換帶。洋—陸轉(zhuǎn)換帶沉積物不厚，沒有反映大陸邊緣裂谷作用存在的證據(jù)。這里地殼呈三層結(jié)構(gòu)，上層為沉積物，波速小于5.7km/s；中層波速5.7～6.5km/s，厚只有1～5 km，越向大洋越薄，直至尖滅。下地殼層很厚，波速7.2～7.4km/s，估計(jì)由巖漿底侵作用形成。這條剖面也說明了兩個(gè)問題，一是這里地殼的三層結(jié)構(gòu)已初具有大陸地殼的分層特征；二是即使沒有裂谷發(fā)生，巖漿底侵作用也可以促成被動(dòng)大陸邊緣地殼的大陸化。

被動(dòng)大陸邊緣地殼的巖漿底侵作用非常普遍，圖4（a）是中國(guó)南海被動(dòng)陸緣地殼結(jié)構(gòu)剖面圖（宋海斌?），即從華南大陸地殼到南海西沙海槽的OBS波速剖面，由于使用了海底地震儀觀測(cè)，波速計(jì)算精度明顯提高。由圖可見，從華南大陸到南海西沙，下地殼有厚達(dá)10km的高速層，波速7.2～7.5 km/s，這個(gè)高速層只能用巖漿底侵作用來解釋。有人將被動(dòng)大陸邊緣分為“冷（非火山型）”陸緣和“熱（火山型）”陸緣兩種類型，前者如圖3（a）所示，后者如圖3（b）所示，有巖漿底侵和裂谷作用。其實(shí)，“冷”陸緣和“熱”陸緣可能不是兩種類型，而是兩個(gè)階段，所謂“冷”陸緣往往只是發(fā)展過了“熱”陸緣階段而已。

被動(dòng)大陸邊緣地殼是巖漿底侵作用和裂谷作用常發(fā)的地區(qū)，其原因可參見圖5（楊文采，1989，2009）。圖5為過被動(dòng)大陸邊緣巖石圈結(jié)構(gòu)巖漿底侵及裂谷成因示意圖，從洋中脊到大陸內(nèi)地殼和巖石圈厚度增大。小方框內(nèi)曲線為巖石圈溫壓隨深度的變化，可見大陸內(nèi)部巖石圈隨深度的升溫較慢，不易形成裂谷。三條地震S波速曲線顯示陸緣下方有低速異常，推測(cè)為洋中脊下方地幔熱羽上升的小分支；它可造成被動(dòng)大陸邊緣幔源巖漿底侵作用，并在后期誘發(fā)裂谷作用，而裂谷又為快速沉積作用提供了條件。

被動(dòng)大陸邊緣沉積作用也是大陸增生的主要來源之一（Clift and Vannuchi，1994；Jolivet and Hataf，2001；Rogers，2004；楊文采，2009）。如圖3（a）所示，陸緣沉積主要為碳酸鹽巖和鹽丘，它們的物源主要來自大洋，在這里進(jìn)入了洋陸轉(zhuǎn)換的鏈條。在元古宇結(jié)晶基底中常見到的大理巖，便是大洋物質(zhì)轉(zhuǎn)換為大陸組分的最終產(chǎn)物。被動(dòng)大陸邊緣沉積物堆積使陸緣地殼加重增厚，并使下方大洋巖石圈下沉，下傾角度加大，造成有利于海溝形成和早期俯沖有利的構(gòu)造環(huán)境。

大陸邊緣的洋殼擴(kuò)張還有一種非常特殊的形式，即洋—島碰撞。臺(tái)灣島中部是現(xiàn)今洋—島碰撞的典型地區(qū)。由于這種情況并不多見，本文不作詳細(xì)討論。

圖4 中國(guó)南海地殼結(jié)構(gòu)剖面圖：（a）從華南大陸地殼到南海西沙海槽的OBS波速剖面（Yan et al，2001）；（b）南海西沙海槽的地殼波速剖面（Qiu et al.，2001）；（c）從南海西沙到南沙的盆地和地殼剖面Fig.4 Seismic profiles and interpretive crustal sections of South China Sea passive continental margins：（a）from Guangdong to Xisha islands（Yan et al.，2001）；（b）across Xisha trough（Qiu et al.，2001）；（c）basins and Moho reliefs from Xisha to Nansha

圖5 過被動(dòng)大陸邊緣巖石圈結(jié)構(gòu)巖漿底侵及裂谷成因示意圖Fig.5 An interpretive lithospheric section from a central oceanic rift to a continent craton across a passive continental margin三條地震S波速曲線顯示地幔熱羽上升路徑；小方框內(nèi)曲線為巖石圈溫壓隨深度的變化Dot area shows heat flow motion，blocks indicate geothermal increase with depth，and curves indicate seismic S-wave velocity varying with depth

3 海溝形成與早期俯沖

洋—陸俯沖（大洋板塊俯沖于大陸板塊底下）又稱B型俯沖，為洋陸轉(zhuǎn)換作用中的一個(gè)主要階段，開始于海溝形成和大洋板塊下傾曲率增大。海溝為什么會(huì)形成？首先來看俯沖早期洋—陸轉(zhuǎn)換帶地殼的結(jié)構(gòu)（James，1989；King，2001；Stern，1998 and 2002；Rogers，2004；楊文采，2009）。圖6為過阿曼的馬克蘭俯沖帶的反射剖面，反映俯沖早期洋—陸轉(zhuǎn)換帶的地殼結(jié)構(gòu)。從下方剖面放大圖可見，俯沖帶始發(fā)端的下地殼無反射，表明因沉積物去水在此形成了高壓水層。高壓水前沿具有水壓致裂作用，會(huì)像水槍那樣壓裂大陸巖石圈，導(dǎo)致海溝形成，并為堅(jiān)硬的大洋板塊俯沖開路。

圖6 俯沖早期洋—陸轉(zhuǎn)換帶地殼的結(jié)構(gòu)：過阿曼的馬克蘭俯沖帶的反射剖面。從下方剖面放大圖可見，俯沖帶始發(fā)端的下地殼無反射，表明因沉積物去水形成了高壓水層（據(jù) James，1989）Fig.6 Seismic profiles and interpretive crustal section across Macland of Oman（a）and local details（b）（from James，1989，original White，1984）

根據(jù)上述資料和分析，海溝發(fā)生期洋—陸轉(zhuǎn)換帶地殼結(jié)構(gòu)示意圖可表述為圖7。在大陸下地殼的波速為6.8km/s的一般情況下，洋—陸轉(zhuǎn)換帶地殼的結(jié)構(gòu)模型見圖7a，圖中考慮了陸緣裂陷和洋—陸下地殼穿插過渡的情況。大洋板塊擴(kuò)張到大陸板塊邊緣時(shí)，因?yàn)楹Ｑ蟀鍓K較重，波速7.2km/s，而大陸下地殼波速和比重較低（圖中由淡紫色層表示），大洋板塊會(huì)沉入大陸板塊之下，形成圖中由深藍(lán)色層表示的傾向大陸的重板塊底層。這種結(jié)構(gòu)表明，大洋板塊俯沖的發(fā)生與大洋板塊重力作用有關(guān)。

圖7 俯沖發(fā)生期洋—陸轉(zhuǎn)換帶地殼結(jié)構(gòu)示意圖：（a）俯沖前洋—陸轉(zhuǎn)換帶地殼結(jié)構(gòu)；不同巖層用不同顏色表示；（b）沿北緯40°過日本海溝的反射地震剖面（引自Hilde，1983），紅線為俯沖大洋殼的頂面，字母“M”為莫霍面，藍(lán)線為地殼裂陷及增生楔界面；（c）俯沖后洋—陸轉(zhuǎn)換帶地殼結(jié)構(gòu)；不同巖層用不同顏色表示同圖（a）Fig.7 Carton shows interpretive crustal sections before and after subduction of a oceanic plate：（a）before subduction；（b）a local reflection seismic profile across Japan trench（from：Hilde，1983）；（c）after subduction

俯沖作用開始于海溝的形成和大洋板塊下傾曲率增大，局部段反射地震剖面見圖7（b）。因沉積物去水形成的高壓水層具有水壓致裂作用，壓裂大陸巖石圈導(dǎo)致海溝形成。同時(shí)波速＞7.2 km/s的大洋板塊插入大陸板塊下方后產(chǎn)生重力失衡，導(dǎo)致俯沖板塊下傾角度加大，增加它的重力拖曳力量。與此同時(shí)，海底擴(kuò)張之推力又會(huì)加劇上覆沉積地層的變形，加速沉積物去水和水壓致裂作用。這些作用的最終結(jié)果，導(dǎo)致了海溝的形成和大洋板塊俯沖在大陸巖石圈之下，見圖7c。洋—陸轉(zhuǎn)換帶隨海溝的形成而與大洋板塊分開，成為獨(dú)立的大地構(gòu)造單元。圖7b為沿北緯40°過日本海溝的反射地震剖面，顯示海溝的細(xì)結(jié)構(gòu)，其中紅線為俯沖洋殼的頂面，藍(lán)線為地殼裂陷的痕跡及增生楔界面。對(duì)比圖7a所示的俯沖前的情況，圖7c的洋—陸轉(zhuǎn)換帶海溝形成的模型，可根據(jù)反射地震剖面對(duì)比推演得到。

圖8（a）過秘魯西海岸俯沖帶巖石圈結(jié)構(gòu)示意圖；（b）過夏威夷Mauna Lao火山島的地殼剖面 （引自Hill and Zucca，1987），作為洋—陸俯沖前沿增生楔的巖性參照；（c）早期洋—陸俯沖帶的結(jié)構(gòu)模型，其中“*”為俯沖洋殼的頂面地震多發(fā)區(qū)位置Fig.8 Three interpretive crustal sections across subduction zones in the world：（a）Peru subduction；（b）section across Mauna Lao volcanic island in Hawaii area（from Hill and Zucca，1987）；（c）complete structure unites of a subduction zone，“*”denotes earthquakes

圖8 a可以作為俯沖早期的對(duì)比參照，此圖為過秘魯西海岸俯沖板片巖石圈結(jié)構(gòu)示意圖。秘魯?shù)母_開始于白堊紀(jì)未，俯沖板片尚未穿到軟流圈，但大陸一側(cè)的火山鏈已經(jīng)形成。在進(jìn)一步討論俯沖作用發(fā)生機(jī)制之前，先看一下俯沖開始時(shí)俯沖前沿增生楔的巖石類型。參照過夏威夷Mauna Lao火山島的巖性剖面（圖8b）可推測(cè)，俯沖前沿增生楔的從上到下依次為大洋碎屑沉積、枕狀—席狀熔巖、輝長(zhǎng)巖巖墻群、層狀輝長(zhǎng)巖、層狀橄欖巖，它是從地殼到上地幔的過渡層。層狀輝長(zhǎng)巖和層狀橄欖巖對(duì)應(yīng)先前講過的大洋板塊底層。當(dāng)這部分大洋板塊俯沖到軟流圈時(shí)，由于軟流圈的低粘滯系數(shù)，而且海洋巖石圈的密度通常比軟流圈大，俯沖的阻力明顯減小，俯沖的速度也就更快了。

大洋板塊俯沖到軟流圈時(shí)，洋—陸俯沖帶的結(jié)構(gòu)就更為復(fù)雜了，其常見模型見圖8c，其中包括了6個(gè)構(gòu)造單元。在擴(kuò)張之洋盆之外，是俯沖增生楔、外弧高地和弧前盆地。海溝一般位于弧前盆地下方，外弧高地和增生楔的位置也可能互換（見圖9a），但海溝下傾面必定是地震破裂面。與俯沖前的圖7c對(duì)照可知，它們包含了前俯沖洋—陸轉(zhuǎn)換帶地殼和大洋殼上層的物質(zhì)，只不過經(jīng)過俯沖帶的擠壓發(fā)生了強(qiáng)烈變形。當(dāng)大洋板塊俯沖到軟流圈后，板塊俯沖進(jìn)入了成熟期，形成了火山弧和弧后區(qū)，將于下節(jié)討論。

洋—陸俯沖帶是全球地震發(fā)生最頻繁強(qiáng)度最大的地震區(qū)。上述俯沖增生楔、外弧高地和弧前盆地3個(gè)構(gòu)造單元的形成，與淺層地震造成的地殼變形有密切關(guān)聯(lián)（Oliver，1986；James，1989；Gubbins，1989； Moores and Twiss， 1995； Park， 1998；Richards，2000）。圖9b為地震停滯期洋—陸俯沖前沿應(yīng)力作用的圖解。受俯沖板塊推力影響，海溝前沿的大陸方巖石圈上拱彎曲，水平方向縮短。圖9c為地震期應(yīng)力在海溝下方積累到極限后激發(fā)地震的地殼變形圖解。上方構(gòu)造單元的變形模式在地震時(shí)發(fā)生改變，海溝下方應(yīng)力積累得到釋放，原先上拱的應(yīng)力變?yōu)樗嚼瓘垼蚨俪闪嘶∏芭璧氐南萋?。由于水平拉張?yīng)力的推動(dòng)，原上拱的增生物質(zhì)被推移到邊緣，在多期地震之后逐漸形成了外弧高地和弧前盆地。洋殼俯沖引起頻繁的地震使外弧高地不斷增高而可能造山。注意這里上下板塊的巖石圈原來就不連接，它們的接觸有相對(duì)位移，但不是拆離。如圖9c所示，地震閉鎖期洋—陸俯沖帶應(yīng)力作用同一方向，也不會(huì)拆離。因此，板塊俯沖與巖石圈拆離是兩種不同類型的地質(zhì)作用。強(qiáng)度大的頻繁地震也造成大洋板塊前緣巖石的破裂，促進(jìn)了海溝的形成。因巨厚沉積和巖漿底侵使地殼加厚和大洋板塊下傾曲率的增大，加上沉積物去水形成的水壓致裂作用和強(qiáng)度大的頻繁地震，壓裂大陸巖石圈最終導(dǎo)致海溝形成和大洋板塊的早期俯沖。

圖9 （a）過南美安第斯山的洋—陸轉(zhuǎn)換帶地殼剖面（引自James，1989），其中叉號(hào)為俯沖洋殼的地震破裂面位置；（b）洋—陸俯沖前沿地震停滯期應(yīng)力作用的圖解；（c）洋—陸俯沖帶地震造成的地殼變形的圖解Fig.9（a）An interpretive crustal section across Andes subduction zones；（b）a carton shows deformation that occurs between major earthquakes； （c） coseismic deformation during an earthquake，causing the seaward edge to rebound the uplift bulge to subside（from James，1989）

4 俯沖帶成熟與溝弧盆體系形成

當(dāng)大洋板塊俯沖到軟流圈后，板塊俯沖進(jìn)入了成熟期，由于軟流圈的低粘滯系數(shù)，俯沖的阻力明顯減小，俯沖的速度加快。在表1中列舉了全球主要大洋俯沖帶的俯沖速度和俯沖角度，可見快俯沖和大傾角呈正相關(guān)。在重力拖曳作用相同的情況下，俯沖板塊的加速導(dǎo)致板塊俯沖角度的加大，反過來又會(huì)增強(qiáng)重力拖曳作用。因此，當(dāng)大洋板塊俯沖到軟流圈之下時(shí)，重力拖曳作用力與俯沖的阻力會(huì)逐漸取得平衡，以使俯沖速率相對(duì)穩(wěn)定。這時(shí)，俯沖板塊的傾角也會(huì)相對(duì)穩(wěn)定，標(biāo)志著大洋板塊的俯沖進(jìn)入成熟期。這種成熟期的俯沖帶已經(jīng)做過大量的探測(cè)，其地殼—上地幔結(jié)構(gòu)模型如圖10表示（Oliver，1986；Moores and Twiss，1995；Klemperer，1989）。圖10a同時(shí)顯示了洋陸俯沖板片的地溫等值線，去水作用的區(qū)域和在大陸下方地幔楔的部分熔融區(qū)及巖漿活動(dòng)。大洋俯沖板片上部發(fā)生強(qiáng)烈地震和去水，降低了板片俯沖的磨擦阻力，參見圖10b。洋陸俯沖的去水作用和深部圍壓的增加，使碎屑沉積巖變質(zhì)為藍(lán)片巖，使洋殼中的玄武巖—輝長(zhǎng)巖重結(jié)晶，逐漸變質(zhì)為榴輝巖。巖性開始變化為榴輝巖的深度段，地震減少，但當(dāng)俯沖板片完全去水并變質(zhì)為榴輝巖之后，俯沖產(chǎn)生的深層地震又多了起來。圖10b還說明了俯沖帶前弧區(qū)不斷擴(kuò)大的洋陸轉(zhuǎn)換作用過程，沉積物的加入和來自地幔楔的硅鋁質(zhì)火山爆發(fā)成為大陸巖石圈擴(kuò)展的主要物質(zhì)來源。

成熟的俯沖帶是一個(gè)生成大陸型巖石圈的“工廠”，這里有大量海洋沉積物中析出的海水，有洋脊俯沖和俯沖冷板片吸引過來的熱流，也有沉積巖和洋殼玄武巖等大量物源。在水、熱和物源的共同作用下，俯沖帶上方軟流圈被交代和熔融，形成了溝—弧—盆系中特有的強(qiáng)烈的巖漿作用與火山噴發(fā)（鄧晉福等?），“制造”出各種大陸型巖石圈中的巖石（圖11）。發(fā)育于離海溝最近的外弧帶，相當(dāng)于巖漿弧的前鋒位置，形成的TTG巖套的源巖是貧K2O的玄武巖。富Na花崗正長(zhǎng)巖GG組合發(fā)育于島弧巖漿的主帶。從外帶-主帶-內(nèi)帶的花崗巖組合K2O和K2O/Na2O比值升高，表征俯沖帶逐漸加深。由于俯沖洋殼中段發(fā)生強(qiáng)烈的巖漿作用，玄武巖被部分熔融，使這段震源（見圖11中的紅星）較少發(fā)生，而此段下方玄武巖變質(zhì)為更堅(jiān)硬的榴輝巖。

經(jīng)數(shù)值模擬驗(yàn)證的俯沖板片物理參數(shù)剖面見圖12，模擬時(shí)假設(shè)俯沖全程經(jīng)時(shí)140 Ma，俯沖速度為8 cm/a。由圖12可見，在同一深度上俯沖的密度可比兩側(cè)介質(zhì)密度大 0.1g/cm3；溫度可低 300～500℃；地震波速可高出300 m/s。密度大波速高的俯沖板片產(chǎn)生重力拖曳力量，比重大熔點(diǎn)巖高的榴輝巖增強(qiáng)了板塊俯沖的拖曳力和強(qiáng)度；溫度低吸引外來熱量，加速了俯沖板塊上方大陸地幔楔的部分熔融。

在板塊俯沖的成熟期，由于板塊較冷因而密度比上地幔大（見圖12，d2～d3），板塊驅(qū)動(dòng)力以板塊拖曳力為主，板塊驅(qū)動(dòng)力隨深度加大。根據(jù)Richter and Mckenzie的物理計(jì)算表示（Jolivet and Hataf，2001），假定板塊俯沖較冷因而密度比較大，產(chǎn)生的負(fù)浮力即為板塊拖曳力 （slab-pull force），隨深度（Z）的變化可根據(jù)以下公式估計(jì)：

式中：g=9.8 m/s2為萬有引力常數(shù)，α為熱膨脹系數(shù)，ρm為板塊底部的密度；T1為地幔溫度，L為板塊厚度；d+L為上地幔厚度（670km），Re為熱Reynolds數(shù)，正比于 ρm，板塊的比熱及沉降速率。由此公式計(jì)算出，板塊拖曳力最大約為1×1013～2×1013N/m，其中還包括300～400 km深處的橄欖巖—尖晶石相變的附加驅(qū)動(dòng)力，它比軟流圈上涌在洋脊的推力（計(jì)算為2 1012N/m）大一個(gè)級(jí)次。此式表明，板塊的拖曳力隨深度（Z）指數(shù)減小，當(dāng)接近下地幔時(shí)Z=d，有Fsp=0，不再下沉。但是，由于620～670km處為相變過渡帶，這時(shí)，俯沖板塊沿薄弱的邊界層繼續(xù)前沖和積聚是可能發(fā)生的。

表1全球主要大洋俯沖帶的俯沖參數(shù)一覽表（引自James，1989）Table 1 Subduction parameters of worldwide main subduction zones（James，1989）

圖10 （a）洋陸俯沖的去水作用和巖漿活動(dòng)示意剖面圖；（b）洋陸俯沖的去水作用（向上箭頭）、巖性變化和地震源區(qū)（黑點(diǎn)）示意剖面圖Fig.10（a）A constructed section explaining dehydration and magma activities during subduction；（b）a section shows positions of dehydration（arrows）and earthquakes（Black dots），together with petrologic changes

圖11 俯沖工廠生成大陸型巖石圈的巖石示意剖面圖Fig.11 A constructed section explaining the upper mantle structures of the so-called“subduction factory”五角星指示震源頻發(fā)區(qū)stars indicate earthquakes

圖12 d為俯沖板塊內(nèi)應(yīng)力特征示意圖。圖中黑色圓圈代表擠壓應(yīng)力，白色圓圈代表拉張板塊的拖曳重力，圓圈的大小代表應(yīng)力的強(qiáng)弱。圖12（d1）表示大洋板塊開始俯沖時(shí)，板塊內(nèi)以擠壓應(yīng)力為主，產(chǎn)生去水、高壓變質(zhì)作用。圖12（d2）為大洋板塊俯沖沖過軟流圈進(jìn)入成熟期，下段巖石已變質(zhì)為榴輝巖，上部的擠壓應(yīng)力和下部拖曳力共同推動(dòng)板塊繼續(xù)俯沖。圖12（d3）為大洋板塊俯沖到上地幔底部即660km深度，板塊驅(qū)動(dòng)力以拉張的拖曳重力占優(yōu)勢(shì)。圖12（d4）顯示，板片俯沖時(shí)不僅會(huì)去水和變質(zhì)，其表面也會(huì)熔融。如果板片俯沖時(shí)表面熔融過劇，或者遇到洋脊俯沖，中段可以整體熔融并最終斷裂，大洋板塊下段可能發(fā)生斷開與拆沉。

洋—陸俯沖時(shí)大量的海水隨同板塊俯沖滲入上地幔，水的滲入降低了巖石的固熔線，在1200℃的高溫下俯沖板塊表面可發(fā)生部分熔融，熔點(diǎn)低的硅質(zhì)礦物（角閃石及石英長(zhǎng)石等）熔融，形成了硅質(zhì)巖漿。地幔楔中巖漿匯聚上浮，侵入到上方的大陸板塊內(nèi)或島弧內(nèi)，造成安山質(zhì)火山噴發(fā)，并逐漸形成洋—陸轉(zhuǎn)換帶中的火山弧。隨著板塊俯沖的深度越來越大，洋—陸轉(zhuǎn)換帶中的火山弧大陸方向還可以形成第二火山弧，它們?cè)诘乇硪堰M(jìn)入后弧區(qū)（圖11）?；『笈璧睾突『筮吘壓５拇蜷_，表明大洋板塊已進(jìn)入完全成熟的階段。

5 板塊俯沖帶匯聚與位移

圖12 經(jīng)數(shù)值模擬驗(yàn)證的俯沖板片物理參數(shù)剖面圖 （Jolivet and Hataf，2001）：（a）密度剖面，其中等值線單位為g/cm3；（b）溫度剖面，等值線單位為K；（c）地震波速剖面，等值線單位為km/s；（d）俯沖板塊內(nèi)應(yīng)力特征示意圖；（d1）大洋板塊開始俯沖；（d2）大洋板塊俯沖過軟流圈；（d3）大洋板塊俯沖到上地幔底部（d4）大洋板塊俯沖發(fā)生斷裂與拆沉Fig.12 Physical parameter distributions across a subduction zone：density（a）；temperature（b）；and P-wave velocity（c）；In addition，（d）shows stress characteristics in a subduction plate：during starting stage（d1），growing stage（d2），full subduction stage（d3），and possible broken圖中黑色圓圈代表擠壓應(yīng)力，白色圓圈代表拉張板塊的拖曳重力，圓圈的大小代表應(yīng)力的強(qiáng)弱black circles indicate compressive stress；white circles indicate dragging gravity stress；diameter of the circles indecates the stress intensity（source：Jolivet and Hataf，2001）

上面以西太平洋北段鄂霍茨克海到?jīng)_繩為代表，討論了成熟期的洋—陸轉(zhuǎn)換作用；其特征是海盆擴(kuò)張和板塊俯沖造成的洋殼縮短基本上取得平衡?，F(xiàn)在討論洋脊俯沖之后過成熟期的洋—陸轉(zhuǎn)換作用，其特征是海盆逐漸縮小而且板塊俯沖帶匯聚。過成熟期的洋—陸轉(zhuǎn)換大地構(gòu)造作用非常復(fù)雜，其機(jī)制尚不清楚，現(xiàn)今典型的發(fā)生地域如歐亞—印澳—菲律賓三大板塊交匯區(qū)，中美洲加勒比海地區(qū)等，都是構(gòu)造十分復(fù)雜的地區(qū)。這些地區(qū)的共同特點(diǎn)包括，既有密集的俯沖帶又有短期打開的邊緣海嶺；俯沖帶不斷位移，既可后撤也可前沖；俯沖板塊經(jīng)常發(fā)生斷裂和拆沉，弧后盆地和弧后邊緣海演化軌跡很不穩(wěn)定。圖13為我國(guó)南海及周邊大地構(gòu)造略圖，既有匯聚的俯沖帶又有短期打開的邊緣海嶺（宋海斌?）。參見圖4a從華南大陸地殼到南海西沙海槽的OBS波速剖面，顯示陸緣發(fā)生過地幔巖漿底侵。圖4b南海西沙海槽的地殼波速剖面，顯示中央海嶺地殼厚度僅為16 km左右，兩側(cè)有地磁異常條帶，計(jì)算打開時(shí)間為31～16Ma。圖4c為從南海西沙到南沙的盆地和地殼剖面，顯示中央海嶺兩側(cè)地殼厚度已逐漸增加到23km左右，開始接近大陸地殼厚度，而且從圖4（a）可知大部分地殼己經(jīng)分異為上、中、下三層。南海的西、南、東三面都是俯沖帶，擠壓地應(yīng)力近于東西方向（圖中藍(lán)色箭頭），而在其正交方向（圖中紅色箭頭）應(yīng)為拉張，這也許就是31Ma前中央海嶺打開的原因。

圖13 我國(guó)南海及周邊大地構(gòu)造略圖Fig.13 Structure map around South China Sea

大洋板塊在過成熟期經(jīng)常發(fā)生俯沖帶后撤位移（Taylor，1989；Pakiser and Mooney，1989；Park，1998），由于這時(shí)沒有了大洋中脊擴(kuò)張的水平推力，發(fā)生板塊俯沖帶后撤位移的幾率大為增加。菲律賓板塊中就有多條后撤洋殼俯沖帶。圖14為中美洲加勒比板塊及周邊大地構(gòu)造演化略圖（宋海斌?）。由圖可見，80Ma以來俯沖帶經(jīng)歷了6次后撤，年代分別為 80Ma、60Ma、44Ma、30Ma、14Ma和 5Ma。為什么俯沖帶會(huì)后撤？Taylor等人根據(jù)過馬里亞納俯沖帶地殼上地幔結(jié)構(gòu)作出了一種解釋（圖15）。圖15c為過馬里亞納俯沖帶地殼上地幔結(jié)構(gòu)模式化剖面，主要表現(xiàn)為弧后大洋類型的洋殼的擴(kuò)張。在洋殼擴(kuò)張之前，島弧的地殼必須裂開并減薄圖（15 b），這就是發(fā)生在島弧下方的裂谷作用。在島弧裂谷作用之前，大洋板塊俯沖帶見圖14a，它即為上節(jié)所述的典型的成熟俯沖帶模式。圖14a—c）中箭頭位置的變化示意俯沖帶的后撤與弧后拉張有關(guān)，甚至有因果關(guān)系。圖中還用黑色圓表示俯沖帶軟流圈的流體擴(kuò)展，俯沖帶的后撤拓寬了流體分布的尺度，有可能加劇該區(qū)域后續(xù)的地幔巖漿底侵作用。

圖16為西太平洋的構(gòu)造略圖，也對(duì)俯沖速率和海底地形進(jìn)行了標(biāo)注。由圖可見，西太平洋的俯沖帶十分發(fā)育，圍繞菲律賓板塊四周全是俯沖帶。在赤道以北，走向主要為經(jīng)向的俯沖帶至少有兩條：沖繩—馬尼拉—菲律賓俯沖帶和馬里亞納俯沖帶；在赤道附近，走向主方向主要為緯向的俯沖帶更多。為什么會(huì)有多條平行的俯沖帶呢？俯沖作用使洋殼縮短，在沒有洋脊擴(kuò)張來平衡的情況下，過成熟期俯沖帶自然地走向匯聚。地殼探測(cè)表明（Pakiser and Mooney，1989；Park，1998），在大洋板塊俯沖接近上地幔底部后，由于受阻而使應(yīng)力積累，可在后方再次開啟大洋板塊俯沖作用，這也可能是俯沖帶后撤的起因之一。圖16中馬里亞納俯沖帶就是一個(gè)例子。

圖14 中美洲加勒比板塊及周邊大地構(gòu)造演化略圖（據(jù)Escalona and Mann，2011）Fig.14 Simplified structure map around Caribbean Sea（source：Escalona and Mann，2011）齒狀紅線表示現(xiàn)今俯沖帶；細(xì)紅線表示80Ma以來俯沖帶后撤的年代及軌跡；黑色箭頭表示俯沖帶后撤的方向，黃色區(qū)域表示陸地toothliked red lines are modern subduction zone；red lines show corresponding trench positions；black arrows show eastward migration of subduction zones；yellow areas are continental

圖15 大洋板塊俯沖帶后撤作用過程圖解：（a）正常俯沖帶；（b）遷移后島弧上升；（c）隨著相應(yīng)的弧后擴(kuò)張，完成偏移Fig.15 Cartons show migration process of a subduction zone（a） normal subduction zone； （b） arc lifting after migration；（c）full migration with corresponding back-arc spreading

圖16 西太平洋的俯沖帶分布略圖，并對(duì)俯沖速率和海底地形進(jìn)行了標(biāo)注Fig.16 Simplified subduction zone distribution map around Southwest Pacific region with plate motion ages and rate

西太平洋的構(gòu)造模式展示了4個(gè)時(shí)代不同的俯沖帶，它們是俯沖帶后撤的后果。馬里亞納俯沖帶屬于洋—洋俯沖，其地殼結(jié)構(gòu)和洋—陸俯沖帶比較相似，只是傾角較陡，大約60°左右。海溝前方為玄武質(zhì)巖漿型的火山弧?；鹕交『鬄榈貧ど煺箙^(qū)，打開了一個(gè)窄長(zhǎng)的弧后盆地?；鹕交『蟮貧ど煺箙^(qū)的發(fā)育與俯沖帶的熱結(jié)構(gòu)有關(guān)，弧后盆地巖石圈下方熱流上涌可造成上覆地層的伸展?；『笈璧厣踔粱『筮吘壓５拇蜷_，是過成熟期洋—陸轉(zhuǎn)換帶大地構(gòu)造作用的第二種表現(xiàn)。由于冷的俯沖板塊吸引地?zé)崃?，陸上弧后盆地巖石圈下方熱流匯聚可造成上覆地層的伸展。弧后盆地甚至可發(fā)展為邊緣海盆的打開。邊緣海盆地是指溝—弧體系陸側(cè)具有洋殼結(jié)構(gòu)的深水盆地，因其位于島弧后方，又稱弧后盆地。大多數(shù)邊緣海盆的地殼結(jié)構(gòu)與標(biāo)準(zhǔn)洋殼接近，與其周緣陸殼常以突變形式呈陡崖或斷階接觸。邊緣海盆地的年齡相當(dāng)年輕，大多數(shù)海盆的年齡比被島弧分隔的相鄰洋盆小得多。大部分邊緣海盆都有與大洋底類似的磁異常條帶、較高的熱流值?；『髷U(kuò)張形成的邊緣海例如日本海盆和千島海盆，巖石圈張裂形成的邊緣海例如菲律賓海的四國(guó)—帕里西維拉海。

6 陸—島碰撞與洋陸轉(zhuǎn)換帶登陸

過成熟期洋—陸轉(zhuǎn)換帶的最終歸宿多半是上升到陸地，成為大陸內(nèi)部的一個(gè)構(gòu)造單元，即顯生宙的“古”洋—陸轉(zhuǎn)換帶。那么，從現(xiàn)代的洋—陸轉(zhuǎn)換帶到大陸內(nèi)部的“古”洋—陸轉(zhuǎn)換帶，作用過程是怎樣的呢？洋—陸轉(zhuǎn)換帶登陸也是一個(gè)比較復(fù)雜的巖石圈地質(zhì)作用過程，在這里我們只能看一個(gè)正在登陸的洋—陸轉(zhuǎn)換帶典型地區(qū)，初步了解洋陸轉(zhuǎn)換帶登陸的一些標(biāo)志。圖17為全球大陸地殼厚度圖（James，1989；Jolivet and Hataf，2001；Rogers，2004）。由此可見，澳大利亞東北—西南太平洋地區(qū)、地中海地區(qū)和加勒比海一帶，乃是洋—陸轉(zhuǎn)換帶正在登陸的典型地區(qū)，這些地區(qū)的地殼平均厚度已經(jīng)在25 km以上，遠(yuǎn)超過了海洋地殼的厚度。尤其是澳大利亞東北—西南太平洋地區(qū)，這里地殼增厚并使歐亞大陸與澳洲大陸相連，乃是正在發(fā)生洋—陸轉(zhuǎn)換的典型地區(qū)。這個(gè)地區(qū)的板塊構(gòu)造平面圖示于圖18a。

由圖18a可見，澳大利亞東北—西南太平洋區(qū)特點(diǎn)是存在多條俯沖帶和多個(gè)微板塊（Smith，1990；Pigram and Symonds，1993；Marone et al.，2004）。在澳大利亞大陸板塊和太平洋大洋板塊之間，夾雜了卡羅林微板塊、所羅門微板塊、俾斯麥海微板塊和巴布亞新幾內(nèi)亞等眾多島弧。沿巴布亞新幾內(nèi)亞島走向有一串超基性巖體出露，年齡主要為27～17Ma。對(duì)比西藏雅魯藏布江縫合線的超基性巖帶可知，這里的超基性巖帶同樣是少量洋殼仰沖的產(chǎn)物，代表了27Ma以來所羅門—俾斯麥海大洋板塊的俯沖。以此看來，海平面以上代表洋殼仰沖的超基性巖帶的顯現(xiàn)乃是洋陸轉(zhuǎn)換帶登陸的標(biāo)志。根據(jù)研究區(qū)的巖石圈探測(cè)結(jié)果，可以對(duì)巴布亞新幾內(nèi)亞島及鄰區(qū)的洋—陸轉(zhuǎn)換過程進(jìn)行回溯。圖18b是依此獲得的巴布亞新幾內(nèi)亞地區(qū)地殼構(gòu)造剖面。由圖可見，經(jīng)過陸—島碰撞，巴布亞新幾內(nèi)亞島弧地殼明顯增厚，并與印澳大陸板塊的地殼連為一體。經(jīng)地質(zhì)地球物理綜合解釋可知，15Ma前所羅門海微板塊同時(shí)向巴布亞新幾內(nèi)亞島和卡羅林微板塊下方俯沖，俯沖的結(jié)果必然是所羅門海微板塊的萎縮。向巴布亞新幾內(nèi)亞島俯沖的特征是大量洋殼的仰沖，這種仰沖到12Ma時(shí)終止。俯沖和陸—島碰撞的結(jié)果還使洋殼在巴布亞新幾內(nèi)亞島巖石圈地幔積存，使巖石圈加厚成為大陸型巖石圈（見圖18b）。隨著重力均衡作用的進(jìn)行，巴布亞新幾內(nèi)亞島不斷上升成山，仰沖洋殼被剝露為蛇綠巖套露頭，顯現(xiàn)出洋陸轉(zhuǎn)換帶登陸的標(biāo)志。

圖17 全球大陸地殼厚度圖Fig.17 World map of crustal thickness

圖18 （a）澳大利亞東北—西南太平洋地區(qū)大地構(gòu)造略圖，左下角為板塊構(gòu)造平面圖；（b）巴布亞新幾內(nèi)亞地區(qū)地殼構(gòu)造剖面，（據(jù)Smith，1990；Pigram，1993）Fig.18（a）Simplified structure map between Australia and Pacific plates，with a position map at lower-left cornel，black grains show ophiolite crops with their ages；（b）a section across Papua New Guinea ocean—continent transition zone（from：Escalona&Mann，2011）

如果洋陸轉(zhuǎn)換帶內(nèi)島嶼不發(fā)育，陸—陸碰撞也可能在板塊突出部發(fā)生，形成局部的碰撞造山帶，并且與弧后盆地共存?，F(xiàn)今地中海的巖石圈正處于這種狀況（圖19）。圖19為地中海地區(qū)地形影像與大地構(gòu)造略圖，布滿了洋—陸和陸—陸俯沖帶，六對(duì)黑色背向箭頭表示拉張區(qū)和拉張方向，主要出現(xiàn)在背向俯沖的軸部，如西地中海盆、亞得里亞海槽等?，F(xiàn)今地中海地區(qū)的局部地段，如直布羅陀，非洲大陸與歐洲大陸已碰撞在一起，但從更大區(qū)域尺度看，地中海盆巖石圈與即將登陸的洋陸轉(zhuǎn)換帶更加相似。地殼中不僅仍有殘余的洋殼存在，殘余洋殼仍在俯沖并產(chǎn)生巖漿弧，俯沖巖漿弧后面還出現(xiàn)了弧后盆地。所以，擠壓碰撞造山帶（如亞平寧）、巖漿弧、弧后盆地、裂谷伸展玄武巖（如Etna火山）共生在一起（鄧晉福?）。裂谷作用主要發(fā)生在32～16Ma之間，與南海中央海槽打開幾乎同期。

現(xiàn)今巴布亞新幾內(nèi)亞和地中海的巖石圈密布不同類型俯沖帶的情況表明，洋—島俯沖帶不一定都是巖石圈板塊的邊界。在板塊構(gòu)造學(xué)中，洋—島俯沖帶或洋—島俯沖帶中的海溝的確是巖石圈板塊的邊界的一種類型，但是并非所有洋—島俯沖帶都是巖石圈板塊的邊界。在洋陸轉(zhuǎn)換帶發(fā)展后期，由于俯沖帶匯聚和后撤，板塊邊界附近巖石圈強(qiáng)烈變形，這里以海溝發(fā)育程度來判別板塊邊界就不合適了。

洋陸轉(zhuǎn)換帶登陸標(biāo)志著區(qū)域的大地構(gòu)造作用體制發(fā)生轉(zhuǎn)換，即從洋陸轉(zhuǎn)換作用體制轉(zhuǎn)換為大陸碰撞作用體制。關(guān)于大陸碰撞作用的討論詳見下一篇評(píng)述。板塊俯沖的結(jié)果最后形成大陸上的俯沖增生巖片（Subduction—accretion fragment），它們連結(jié)了克拉通陸塊、微大陸碎片和成熟的火山弧和邊緣海殘留巖片，構(gòu)成了大陸內(nèi)“顯生宙洋—陸轉(zhuǎn)換帶”的主體（楊文采，2009；楊文采?）。表2對(duì)上述洋陸轉(zhuǎn)換作用過程各個(gè)階段作了總結(jié)。

圖19 地中海地區(qū)地形影像與大地構(gòu)造略圖（背景圖據(jù)ASTER，1.5s，Turco et al.，2012）Fig.19 Simplified structure map around Mediterranean region with major tectonic lineaments（background source：ASTER，1.5s，Turco et al.，2012）

表2洋陸轉(zhuǎn)換作用階段總表Table 2 Stage characteristics of ocean—continent transition process

7 結(jié)論

（1）洋陸轉(zhuǎn)換作用包括通過沉積作用、大洋板塊俯沖等使硅鋁質(zhì)物質(zhì)在大陸邊緣匯聚，形成地殼和巖石圈加厚的洋陸轉(zhuǎn)換帶。洋陸轉(zhuǎn)換作用可分為以下五個(gè)演化階段：①同大洋擴(kuò)張期的地殼增厚；②海溝發(fā)生與早期俯沖；③ 俯沖帶成熟與溝弧盆體系形成；④俯沖帶匯聚與移動(dòng)；⑤ 陸—島碰撞與陸殼連接。

（2）同大洋擴(kuò)張期的地殼增厚作用指造洋作用和洋陸轉(zhuǎn)換的銜接交替期發(fā)生在被動(dòng)大陸邊緣的地質(zhì)作用。包括沉積作用，巖漿底侵作用，形成高壓水層，巖石圈地幔壓裂，形成海溝等。海溝形成后陸緣轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)大陸邊緣，大地構(gòu)造機(jī)制轉(zhuǎn)換為板塊俯沖作用。

（3）成熟期的洋—陸轉(zhuǎn)換作用；其特征是海盆擴(kuò)張和板塊俯沖造成的洋殼縮短基本上取得平衡。弧后盆地和弧后邊緣海的打開，表明大洋板塊已進(jìn)入完全成熟的階段。

（4）洋脊俯沖之后過成熟期的洋—陸轉(zhuǎn)換作用，其特征是海盆逐漸縮小而且板塊俯沖帶匯聚。這些地區(qū)的構(gòu)造十分復(fù)雜，既有密集的俯沖帶又有短期打開的邊緣海嶺；俯沖帶不斷位移，既可后撤也可前沖；俯沖板塊經(jīng)常發(fā)生斷裂與拆沉，弧后盆地和弧后邊緣海演化軌跡很不穩(wěn)定。

（5）過成熟期的板塊俯沖結(jié)果必然是邊緣海的萎縮。經(jīng)過陸—島碰撞，島弧地殼增厚，并與大陸板塊的地殼連為一體。大量洋殼的仰沖的結(jié)果還可使巖石圈加厚成為大陸型巖石圈。洋—陸轉(zhuǎn)換帶的最終歸宿是上升到陸地，成為大陸內(nèi)部的一個(gè)構(gòu)造單元，即顯生宙的“古洋—陸轉(zhuǎn)換帶”。

（6）現(xiàn)今洋—陸轉(zhuǎn)換帶和顯生宙洋—陸轉(zhuǎn)換帶中相對(duì)穩(wěn)定的構(gòu)造單元是世界石油和天然氣的主要產(chǎn)地，洋陸轉(zhuǎn)換作用的研究對(duì)油氣資源的勘探具有現(xiàn)實(shí)意義。

注 釋 / Notes

?宋海斌.2013.南海形成演化與大陸邊緣動(dòng)力學(xué)研究進(jìn)展.見：第一屆“板塊構(gòu)造與大陸動(dòng)力學(xué)”研討會(huì)（摘要）.2013年9月9～13日，北京香山.

?鄧晉福，馮艷芳，蘇尚國(guó)，等.2013.洋陸轉(zhuǎn)換與中國(guó)大陸的拼合組裝：來自火成巖構(gòu)造組合的觀察.見：第一屆 “板塊構(gòu)造與大陸動(dòng)力學(xué)”研討會(huì)（摘要）.2013年9月9～13日，北京香山.

?楊文采.2013.從巖石圈結(jié)構(gòu)看洋陸轉(zhuǎn)換的作用過程.見：第一屆“板塊構(gòu)造與大陸動(dòng)力學(xué)”研討會(huì)（摘要）.2013年9月9～13日，北京香山.