青藏高原隆起之謎

江先華

青藏高原素有“世界屋脊”之譽，它是中國大陸上地殼運動和變形最強烈的地區(qū)，也是地震、泥石流、滑坡等自然災(zāi)害的重災(zāi)區(qū)。青藏高原被認(rèn)為是打開全球地球動力學(xué)研究的金鑰匙，是現(xiàn)今地殼運動的窗口，曾經(jīng)在20世紀(jì)70年代起持續(xù)掀起了青藏高原熱。

揮之不去的疑團(tuán)

根據(jù)現(xiàn)代大地測量的結(jié)果，青藏高原地殼仍然處于強烈的抬升運動之中，尤其在接近印度板塊與歐亞板塊的邊界一帶，上升幅度達(dá)到每年10毫米，而喜馬拉雅山地區(qū)的形變速率估計會更大些。此外，全球板塊運動理論和現(xiàn)代觀測資料則說明，印度板塊以每年50毫米左右的速率向北推移。

青藏高原為什么會成為世界上最高的高原？為什么至今它還在升高呢？

中國地處歐亞板塊東南部，為印度板塊、太平洋板塊所夾峙。自早第三紀(jì)以來，各個板塊相互碰撞，對中國現(xiàn)代地貌格局和演變產(chǎn)生重要影響。自始新世以來，印度板塊向北俯沖，產(chǎn)生強大的南北向擠壓力，致使青藏高原快速隆起，形成喜馬拉雅山地。這次構(gòu)造運動被稱為喜馬拉雅運動。

魏格納是大陸漂移說的創(chuàng)始人，在他提出的聯(lián)合古陸中，印度東岸是與澳大利亞相接的。但也有學(xué)者提出了新的觀點，認(rèn)為印度東岸應(yīng)該是與南極洲相連接。大約在侏羅紀(jì)時，非洲、印度與仍然相連接的南極洲和澳大利亞分離，并開始在其間形成了印度洋。白堊紀(jì)時，印度繼續(xù)向北和向東北漂移，它后面的印度洋隨之張開，而它前面的古地中海則趨向收縮。直到4000余萬年前，印度次大陸到達(dá)了它漂泊的終點，在與亞洲碰撞的過程中，導(dǎo)致了喜馬拉雅山的升起。

在一份喜馬拉雅山地區(qū)的記錄報告中可以了解到，根據(jù)古地磁測定，在白堊紀(jì)晚期，印度板塊已經(jīng)脫離岡瓦納古陸，位于南緯40°～20°之間；古新世時，印度板塊漂移到南緯30°；古新世末期，印度板塊繼續(xù)向北漂移，越過赤道，約位于北緯10°～20°；到了始新世末期，由于再見不到海相地層，并且出現(xiàn)在此前的地層均發(fā)生褶皺，因此認(rèn)為當(dāng)時的印度板塊已經(jīng)與歐亞板塊相撞，為喜馬拉雅山脈的形成奠定了基礎(chǔ)。

由此可見，青藏高原的隆起。主要與印度板塊對歐亞板塊的碰撞、擠壓有關(guān)，這一看法早已被大多數(shù)學(xué)者所認(rèn)同。盡管如此，圍繞著青藏高原隆起的問題，仍然有許多揮之不去的疑團(tuán)。

疑團(tuán)一 1974年，皮特曼等人利用洋底巖石的測年資料編制了第一幅洋底年齡圖。在這幅圖中，印度南部德干高原的地形為v字形，其尖底所向的南部洋底年齡為白堊紀(jì)，其西斜面的西部洋底年齡也屬于白堊紀(jì)，東斜面所向的洋底年齡則屬于侏羅紀(jì)。

如果在白堊紀(jì)晚期印度板塊已脫離岡瓦納古陸漂移至南緯20°-40°之間，直到始新世才與歐亞板塊相撞。既然印度板塊是從南極洲漂移過來的大陸，它沿途必定會破壞板塊前緣的洋底，這樣一來，處于印度板塊后緣的洋底年齡按理說是年輕的。而且，印度板塊以尖底向下類似倒三角形的姿態(tài)撞向歐亞板塊，可想而知，印度板塊后緣的洋底年齡，根本不可能是白堊紀(jì)甚至是侏羅紀(jì)的。再者，印度南部的V字形底部東側(cè)有一個島國，它就是“印度洋的珍珠”斯里蘭卡。那么，這個島是怎樣來的呢？是在印度板塊漂移的過程中脫離出來的，還是在印度板塊與歐亞板塊碰撞之后產(chǎn)生的？

在斯里蘭卡境內(nèi)，地形以平原為主，約占全國面積的80%，其余為位于南部和中部的高原、山地。在洋底年齡圖可知，斯里蘭卡周邊的洋底年齡大多是較古老的。顯然，斯里蘭卡的存在并不支持大陸漂移說和板塊構(gòu)造說。

疑團(tuán)二 按地質(zhì)古生物和古地磁資料所描述的2億年來大陸漂移的歷史，自印度板塊脫離南極洲，它的軌跡大致沿北到東北向漂移。然而，洋底年齡圖顯示，各大洋洋底年齡的時序都相當(dāng)對稱，其年齡時序分布結(jié)構(gòu)也相對連貫完整，顯然并不支持大陸漂移說。

疑團(tuán)三 大陸漂移說認(rèn)為，大陸漂移的主要趨向是“離極運動”和“向西漂移”。可是，當(dāng)印度板塊漂移到赤道時，它為什么沒有在離極力的作用下減慢速度并逐漸停止下來呢？由此可見，印度板塊向北推移的方向與大陸漂移說本身相矛盾。

疑團(tuán)四 大陸板塊的水平移動會受到多種因素的影響和制約，其中之一就是首先要解決板塊運動的驅(qū)動機制。現(xiàn)今的印度板塊要實現(xiàn)向北推進(jìn)，必須要有驅(qū)動力來克服歐亞板塊對它的阻力，這就需要解釋其驅(qū)動力的來源和大小。如果印度板塊漂移的驅(qū)動力不足以抗衡歐亞板塊的阻力，那么，印度板塊向北推進(jìn)的說法是難以置信的。

板塊構(gòu)造說是當(dāng)代地球科學(xué)中最有影響力的學(xué)說。該學(xué)說認(rèn)為，巖石圈板塊的運動主要是水平運動。對此，有的學(xué)者提出了質(zhì)疑：如果沒有發(fā)生局部區(qū)域的垂直或斜向構(gòu)造運動，板塊的水平運動又是怎樣啟動的？

引起板塊運動的機制究竟是什么？這是板塊構(gòu)造說至今尚未解決的關(guān)鍵難題。為此，許多學(xué)者提出了不同的設(shè)想，其中主要有兩種機制，一種是主動驅(qū)動機制，另一種是被動驅(qū)動機制。對此，有學(xué)者指出，這兩種機制雖然能說明一些問題，但也解釋不了其中遇到的難題。例如，主動驅(qū)動機制難以解釋大洋中脊和俯沖帶開始是怎樣形成的，也難以解釋聯(lián)合古陸的破裂；而被動驅(qū)動機制則缺乏地幔對流的直接證據(jù)，對對流的確切性質(zhì)、涉及范圍和具體形式也不了解。

新的證據(jù)

青藏高原的形成是印度板塊與歐亞大陸共同擠壓的結(jié)果，青藏高原做水平移動也是由于受到了印度板塊的擠壓，這些觀點已經(jīng)成為目前的共識。然而，中國、美國和加拿大三國的科學(xué)家曾經(jīng)合作對西藏地殼進(jìn)行了結(jié)構(gòu)探測，找到了青藏高原向東移動的確切證據(jù)：不是因為印度板塊擠壓，而是地殼下存在一股導(dǎo)電性極好的流變物質(zhì)。這種流變物質(zhì)是一種高溫度、高黏度的物質(zhì)，它沿西藏東西方向綿延1000余千米，而且十分活躍。另外，科學(xué)家通過導(dǎo)電性的分析還發(fā)現(xiàn)，西藏西部地殼下的電阻力高，而東部地殼下的電阻力低，這也符合流變物質(zhì)不斷向東運動的事實。據(jù)此，有學(xué)者相信，正是這種高導(dǎo)性的流變物質(zhì)“馱著”青藏高原向東漂移。

青藏高原上的山地海拔多在6000米以上，高原的平均海拔也在4000米以上，面積也有250萬平方千米。這又產(chǎn)生了來自動力學(xué)方面的疑問：高溫度、高黏度的流變物質(zhì)沿西藏東西方向綿延1000余千米，那么，流變物質(zhì)沿西藏南北方向又綿延多少千米呢？流變物質(zhì)的運動模式是什么？它本身真的能夠克服青藏高原水平移動時所遇到的阻力，以及承載青藏高原做水平運動嗎？這是新證據(jù)發(fā)現(xiàn)之后必須解決的問題。

有眾多證據(jù)顯示，板塊是運動的，但關(guān)鍵的問題在于，引起板塊運動的主因是什么？在回答這個問題之前，我們應(yīng)該對以下方面有一個較全面的了解。例如：全球地幔熱能物質(zhì)的分布和規(guī)模；火山活動對地幔熱能物質(zhì)的影響，以及它們是否對板塊運動產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響；大陸與大洋中脊熱能物質(zhì)的活動有沒有關(guān)聯(lián)，等等。

在全球的六大板塊中，某一板塊的運動由流變物質(zhì)驅(qū)動所產(chǎn)生的作用是極其有限的。理由是，地球上局部的流變物質(zhì)要驅(qū)動它之上的板塊做水平運動，需要面對眾多的障礙和難題。地球上某一板塊的運動不可能是孤立事件，最簡單的一個例子是，在堆滿貨柜的貨場里，一輛推土機能夠前進(jìn)多遠(yuǎn)呢？

為此，我們有必要重視垂直或斜向構(gòu)造運動對水平運動的貢獻(xiàn)。假設(shè)說，當(dāng)太平洋某處的海底地殼發(fā)生較大規(guī)模的緩慢下沉?xí)r，它對青藏高原的東移會產(chǎn)生什么影響呢？如果這種影響一旦發(fā)生，青藏高原受到歐洲大陸的擠壓而隆起也是合理的。

更新而有力的證據(jù)，需要更廣泛深入的探測和研究，這是一項艱巨的科學(xué)探索。