2. 吉林大学地球探测科学与技术学院, 长春 130026
2. College of Geo-Exploration Science and Technology, Jilin University, Changchun 130026, China
0 引言
地学界对显生宙东亚大地构造的演化已基本达成一个共识，其形成主要受古亚洲洋、特提斯洋以及环太平洋三大构造域的影响。任纪瞬先生多次在报告中强调，三大构造域以及与之对应的三大动力学体系的划分是打开东亚显生宙大地构造及其演化的一把钥匙。中国西北的天山褶皱带及相邻块体的构造演化主要受古亚洲洋动力学体系的影响[1-3]，而西南滇藏褶皱带则带有明显的特提斯洋动力学体系的烙印[4-9]。位于中国东部的东北、华北以及华南等地则同时遭受不同体系的作用，这使其演化变得扑朔迷离。
东北地区古生代明显受古亚洲洋动力学体系的影响，在三叠纪前，佳木斯地体以西的微陆块发生了碰撞拼贴[2, 10-11]，这些拼合形成的兴蒙巨陆块在三叠纪也与华北克拉通焊接[2]。其东部的完达山块体则明显是来自于古太平洋上的外来地体，与邻区的沉积记录对比研究显示，晚侏罗纪时已与佳木斯地体发生碰撞拼贴[12-14]，这是无可争辩的泛太平洋板块作用的地质证据。然而对佳木斯地体黑龙江杂岩的研究[15]，可能会将东北地区由古亚洲洋动力学体系作用向环太平洋动力学体系作用转换的时间提前。中国南部的扬子块体北缘与华北克拉通南缘印支期的对接[16]也是特提斯构造域的一次重大事件。松马—松达缝合线[17]被认为是特提斯构造域在华南的又一次构造记录。而华南地区宽广的褶皱带、盆岭构造以及大量岩浆活动则是泛太平洋板块低角度俯冲的结果[18]。华北克拉通夹于东北和华南之间，可谓“腹背受创”。此外，在其东部还有中国规模最大的走滑断裂——郯庐断裂带，横亘东北、华北，甚至于华南[19]。华北克拉通因中、新生代发生大量岩浆事件和伸展变形活动而遭受破坏，而泛太平洋构板块的俯冲作用一直被认为是华北克拉通破坏的主导力量[20-21]。然而，与东北和华南相比，华北地区记录板块俯冲的证据则显得相形见绌。
由此，对于中国东部构造演化之复杂性可见一斑。由于笔者能力有限，故本文旨不在于对中国东部复杂演化提出创新之观点，但愿能够综合各家之言，厘清泛太平洋板块在中国东部活动之记录，以为后人之研究作参考。由于中生代早期大洋板块运动缺少详实的地质记录，笔者利用三联点力学稳定性分析的方法，结合现有地质资料约束，探讨在中生代之初中国东部存在稳定被动大陆边缘的可能性。另外对板块俯冲的一些细节进行了初步探讨，为进一步研究板块俯冲作用理清了思路。
1 泛太平洋板块的演化泛太平洋板块这里指的是曾经或者现在依旧作用于欧亚大陆东缘的所有大洋板块的总称，作用于中国东缘可考的大洋板块依次有法拉隆板块、伊泽奈岐板块(库拉板块) 以及现今作用于中国东部的太平洋板块[22]。中、新生代以来则主要是伊泽奈岐板块和太平洋板块作用于中国东部。据Engebretson 等[23],伊泽奈岐板块中侏罗世(180 Ma) 时具有47 mm/a 北西向的速度，相对欧亚大陆正向俯冲；晚侏罗世(约145 Ma)，其速度骤增至300 mm/a，而方向变为正北向，斜向俯冲于欧亚大陆之下；早白垩世(约120 Ma)，伊泽奈岐板块保持北向俯冲的方向，速度仍然高达207 mm/a；晚白垩世(约90 Ma)，伊泽奈岐板块由斜向俯冲转变为正向，并以238 mm/a速度俯冲至欧亚大陆之下。到了约60 Ma时，伊泽奈岐板块基本俯冲消减完毕。
现今的太平洋板块形成于早侏罗世的伊泽奈岐、法拉隆和菲尼克斯板块洋中脊的三联点处[24]，这已经由古地磁工作以及相关系统的板块重建工作证实。 古地磁资料还表明，自中生代以来，太平洋板块向北移动了40°~50°，即向北移动近5 000 km的距离。Maruyama 等[22]对日本岛古地理研究表明，至晚侏罗世(约150 Ma),太平洋板块才开始由南向北逐渐作用于中国大陆东缘[22]。Koppers等[25-26] 基于对现今太平洋板块内部热点火山链的分析研究，得到了140 Ma以来的太平洋板块的运移轨迹图。其运动方向矢量始终具有西向分量，但是南北向分量却随着时间发生变化。在140～125 Ma太平洋板块具有南向运动分量，125～110 Ma又转向北，110～100 Ma再次转向南，100 Ma以后一直北向运动。其中约125 Ma，太平洋板块运动方向由SSW顺时针旋转约80o至NWW，而后角度转动不大。
对于太平洋板块自作用于中国东部以来的运动速度也有学者得到了相关数据。Bartolini等[27]认为(145±10)Ma时速率为约100 mm/a；Tarduno等[28] 推测130～95 Ma时速率为150 mm/a，而95～80 Ma时太平洋板块运动速率骤增至近190 mm/a，而后期速率骤减到100 mm/a，到约50 Ma时速率降至40 mm/ a，嗣后稍有提高，但均不高于100 mm/ a[23, 29](图 1)。
印支期华南形成了约1 300 km的宽广的造山活动和岩浆带。伊泽奈岐板块可能在约270 Ma，受华南华北碰撞接触的影响，向华南俯冲，从此华南变为活动大陆边缘。由于该俯冲作用向内陆延伸较远，故推测为近水平低角度俯冲。在250～200 Ma，随着板片俯冲前缘的往前推进，Li等[18]研究其间逆冲带和变质作用年龄发现，由于该俯冲作用形成的造山前缘与推测的海沟间的距离由约500 km增长到约1 200 km。同期的同构造岩浆活动相对较少，这也与低角度俯冲的假设相符合，因为板片低角度俯冲时，俯冲板片与上覆大陆壳之间的地幔楔有限，从而限制了大量岩浆活动的产生[30]。而这种低角度岩浆活动的产生，现在一般归结于大型海底高原海山等发生同俯冲作用，提供了足够大的浮力，导致水平低角度俯冲得以进行[31]。尽管如此，在海南岛仍然发现有267～262 Ma的I型花岗岩[32]，福建西部有少量267～262 Ma正长岩出露[33]，Li等[18]也报道了华南内陆249～217 Ma 的高K钙碱性 I型花岗岩。与此同时，造山带前的弧前盆地也经历了约600 km类似迁移。这种时空分布关系与板块俯冲运动模型极为吻合。而水平低角度俯冲作用的发生在美国科迪勒拉西南部的拉拉米造山运动于80～45 Ma也存在类似的迁移，最终向陆内伸展1 200 km[34]。尽管如此，现在仍然缺少足够数据支持该期岩浆系同造山岩浆。Li等[35]通过沉积盆地分析，认为最早卷入造山作用的地层是中侏罗统，而不是三叠纪或者更早的二叠纪地层。
另外值得注意的是，Kimura[36]和Hayami[37]对同期西南日本古动植物群系与华南地区的古生物进行了研究，发现其具有很强的可比性。这说明当时的日本和华南应该比较接近。而日本飞弹高温低压变质内带(214～185 Ma)，以及与之对应的三郡低温高压变质外带，则是板块发生俯冲强有力的证据。
2.2 早侏罗—晚侏罗世早期晚中侏罗世在中国东部，无论东北、华北，还是华南都有大量构造岩浆活动记录。Wu 等[38]对东北地区的花岗岩年龄格架进行了系统的研究，发现晚三叠到中侏罗世的花岗岩主要分布在小兴安岭、张广才岭以及吉黑东部地区。Zhang 等[39]在前人研究的基础上分析发现，自吉黑东部往西经松辽盆地，至大兴安岭地区，花岗岩年龄具有由老到新的演化特征，其中吉黑东部花岗岩峰值年龄约200 Ma，松辽盆地—小兴安岭—张广才岭处花岗岩峰值年龄为约160 Ma，大兴安岭处峰值年龄则在约125 Ma。这种年龄的时空分布也可能指示俯冲板片运动学效应。
虽然近年来在对东北地区花岗岩的时代、成因与陆壳增生研究中已经取得了突破性进展[38] ，但由于花岗岩成因类型的多样性及岩浆源区性质的制约，使其在成分极性变化方面难以得到很好地表现，与之相比，火山岩具有更好的成分变化极性，这对揭示大洋板块的俯冲历史具有更重要的指示意义。Xu等[40](图 2) 给出了东北地区火山岩的时空分布，并用岩性对其分布加以区分约束。早、中侏罗世(190～173 Ma) 火山岩主要分布在吉黑东部、小兴安岭—张广才岭和额尔古纳地区，其中吉黑东部和额尔古纳地区火山岩为钙碱性火山岩系列，小兴安岭—张广才岭则为一套双峰式火成岩组合。前者标志着古太平洋板块和蒙古—鄂霍次克洋板块俯冲作用的发生，而后者则指示双向俯冲环境下的弧后伸展活动。
华南该期岩浆活动主要集中在华南中部的江西南部、湖南南部及福建西部，广州北部也有少许，也就是集中分布在南岭地区(图 3a,b)。Chen等[42] 研究发现其具有玄武岩和流纹岩近等量出露的双峰式火山岩组合，侵入岩有钙碱性花岗岩、A型花岗岩及裂谷型正长岩。Li等[18]解释为低角度俯冲板片中腰位置发生断裂引发地下热物质上涌，形成类似的裂谷环境。而此时华北地区的岩浆活动也主要集中在其南北缘造山薄弱带，以造山期后壳源岩浆侵入为主，以深—中深成侵位的花岗质岩基为特征，受先前构造格局影响较大，明显表现出东西向展布的特点[43-44]。但是在大陆最东缘的辽东半岛和朝鲜半岛都发现同期I型花岗岩，其中北朝鲜花岗岩年龄记录为193～173 Ma[45]，辽东地区集中在180～156 Ma[20]，南朝鲜花岗岩年龄记录为197～162 Ma[45]。这里的花岗岩不同于华南同期的A型花岗岩，而是I型花岗岩，而且沿东亚大陆东缘分布，出露数量向内陆有减少趋势，这些都指示着板块俯冲作用的存在。吴福元等[45]还发现辽东半岛侏罗纪花岗岩的锆石饱和温度约750 ℃,明显低于白垩纪花岗岩的形成温度，因而认为侏罗纪花岗岩产于与俯冲作用有关的构造背景。
晚侏罗—早白垩世是中东部岩浆活动最为集中活跃时期，特别是早白垩世(约125 Ma)[20]。但是东部各块体之间仍然具有不同的分布规律。
华南地区的岩浆活动具有明显的由西往东逐渐变新的演化规律(图 3a,b)，这些都指示先前发生低角度俯冲的板块发生了后撤作用[18, 46]。伴随着该后撤作用形成了大量的伸展构造活动,Li 等[35]对华南白垩纪沉积盆地沉积相及构造分析的研究，发现其沉积中心在晚白垩世有向东部海岸线迁移的规律。在武夷山以东的东南沿海地区，出露有少量的双峰式组合火山岩，其中玄武岩占总量比例不足10%，与之相伴的还有NNE向的铁镁质和长英质岩墙群、A型碱性晶洞花岗岩及变质核杂岩等[46]。这一系列构造组合表明，早白垩世华南东南缘处于类似于安第斯大陆岩浆弧作用下的伸展环境。该伸展作用一直延续到晚白垩世，在武夷山以西地区发生大量含拉斑玄武岩的红层盆地，这往往被认为是弧后伸展作用所致。周新民[47]认为当时的浙闽沿海正处于火山弧发育时期，地形高耸，被古太平洋板块的消减作用所抬升。估计那时武夷山主峰高度应不低于现今台湾玉山主峰(3 997 m) ，即4 000 m 以上，构成东南沿海雪线山岭的一部分。高峻的山系基本上阻挡了来自东南的温湿的夏季风，使武夷山脉以西广大古内陆地区成为半荒漠化的干燥地区，从而形成大范围红色沉积。
中国东北地区白垩纪的火山岩浆活动在时空分布上也有类似于华南的线性规律。Wang 等[48] 综合前人研究结果发现，大兴安岭以西、蒙古—鄂霍茨克缝合带以东地区火山岩年龄集中在160～140 Ma,东北绝大多数火山活动时间是130～120 Ma,朝鲜半岛是约100 Ma，日本则约80 Ma，说明火山活动也呈现自西向东逐渐变新的演化趋势。Xu 等[40]发现，早白垩世晚期(106～133 Ma) 火山岩不仅在大兴安岭和吉黑东部广泛分布，而且在松辽盆地底部断陷层也广泛产出；晚白垩世(88～97 Ma) 火山岩主要分布在吉黑东部，在松辽盆地中也发现该期岩浆事件；此外，在辽西阜新、辽南曲家屯也有该期火山岩的发现。早白垩世晚期火山岩广泛分布于东北地区，吉黑东部为钙碱性火山岩组合，而松辽盆地和大兴安岭地区则主要为双峰式火山岩组合(图 3)，前者标志着古太平洋板块的俯冲，后者与早期加厚陆壳的拆沉和或类似弧后的伸展环境有关；晚白垩世火山岩主要分布在吉黑东部和内陆，前者为钙碱性火山岩组合，后者为碱性玄武岩(图 3)，反映了来自东部环太平洋构造体系的俯冲作用。由东北和华南的构造岩浆资料可以发现，到晚白垩世时，泛太平洋板块俯冲角度已由先前的低角度俯冲转变为高角度，而与之对应的岩浆活动主要限制在中国东部陆缘区。
华北地区白垩纪岩浆活动呈弥散型分布[49]，其岩浆作用不仅仅局限在克拉通的边缘，同时也出现在克拉通腹地，但其时空分布关系不具有类似于华南和东北地区明显的线性特征(图 4)。朱光等[51]对华北克拉通东部早白垩世伸展盆地的发育过程进行了详细的研究，发现在晚侏罗世华北克拉通东部破坏之初出现了区域性隆起，全区缺失上侏罗统沉积；在早白垩世早期，出现了区域性的伸展活动，断陷盆地形成，克拉通南、北缘伸展活动最强，北部燕山构造带以出现变质核杂岩为特征，南部出现宽裂谷型盆地。这种区域构造应力的转换所发生的时间正好和伊泽奈岐板块由正向俯冲到欧亚大陆下方转换为正北向斜向俯冲发生的时间一致。这很有可能是伊泽奈岐板块俯冲方向改变的同时也改变了华北克拉通内部的应力状态，从而进入了以伸展盆地、变质核杂岩以及大量岩浆活动为代表的岩石圈的拉张期。
郯庐断裂命名取自山东郯城和安徽庐江，山东和江苏境内为郯庐断裂之中南段，同时也是主段。向北延伸至渤海湾海域和下辽河，主要由3支断裂组成。东北地区通常认为有3条断裂：由东向西分别为敦化—密山断裂、伊兰—伊通断裂和沈阳—长春—哈尔滨断裂[52]。沈阳—长春—哈尔滨段则隐伏于松辽盆地东侧之下。由此构成了中国东部规模最大的走滑断裂系，绵延近2 400 km。更有甚者认为其南延同时贯穿中国华南地区，如此规模近5 000 km[53]。尽管郯庐断裂带已成为影响中国东部中、新生代构造演化的一个不可忽视的因素，但其形成机制仍存在很大争议[19, 54]。可以肯定的是其形成与华南、华北碰撞同期。一般认为，自华南、华北碰撞拼贴以后，泛太平洋板块开始发生俯冲作用，并且逐渐主宰中国东部构造演化格局，其与位于中国东部如此规模的断裂系必然存在极强的关联。
张岳桥等[54]在前人研究的基础上，将中、晚中生代郯庐断裂带的演化过程划分为3个阶段：1) 中、晚侏罗世的陆内造山挤压变形、地壳增厚和郯庐走滑断裂系的形成；2) 早白垩世岩石圈伸展、减薄和古郯庐裂谷系的形成；3) 晚白垩世—古新世右旋走滑活动和拉分盆地形成。
朱光等[51]对大别山造山带东缘潜山一带郯庐走滑韧性剪切带糜棱岩中的白云母进行了更详细的40Ar/39Ar 定年，获得了其中白云母的40Ar/39Ar 年龄为(149.8±0.9)Ma。Wang[55]也从大别山造山带东缘桐城一带郯庐走滑韧性剪切带糜棱岩中获得了(162±1)Ma、(158±1)Ma、(156±2)Ma 的白云母40Ar/39Ar 年龄。万天丰和朱鸿[56]发现郯庐断裂带在侏罗纪时褶皱构造方向为NE—NEE向，与郯庐断裂带大致平行，显示区域挤压应力方向为NWW—SEE，而此时作用于中国东部的正是NW向运动的伊泽奈岐板块。至于早白垩世的伸展作用，前文已有陈说，与之相联系的是伊泽奈岐板块由相对欧亚大陆的正向作用转变为斜向俯冲，从而改变岩石圈的应力状态。
对于晚白垩世—古新世郯庐断裂带的伸展，朱光等[57]对其时空分布进行了调查研究：晚白垩世，断裂带山东至安徽段全部进入了强烈伸展活动期，出现了晚白垩世断陷盆地，而自山东潍坊以北的断裂带上却普遍缺失此时的沉积,反映其处于隆起状态，没有明显的断陷活动。古近纪，山东潍坊以北的断裂带上全部出现断陷盆地，而皖北至沂沭断裂带上晚白垩世盆地隆升为陆，中止了断陷活动。南部的合肥、潜山盆地又出现古近纪盆地，只是潜山盆地古新世后就消亡。由此可见,郯庐断裂带的伸展活动在渤海湾以南发生的较早(晚白垩世) ,而在渤海湾及其以北普遍发育的较晚(古近纪)，显示向北变新的规律。同时考虑中国东南沿海一系列断陷红盆普遍形成于晚白垩世并在其末期隆起,也说明了这一区域性伸展活动的迁移规律。反观同期太平洋板块运动的轨迹，我们不难发现两者之间的联系。自100 Ma至今，太平洋板块一直存在往北运动的分量，而且由华南晚白垩世岩浆活动空间分布亦表明其为高角度俯冲作用，由此可见太平洋板块自晚白垩世以来以高角度俯冲作用由南往北逐渐主宰中国东部陆缘，该期运动恰好被同期的郯庐断裂的伸展活动记录捕捉。巧合的是该期伸展作用还与太平洋板块在晚白垩世时的运动速率骤降相关。如前所说，晚白垩世太平洋板块运动速率由190 mm/a骤减到100 mm/a,到约50 Ma,速率降至40 mm/a。这两者之间的相关性不得不让人考虑两者之间存在着某种因果关系。虽然现在很多学者认为该期伸展作用系印度大陆与欧亚碰撞的远程效应所致，但是这种陆缘的伸展活动和与之毗邻的板块运动速率更加相关，如此取舍未免有舍近求远的嫌疑[29]。
另外值得关注的一点是关于约90 Ma时，发生在早白垩世晚期的挤压走滑事件，张岳桥等[54]称作华北东部地区白垩纪伸展构造变形历史中的一个“小插曲”。对于东北松辽盆地嫩江组沉积以后，东北地区发生了强烈的嫩江运动和白垩纪末期的地壳运动，前者引起了松辽盆地白垩纪以来的最为强烈的构造反转[58]，它导致了松辽盆地大幅度抬升和大面积萎缩，形成广泛的逆冲断裂、褶皱和不整合界面；后者叠加在前者之上，使得郯庐断裂北缘遭受强烈挤压[59]。与此相关的大洋板块运动应该是伊泽奈岐板块在约90 Ma由斜向俯冲再次高速正向俯冲到欧亚大陆之下，在大陆内部引起挤压走滑变形。
4 讨论以上证据都直接或间接地反映了泛太平洋板块自向欧亚东缘发生俯冲作用以来对中国大陆东缘的地质改造作用。其中华南和东北地区的构造岩浆活动的线性分布规律都与板块俯冲作用规律相吻合，而郯庐断裂中、新生代的构造记录也与伊泽奈岐板块和太平洋板块的运动学参数一致。尽管我们现在已经对泛太平洋板块的运动学参数有了初步认识，对其在欧亚大陆东缘的作用也有了基本的了解，但是我们的这种了解和认识对错综复杂的地质记录所反映的真理还是不足的，甚至是肤浅的。即使就我们已经取得的一些认识也不是特别能够经得住考验的。
首先是泛太平洋板块初始俯冲作用发生的时间至今仍旧争论不休。舒良树和周新民[60]认为欧亚大陆东缘的太平洋板块最早的俯冲带是从日本中央构造线到台湾纵谷带，再往南到菲律宾民都洛神—朗布隆—巴拉望带;其中日本中央构造线的本州段发育高压低温和低压高温的双变质带：东南侧为三波川蓝闪石片岩，蓝闪石和红帘石高压矿物K-Ar年龄为102～82 Ma，Rb-Sr年龄为110～85 Ma；西北侧为领家红柱石-矽线石片岩带，年龄为90 Ma;台湾纵谷带中有蛇绿混杂岩，超镁铁岩—镁铁岩呈岩块构造混杂在片岩、片麻岩、结晶灰岩和变质火山碎屑岩中；该带两侧发育有高压型和高温型变质带，其东侧为玉里高压蓝闪石片岩带。江博明等[61] 对蓝闪石片岩作了Rb-Sr法测年，获(79±7)Ma年龄值；台湾学者对蓝闪石和绿辉石作40Ar /39Ar 测年,获110～100 Ma 年龄值[62] 。台湾往南可能与菲律宾的一个走向弧形弯曲、弧形朝东的近SN向的蛇绿混杂岩相接。
如果上述俯冲带真是泛太平洋板块初始俯冲记录的话，那么本文上述的关于晚白垩世之前的种种俯冲模型都是无中生有了。但事实是在中国东北地区确实有板块拼贴的更早记录，完达山地体与佳木斯地块在晚侏罗世的拼贴可以将欧亚大陆被动大陆边缘消失的时间提前[12-14]，而且对于完达山地体西边的佳木斯地块黑龙江杂岩的研究可能会把该转变前推至晚三叠—早侏罗世[15]。虽然对于华南中二叠世期即开始的低角度俯冲而言，可能还缺少与之对应的更加令人信服的证据，因为即使是日本飞弹和三郡的同期双变质带记录时间也不过三叠纪。但是华南地区与华北碰撞形成的广阔褶皱带以及大范围的岩浆活动确实与板块低角度俯冲的模式相吻合。对于公认的板块俯冲证据消失原因的追索，应该是我们丰富板块俯冲细节的一个过程。
下面笔者也将对板块俯冲的细节作适当的探讨。
首先仍然是关于中国乃至欧亚大陆东部陆缘何时开始遭受泛太平洋板块俯冲影响的问题。笔者虽然没有岩石年龄的证据，但是也将从力学稳定性的角度重新审视一下中生代早期欧亚大陆东缘复杂的构造背景。现在我们一般都简单地认为华北微陆块和华南微陆块三叠纪拼合后，中国东部陆缘即是稳定被动大陆边缘。然而这种简单化处理，明显忽略了泛太平洋板块在华北和华南两陆块碰撞拼合中的运动学调整。正是因为缺少大洋板块的约束，才导致我们在讨论诸如郯庐断裂带形成等一系列中国大陆东缘构造问题时的不确定性。笔者现将利用板块理论的三联点模型(图 5) 来讨论华北微陆块和华南微陆块碰撞后的中国大陆东缘构造的可能模式。该模式单纯从排列组合上讲有9种可能，但是要考虑俯冲方向和走滑方向，结果又会更多。其中华北巨地块是指华北微陆块及其可能以被动大陆边缘连接着的大洋岩石圈，华南巨陆块亦是如此。
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| 图 5 华北、华南巨地块以及泛大洋地块的三联点可能模型 Figure 5 Triple junctions between North China super block,South China super block and Pan-oceanic block |
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对于以上9种可能模型，笔者将根据力学稳定性原理一一分析[63]：TTT型的稳定性要求为AO与BO在一条直线上，或者CO平行于AO海沟处板块俯冲方向，具体实例现在可见于日本。对于TTR型，要求是AO和BO在同一条直线上。TTF型的要求也是AO和BO在同一条直线上，该模式现在可见于秘鲁—智利海沟与智利洋脊交接处。对于TRR模型，极其苛刻的条件才能满足稳定性。TRT模式也需要很复杂的条件才能满足稳定性。TRF要求复杂，无实例。TFF则要求BO与AO或者CO在一条直线上，实例可见于圣安德列斯断裂。TFR要求AO与CO在一条直线上，现今可见于加利福利亚湾口处。TFT要求BO与AO在一条直线上。以上只列出简单的几何要求，如若考虑各个板块之间的相对运动速度和方向，那么结果只有在极其苛刻的条件下才能达到力学的平衡。最后发现只有TTT、TTR、TTF、TFF、TFR、TFT满足所需要求(图 6)，其中TTT、TTF和TFF都能找到现今的实例。下面对各个情况做简要分析。
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| 图 6 经力学稳定性筛选后的华北、华南巨地块以及泛大洋地块三联点可能模式 Figure 6 Triple junctions between North China super block,South China super block and Pan-oceanic block selected by mechanical stability analysis |
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如若是TTT型，则华北和华南碰撞拼合之初，华南板块就应当受到俯冲作用，那么Li等[18] 提出的华南二叠纪遭受古太平洋板块的俯冲作用也就不无可能了。TTR模式表明华北和华南微大陆拼合后可能形成稳定被动大陆边缘，但不是一个连续稳定状态，只是局部稳定。TTF模式说明华南起初即遭受走滑作用。TFF、TFR和TFT模式说明走滑作用将伴随两板块的碰撞拼合，华北东部都可能是被动大陆边缘，其是否遭受扩张或者走滑作用取决于华南华北碰撞拼合作用在大洋部分的扩展程度。TFT说明华南碰撞之初也应该受到俯冲作用。此外，以上结果均表明，华北微陆块东缘在拼合之初不会直接遭受大洋板块的俯冲消减作用，那么对于太平洋板块俯冲对华北克拉通破坏的贡献是多少，或者起于何时都是值得重新思考的问题。考虑华南板块在碰撞拼合过程中相对于华北板块顺时针旋转[64]，只有TTT、TTR和TFT模式与之吻合。TTR很有可能转化为TTT模式，TFT模式很有可能形成起初的郯庐断裂带。不管是哪种模式，笔者认为这些结果都在提醒我们，在中国大陆东缘板块俯冲作用不是等时的。我们现在讨论的还只是华北和华南的俯冲碰撞作用形成的三联点模式，再考虑古亚洲洋和华北陆块的碰撞，则在其东缘又会有新的三联点。蒙古—鄂霍茨克洋的闭合同时也伴随产生一个三联点，在此不作细论。但是由此可知，东北和华南东缘较早的遭受了古大洋岩石圈的俯冲消减作用，不代表华北亦是如此。中国东部诸多大型走滑断裂带给我们的提示应该是大洋板块和大陆板块的作用除了俯冲碰撞外，走滑剪切也是一个很重要的边界[65]。
其次是华南南岭地区近东西向的岩浆活动带[42]成因的探讨(图 3a,b)。Li等[18]认为华南地区遭受泛太平洋板块俯冲后，约190 Ma在其中腰发生的板片断裂事件[18]，地表对应于岭南。这种中腰位置板片的断裂，对大陆岩石圈进行了强烈的改造，除了上述地质记录外，Deng等[66] 综合重力和地形的谱分析方法研究了华南地区的有效弹性厚度分布，发现由于受大量热作用的影响，与板片断裂一致的区域都存在较薄的有效弹性厚度。关于此次板片断裂的记录，一般认为有两种解释：其一是下沉板块经历了榴辉岩化作用后密度增大，在重力作用下遭到破坏；其二便是软流圈热物质上涌作用的结果。不管其形成是重力还是热主动侵蚀的结果，笔者认为它至少应该能够合理解释地表岩浆带近东西向分布的规律。在此笔者大胆认为，这是因为当时俯冲板片内部存在近东西向的薄弱带，而这种薄弱带很有可能是俯冲下去的洋中脊。据Maruyama 等[22] 对泛太平洋板块古位置恢复的认识是，约180 Ma时法拉隆板块和伊泽奈岐板块正好同时俯冲于华南大陆下方，而洋中脊以近东西向的方位同时于大陆东缘发生俯冲作用。这种时间和空间上的关联，笔者认为这是更加合理的解释。和长江中下游成矿带一样，南岭亦是中国重要成矿区，前者已经被广泛解释为由洋中脊俯冲造成[35]。
再次是对板片后撤效应的理解。板片俯冲过程中伴随着后撤的现象已经为各种地质地球物理的数据所证实[67-69]。在中国华南和东北地区都观测到类似现象。伴随着大洋地体拼贴作用导致俯冲带的后撤并不难理解，但是俯冲板片本身的后撤却一直是地学界的不解之谜。从板片俯冲本身角度而言，发生该作用的主要作用力来自于俯冲板片本身的重力以及洋中脊的推力[70]。从重力角度来说，如果俯冲板片发生了断裂作用，从而减小了向下的拖拽力，残留板片可能会在自身浮力作用下发生回撤。如果考虑洋中脊作用的影响，从二维模型的角度来说貌似不可能发生后撤现象。但是笔者根据华南地区中生代岩浆时空分布具有北西向、南东方向年轻化的趋势，再考虑太平洋板块约125 Ma之前具有南向运动的分量，依据Sun 等[71]对伊泽奈岐板块和太平洋板块洋中脊位置的修改，那么这种板片后撤作用从三维空间的角度来说，受位于长江中下游近东西向分布的洋中脊的影响，两边的板片依旧向两边扩散，从而形成了我们从二维效果上所看到的类似于板片后撤的现象(图 7)。至此，构建清晰的俯冲模式中各个要素的三维空间分布关系，可能会对一些异常现象会有更加真实的认识。
最后是泛太平洋板块俯冲作用对华北克拉通破坏的影响。对于该问题的讨论已经超出本文研究范围，但是对于华北地区板块俯冲作用笔者也想提一些看法。通过三联点力学分析结果(图 7)，我们不难发现，在华南和华北碰撞拼合之初，符合条件的模型都显示华北克拉通东缘不会直接遭受泛大洋板块的俯冲作用。另外，从我们先前对中国东部中、新生代构造岩浆活动的演化规律来看，华北地区早期遭受泛太平洋板块俯冲作用的岩浆证据相对华南和东北是不足的，而且东北地区现今在下地幔通过散射地震波已经发现类似于伊泽奈岐板片残留的证据[72]。华北地区虽然现今的地球物理成像表明太平洋板块的俯冲前缘已经到达太行山重力梯度带[73]，但是如果在下地幔没有发现更早的板片残留证据的话，板片俯冲速度按最小记录4 cm/a计算[74]，板片前缘到海沟最大值大约1 800 km，俯冲角度从层析成像结果来看最大约45 ℃，再考虑其在过渡带的停留时间10~20 Ma[71]，笔者算出该俯冲前缘最早发生俯冲作用的时间也就是在60～70 Ma。即使将下地幔的高速异常也视为残留板片的话，地幔黏滞系数按1022~1023Pas的数量级计算[72],660 km下方400 km处的俯冲板片距初始俯冲也不过是80～100 Ma，而该时间与东北和华南地区反映的太平洋板片高角度俯冲时间一致，与上述的日本中央构造线到台湾纵谷带记录的时间也一致，更巧合的是现在有报道的华北最早的记录来源于俯冲洋壳基性岩浆的年龄也是约100 Ma[75]。但这些不足以证明侏罗纪时华北板块的俯冲作用。虽然现在从古地理恢复中已经发现早白垩世时华北克拉通的地貌已经与现今类似，即以太行山为界，呈现西高东低的格局[76]，但是该重力梯度带与板块俯冲之间的因果关系还存在争议。如果该格局受板片俯冲作用限制的话，那么华北在侏罗纪也应该存在皱褶带和岩浆活动的时空迁移现象，遗憾的是至今仍未发现该记录。对此解释只有两个可能：首先是华北克拉通具有特殊性，它对板块俯冲的响应具有与一般岩石圈不同的效果；第二种解释就是华北东部当时根本就没有直接遭受泛太平洋板块的俯冲作用，这种作用只不过转化到大陆岩石圈东缘的郯庐断裂带上，这也解释了为什么郯庐断裂带的倾向与太平洋板片俯冲方向一样都是朝西的[19]以及晚白垩世之前郯庐断裂运动与太平洋板块运动的高度一致性(表 1)。而晚白垩世以后虽然太平洋板块北向运动的分量没有变化，而郯庐断裂带却显示右旋特征，这是因为中国大陆东缘与太平洋板块的接触关系已经由先前类似于被动大陆边缘的强耦合变为活动大陆边缘的弱耦合作用。至此，关于华北克拉通破坏直接受太平洋板块俯冲作用的影响将打上问号，对于晚白垩之前华北地区的构造活动笔者认为热转流效应可能是一个很重要的原因(笔者另文介绍)，在此不再赘述。
| 地质年代/Ma | 泛太平洋板块运动 | 中国大陆东缘地质记录 |
| (180~155) | 低角度俯冲的法拉隆板块与伊泽奈岐板块洋中脊断裂 | 华南南岭地区东西向具裂谷特征的双峰式岩浆活动强烈 |
| (约145) | 伊泽奈岐板块由NW向低速(47 mm/a) 俯冲变为北向高速(300 mm/ a) 斜向俯冲 | 华北地区发生了由先前的挤压应力到拉张应力环境转变 |
| (140～125) | 伊泽奈岐与太平洋板块的洋中脊快速扩张使得太平洋板块以约150 mm/ a 速度向西南方向运动 | 华南地区处于伸展环境，岩浆活动由内陆向大陆边缘后撤 |
| (约90) | 伊泽奈岐板块由斜向作用转变为高速(238 mm/ a) 正向俯冲于欧亚大陆之下 | 东北地区发生嫩江运动，华北地区也有构造反转现象 |
| (80～40) | 太平洋板块运动速率由约190 mm/ a骤降到约40 mm/ a，其运动方向一直为北西向，由南向北逐渐取代伊泽奈岐板块 | 郯庐断裂带的伸展构造事件也发生了由南向北的过渡，中国大陆边缘盆地伸展强烈 |
当然对上述推测还需要大量的证据支持，特别是地球动力学数值模拟技术的验证。比如板块俯冲速率及方向的变化，考虑时间作用因素的影响以及岩石流变学性质的作用。在一定条件下，经历持续高强度力作用后，再减弱力的作用，岩石可能存在一个松弛过程；与之对应的地质过程是中国大陆东缘受泛太平洋板块正向高速俯冲过渡到低速斜向俯冲，大陆岩石圈会有怎样的伸展松弛过程？这对于中国大陆东缘晚白垩世以来伸展作用的解释可能将会有新的认识。此外，加强对中国东缘深部地球物理场的高精度探测，确定俯冲残余板块位置，重构板块俯冲的历史演化[77-78]，将会使我们更清晰地把握中国东缘中、新生代复杂演变的脉络。
虽然本文强调了板块俯冲对中国东部中、新生代构造演化的影响，但是绝不认为中国东部中、新生代的演化唯独受这一种作用。有很多地质现象是太平洋板块俯冲作用解释不了的，如早白垩世蒙古—燕辽伸展断陷盆地群的发育[79]，其距离板片俯冲近2 500 km，很明显不可能受东部的泛太平洋板块的影响。即使上文已经论述晚白垩世到古近纪发生在中国东部由北往南的伸展作用，但是相应断裂带附近也有东西向的强烈伸展活动，显示地幔上拱背景下形成的多方向伸展作用[57]；另外需要注意的是如何将中国东部中生代早期构造演化置于全球板块运动调整的背景中看待其构造演化，复杂的三联点模型(图 5、6) 都表明不能简单看待中国东部陆缘为统一稳定的被动大陆边缘向主动大陆边缘的演化。白垩纪中国东部岩浆岩广泛的、强烈的活动也应该置于白垩纪特殊的地质背景中看待。白垩纪“超级地幔柱事件”引起了地球各圈层一系列异常记录[80]。120～125 Ma，洋壳产生速率是较以往倍增，直到80 Ma才恢复到正常水平；海平面剧烈上升，其平均水平比现在海平面高250 m；高纬度平均气温上升10 ℃；沉积于该阶段大量的黑色含油页岩约占全球50%的供给[81]；古地磁磁极倒转频率极其低，正极持续35 Ma而未发生倒转(一般几千年即可倒转一次)。然而经典的地幔柱定义往往与地表大量溢流玄武岩相关，而中国东部中生代岩浆活动却以长英质岩浆为主，这也警示我们不要照搬地幔柱模式。然而这些异常要么说明当时在中国东部还存在一个我们没有认识到大的动力学背景，要么说明它们只是板片俯冲作用的次级效应，只不过我们之前还没有认识到而已。这也是我们研究中国东部板片俯冲作用的意义所在。
5 小结最后笔者将依据现有的有限资料推测给出中国东部自泛太平洋板块俯冲以来的中国东部构造演化剪影(表 1)。二叠世，华南、华北开始碰撞，同时诱发了华南大陆边缘外侧的大洋岩石圈发生低角度俯冲作用，法拉隆板块与伊泽奈岐板块之间的洋中脊也于大陆边缘发生俯冲作用。至早侏罗世(约190 Ma)，作用于中国东部的大洋板片为伊泽奈岐板块，此时华南下方的板块俯冲前缘接近四川盆地，同时板片在中腰位置洋中脊薄弱带发生断裂作用，产生了南岭地区近东西向的岩浆带。同期东北地区也发生大洋板块的俯冲作用，表现为吉黑东部的钙碱性火山岩和小兴安岭、张广才岭地区的双峰式火山岩组合。中晚侏罗世，东北地区未见强烈的板块俯冲作用，而是以斜向走滑拼贴为主，该走滑拼贴可能是协调蒙古—鄂霍茨克洋闭合时形成的三联点。华南地区因板片断裂产生的岩浆活动一直持续到约155 Ma。约145 Ma，伊泽奈岐板块由低速NW向运动转变为高速正北向运动，使得华北地区应力状态发生改变，产生了大量伸展构造岩浆活动；此时伊泽奈岐板块与太平洋板块的洋中脊位于华南北缘，由于洋中脊的扩展太平洋板块具有南向运动分量，造成华南地区的板片后撤。早白垩世，东北地区的伊泽奈岐板块再次发生板块俯冲作用，并且不断北行。侏罗纪至早白垩世，华北克拉通并未遭受板块俯冲作用，而是以郯庐断裂活动消耗了东侧板块活动能量。晚白垩世时，华南地区已经被太平洋板块所主宰，表现为高角度俯冲，岩浆活动只限于大陆东缘；此时华北地区也发生了板块俯冲作用，太平洋板块俯冲作用由南向北逐渐扩展，并于古近纪早期主宰中国大陆东缘，记录该期变化的是中国东部伸展作用由南向北的扩展。
可以说，中国东部中、新生代地质的演化为研究板块活动提供了天然的实验室，在这里发生了由被动大陆边缘向安第斯大陆边缘转换、安第斯大陆边缘向现今的西太平洋沟-弧-盆体系过渡的重大地质事件，同时还有板片水平低角度俯冲向高角度俯冲的构造转换，以及与洋中脊俯冲相关的特殊成矿带，甚至还有板片俯冲所导致的克拉通破坏的重大科学难题等。然而解决“家门口”这一系列问题，仅仅考虑“家门口”这点事可能还是不够的，最终还需要放到全球板块运动调整，以及与同期各圈层异常对比中来寻求最优解。
致谢: 恩师张中杰研究员对笔者悉心教诲，在此感谢并深表缅怀！中国科学院地质与地球物理研究所司少坤博士对论文初稿进行了审校，特提斯中心构造物理组老师们与笔者在课题研究过程中进行了有益讨论，谨致谢忱！| [1] | Xiao W J, Windley B F, Hao J, et al. Accretion Leading to Collision and the Permian Solonker Suture, Inner Mongolia, China:Termination of the Central Asian Orogenic Belt[J]. Tectonics , 2003, 22 (6) : 1069. |
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