關成堯, 趙國春, 張厚和, 邱 磊, 高劍波, 廖宗寶
(1.防災科技學院地球科學學院,三河 065201;2.中國地質大學(北京)地球科學與資源學院,北京 100083;3.中海油研究總院,北京 100028)
對于邊緣海的成因,至今還沒有哪一個模式能很完善地解釋其形成機制,邊緣海的形成機制主要取決于當時的邊界條件及后期的物質與能量交換過程,具有多樣性,需要深入探索[1-2]。南海是西太平洋構造域最大的邊緣海,李四光[3]將南海歸屬于新華夏構造體系中的第一沉降帶,認為鄂霍次克海、日本海、黃海、東海、南海皆屬于這一次沉降帶中的重要構造單元。多旋回學說[4]將南海劃為“南海地臺”,是太洋構造域與特提斯域交匯地帶。地洼學說認為南海是一個新型陸緣海型地洼區,和東亞陸緣活化作用相關,活化的力源主要是上地幔物質隆升擴散和下降凝聚的作用[5]。唐鑫[6]認為,南海的形成是由于新生代早期在其西側存在一個背離式的板塊“三叉點”所致,“三叉點”的位置在海南島南側和中南半島東側。“三叉點”以東的地殼因局部海底擴張而被推向東,至菲律賓群島一線,導致南海深海盆的張開和上地幔物質的上涌;南海海底擴張軸式NE向平行于大陸邊緣。黃福林[7-8]認為,南海是在“南海地臺”上發生發展而成,因地幔上拱隆升,在區域引張應力作用下裂谷發育,地殼減薄沉降,地幔熔融物取代原陸殼,形成新洋殼。Hall等[9-17]重建了東南亞的發展歷史,表達了菲律賓海、蘇祿海、東南亞南部等微板塊逐漸向歐亞大陸擠壓,古南海逐步消減的全過程,說明了整個東南亞整體形成的格局。Hall的系列文章被廣泛引用,影響較大,成為東南亞區域研究以及主要研究依據的重要參考,但對南海如何擴張的問題沒提供合適的證據,而是以運動學脈絡來規定東南亞的整體演化布局,從一定程度上也限制了南海研究思路的進一步拓寬。
地質學的研究主要涉及三個不同目的和角度:①幾何學的研究,注重形貌特征;②運動學的研究,重在刻畫演化過程;③動力學的研究,解釋成因機制。對南海的成因動力學研究和總結可以分為兩個大類:①地幔軟流圈等影響的主動擴張類;②被動擴張類。概括總結立足于體現各種模式之間的關系和存在的問題。主動擴張類又有“地幔柱活動”“地幔上涌”“巖石圈拆沉誘發”“外圍洋中脊擴張的傳入”“俯沖帶的弧后擴張”等諸多不同的模式分類。被動擴張類觀點主要考慮了南海以外的外圍條件。
1.1.1 太平洋俯沖作用的弧后擴張模式
較早研究南海構造的當屬Karig和Ben-Avrhama等[18-19],他們主要傾向認為南海是菲律賓弧的弧后擴張盆地,海底擴張自東向西呈剪刀狀張開。郭令智等[20]提出南海是菲律賓弧的弧后擴張盆地。20世紀90年代,隨著對西太平洋研究認識程度的提高,人們逐漸意識到菲律賓弧是局部擴張的“外來”地塊,“弧后擴張”論者開始轉向“古西太平洋的洋中脊俯沖”說[21-22]或“歐亞板塊的東南部陸緣俯沖消減”說[23-25]。Aubouni[24]將邊緣海地球動力學模式分為日本海型和中國南海型,中國南海特點是俯沖帶向太平洋板塊傾斜,具有反向和躍遷的特征,較好地總結了南海的特點[21-22]。20世紀末到21世紀初,由于俯沖帶的后撤機制得到較多的研究,中國學者也引入這些機制,任建業等[26]認為歐亞大陸碰撞所形成的向東和東南的地幔流導致“俯沖帶后退”,俯沖帶后退導致南海弧后擴張,澳大利亞和東南亞諸地塊的碰撞阻礙了俯沖帶的后退,并進一步導致了南海的關閉。這一觀點也得到了張亮[27]的支持。整體來說,“太平洋弧后說”得到普遍認可,當然,在這個學說論者內部也存在多種說法。然而,“太平洋弧后說”存在一個很難解釋的問題:南海的東西向擴張中心和西太平洋近南北的島弧呈現垂直關系,而非平行。朱炳泉等[28]的研究顯示了南海及圍區同印度洋地幔域相關性很強,這似乎暗示了南海的地幔巖石學性質同印度洋俯沖帶的相關性。
1.1.2 “地幔柱活動”和“地幔上涌”模式
文獻[28-32]的巖石學及地球化學研究顯示:東南沿海、臺、澎、菲律賓等地的環南海地區存在一個Dupal型的異常地幔域,并且該區有存在地幔熱柱的可能性。電子探針和幔源巖石包體研究表明,中國東部巖石圈在160~100 Ma時期發生了巨量的減薄[31-33]。古老的巖石圈地幔被年青的、較富集的巖石圈地幔所代替,具有大洋橄欖巖成分的演化特征,但不是俯沖至大陸邊緣下方的大洋橄欖巖(虧損的巖石組合)[1,8,22,34],可能反映了大陸下方新生代巖石圈地幔作用的過程。一些學者對中國東南沿海陸內裂谷盆地的研究揭示了東南沿海和南海北緣火山噴出巖的存在[35-37]。隨著巖石學研究文獻的積累,似乎反映了南海深部地幔柱作用的分量是必然存在的。鄧晉福等[38]指出,是東亞大陸下存在的三個地幔柱形成了南海、日本海、鄂霍茨克海這三個邊緣海及其西部大陸內相應的大面積新生代裂谷玄武巖;李思田等[39]基于對北部灣盆地、鶯歌海盆地、瓊東南盆地和珠江口盆地第三紀以來的構造-沉積充填、熱及深部背景的認識,也指出南海為主動陸緣擴張,地幔柱及側向地幔流是今后探討南海及其邊緣盆地的形成演化、深部背景時的首選。
根據地幔熱活動的構造和力學來源,一些模型已經用于揭示這些盆地的構造演化史,這些模型大致可以分為如下幾類。
(1)熱點和地幔柱模型。
Castillo等[40]建立并被后來學者[41-45]發展的“熱點和地幔柱模型”可以理解為熱泡模型或者熱區模型。熱泡模型或者熱區模型[46]的實質是地幔柱模型的一種變體,沒有著重強調熱物質的來源。鄢全樹[47]依據地震層析成像結果,認為海南島周圍之下存在地幔柱,近垂直從淺部向下穿越660 km界面,并延伸到1 900 km。南海及周邊地區分布有一定量的新生代堿性玄武巖都與這個地幔柱有關,南海的形成也和這個地幔柱有關。鄢全樹[47]解釋的地幔柱具有深源(非660 km來源)的特點,熱泡模型或者熱區模型[46]則隱含了熱泡的來源可深可淺,這里有兩個可能,可以描述為“深源熱點論”和“淺源熱點論”。地幔柱模型可以理解為劇烈的活動,而熱區模型可以理解為相對緩慢的活動,把這些觀點進行放大則可以出現“深源幔柱”“淺源幔柱”“深源熱區熱泡”“淺源熱區熱泡”四種理論組合。
(2)軟流圈擠出牽引模型。
鄧晉福等[33,38]認為東亞大陸下存在的三個地幔柱,即由于軟流圈的側向擠出牽引形成了南海、日本海、鄂霍茨克海這三個邊緣海及其西部大陸內相應的大面積新生代裂谷玄武巖;青藏的碰撞導致軟流圈物質向東南逃逸。Flower等[48]提出深部軟流層向東擠出為主導,并帶動了巖石圈塊體向西太平洋方向的運動。Tamaki[49]進一步認為側向擠出的軟流層可推動俯沖板片的后退導致邊緣海的擴張。龔再升等[50]和李思田等[51]認為南海諸盆地的形成與地幔柱及側向地幔流有關,認為地幔柱引起的局部對流及底部摩擦力導致的大規模伸展可以解釋南海諸盆地在早第三紀同期伸展的構造現象。謝建華等[52]應用數值模擬方法分析,認為青藏碰撞引起物質大量向南擠出,在南海產生了S-N向拉張,導致南海開裂。莫宣學[53]認為(6 Ma~近代),由于印度和歐亞碰撞誘發的軟流圈地幔流及深部地殼流動,導致火山活動向著高原的北西、北東-東、南東三隅遷移,遷移“通道流”導致南海打開,這種“通道流”也必然有火山巖的活動作為指示和證據,如中國東部鈉質和西部鉀質巖省界限也到達了奠邊府斷裂帶附近或與此有關。文獻[26]的觀點也屬于此類。
軟流圈擠出類模型提供了一種軟流圈大幅度水平運動作用于巖石圈的模式,有一定的啟發意義,但并不是南海形成的主因,而是軟流圈擠出也可能是重要的地球局域動力學模式。
(3)與板塊俯沖有關的區域性地幔柱。
Fukao等[54]在南海深部發現低波速異常區,認為是源于400 km的地幔熱物質上涌。Maruyama[55-56]將其解釋為與板塊俯沖有關的區域性地幔柱,認為俯沖物質在670 km處積累、物質倒轉、放熱,引起地幔柱形成。區域性地幔柱成因的解釋往往存在著爭議。關成堯[57]的模式考慮了區域性地幔柱的影響,該類地幔柱就屬于與板塊俯沖有關的區域性地幔柱。與板塊俯沖有關的區域性地幔柱可以理解為是“淺源幔柱”,與板塊俯沖無關的地幔柱可以理解為“深源幔柱”,這兩種幔柱的存在性得到過論證甚至證實。
1.1.3 陸緣伸展擴張模式
Hamilton[58]認為在中白堊紀以前華南陸緣為安第斯型火山弧,晚白堊紀轉為被動陸緣,南海南部的主要微陸塊是從中國大陸裂離。李四光[3]認為地球自轉扭動形成新華夏系第一沉降帶(包括南海)。郭令智等[59]認為南海形成于燕山期,歸屬于東亞安第斯型陸緣地塹系。劉昭蜀等[60]和中國科學院南海研究所[61]提出的“陸緣擴張”觀點認為南海是在總的區域擠壓應力場下地幔向大洋方向蠕散導致陸緣斷裂、解體形成的。陳國達[62]明確指出“陸緣擴張”是中國東部陸殼拉伸的主要構造作用,徐義剛等[63]認為南海的形成是巖石圈自北向南主動伸展擴張導致華南大陸邊緣裂解的結果。
1.1.4 大西洋型海底擴張模式
Ben-Avraham等[19]、Taylor等[64-65]、姚伯初等[66-67]通過南海磁異常條帶的研究,認為南海是海底擴張作用形成的“大西洋型”邊緣海盆地。所謂“海底擴張作用形成的大西洋型邊緣海盆地”,筆者認為可以理解為沒有發生俯沖作用的海底擴張導致的盆地,這類觀點的特點主要是“剔除”了俯沖帶的影響,認為是非俯沖影響區的地幔活動導致的海盆擴張,或者進一步說南海的擴張中心是“大洋中脊”。
1.1.5 巖石圈延展模型
Chung等[37]提出“巖石圈延展模型”屬于主動延展模型,延展過程中應力得以釋放,應力釋放導致盆地的形成。盆地的形成可以和應力釋放相伴生,但是,究竟應力釋放和盆地形成之間是什么樣的因果關系還不好確定,并且,應力釋放導致成盆的能力是非常有限的,一般是在造山帶內存在巨大重力位能的條件下能夠產生山間小型盆地,一般不會產生裂谷,更無法形成南海海盆這樣大尺度的裂陷型盆地。關成堯等[68]提出了南沙海域火山侵入伸展幕,認為南沙海域巖石圈的火山侵入導致了盆地的伸展。可以認為文獻[68]含有巖石圈主動延展的機理。當然,文獻[68]的“延展”只是南沙海域盆地群體系內的延展作用,并不是西南次海盆的延展;同樣,文獻[68]的認識也可以用于南海北部的巖石圈延展,其討論也涉及了南海北部的問題。火山侵入導致地殼延展進而導致盆地的延展也是值得重視的模型。Chung等[37]所提的巖石圈延展模型從某種意義上可以理解為大區域的應力釋放(隱含大區域的高差和重力位能)導致的延展,否則就無法解釋巖石圈延展的動力學屬性。關成堯等[68]提出的南沙海域火山侵入在動力學上更好理解,但是并不適用于盆地群的尺度。
1.1.6 印度洋俯沖帶控制的弧后擴張成因
朱炳泉等[28]最初從地球化學的角度提出南海火山與印度洋有關,認為南海的打開同西太平洋板塊的消減不相關,從某種程度上提示可能同印度洋俯沖帶有關。Komiya等[69]研究了菲律賓海、南海一帶俯沖帶及地幔含水分布情況,認為含水地幔和消減帶殘片可能是南海地幔柱活動的證據。關成堯[57]總結古地磁數據,認為新生代華南大陸北移500 km,并根據前人地震層析成像結果,建立俯沖帶前緣兩層對流模式,認為俯沖帶前緣兩層對流導致俯沖帶影響范圍前伸達1 000 km,提出南海是爪哇俯沖帶控制下的弧后擴張邊緣海。該模式對地幔對流刻畫不足,俯沖帶解釋具有一定的多解性,其正確性還需深入探討,這種模式的好處是能夠一定程度上解釋朱炳泉等[28]所闡述的南海北緣、臺灣、東南亞的南部和東部諸地區的新生代火山巖普遍親岡瓦納的問題,并且能夠解釋南海擴張中心與太平洋俯沖帶相垂直的問題,這一點也值得關注。
1.1.7 亞丁灣式洋脊漸進式擴張模式
李家彪等[70-72]提出了亞丁灣式洋脊漸進式擴張模式,該模式隱含的觀點是力源來源于西太平洋擴張脊擴張力,和大西洋型海底擴張模式及“三叉點”模式有些類似,但這里隱含的“三聯點”觀點的擴張解釋能夠化解與南海擴張方向的矛盾。主要難點是目前還難以找到南海擴張中心是大洋中脊的證據,更難以在西太平洋找到和南海擴張時間(32~17 Ma)[64-65]相近的古擴張中脊的證據,否則南海的局部擴張洋中脊就成為孤立的事件,因此,該模式主要作為在西太平洋17 Ma之前存在古洋中脊的證據。
1.1.8 山根拆沉導致的誘發海盆擴張
劉海齡等[73]提出“山根拆沉誘發海盆擴張”模式,該模式隱含的觀點是力源在南海巖石圈自身,在南海中生代造山帶存在山根,在新生代發生拆沉,該模式是基于對南海中生代造山帶的認識基礎上提出的,這和中國東部巖石圈在160~100 Ma時期發生了巨量的減薄,以及范蔚茗等[31]、鄧晉福[33]的觀點也有一定的一致性和關聯性。目前山根拆沉的巖石學證據尚缺失,另外,在新生代早期南沙盆地的形成范圍很大,而新南海的范疇相對較小,這種局部尺度的拆沉和整個南沙、西沙32 Ma前的相對穩定的沉積之間不容易契合,在時間上也不容易契合,并且,由于新生代早期,古南海可能存在著向南俯沖到加里曼丹島之下的俯沖,而新南海的位置發生在俯沖帶之后,這種沒有地幔干擾的俯沖帶后緣的山根拆沉模式并不常見。有矛盾并不是說該模式缺乏生命力,拆沉模式建立了中生代巖石圈稟賦對新生代南海的影響,這種聯系是可貴的,廣泛研究的巖石圈破壞觀[33]也需要在南海探討其可能性[28],也值得理論界展開系統研究,并對比南海巖石圈減薄破壞和克拉通區減薄的差異性。
劉海齡等[73]的“山根拆沉”是基于對南海中生代[74-76]的研究展開的,并和劉海齡等[77]提出中生代晚期“古雙峰-筆架造山帶”的概念有所聯系。邱燕等[78]認為晚三疊紀-白堊紀華南大陸南緣發生了8次海侵,這些活動在南海的中生界應該會有反應,然而南海的中生界研究依然很薄弱,這些密集的海侵還有待于和周邊盆地進行系統的對比。陳國達[79-80]認為中國東南沿海和南海北部陸緣在中生代晚期為一造山帶,盧華復[81]則認為屬于華夏型后地臺造山帶或燕山期閩臺微大陸碰撞的碰撞造山帶。姚伯初等[82]認為南海北部陸緣在中生代晚期曾形成具有巨厚陸殼和巖石圈根的造山帶,而且曾形成一個具有高大而寬闊山系,并具有巨厚陸殼和巖石圈根的造山帶。根據地球化學數據,230~190 Ma和165~150 Ma是華南大陸邊緣的兩期重要的陸內造山、巖石圈增厚時期[82-83]。近些年對南海,尤其南海北部中生代盆地結構資料迅速增多,結構認識也有所加強[84-85]。對于盆地結構的認識是了解南海盆地中生代造山帶繼承關系的關鍵要素,這些結構的揭示也是南海理論發展的重要保障。
被動擴張類觀點也可分為兩類:與印度板塊-歐亞板塊碰撞相關;與太平洋板塊相對歐亞板塊的切向運動相關。
1.2.1 碰撞—擠出—逃逸模式
文獻[86]、文獻[87-89],以及文獻[90-93]傾向認為巖石圈板塊本質上是剛性板塊,變形集中在板緣,南海是位于滑移帶(紅河斷裂帶)末端的拉分盆地,其形成與印度和歐亞板塊碰撞所造成的印支地塊側向滑出有關。Tapponnier[87-89]的“碰撞—擠出—逃逸模式”一度影響很大,甚至有些學者認為這種模式解決了青藏的所有主要模式問題。與Tapponnier[87-89]的“碰撞—擠出—逃逸模式”相對的是以England等為代表的學者[94-99]強調青藏及圍區變形是一種薄的黏性席體,內部變形均勻,青藏高原匯聚主要由內部收縮和地殼增厚所吸收,地殼物質向東逃逸所占匯聚量不大,向東擠出的物質流很少影響到東南亞和中國東部。
England等[94-98]的黏性席體模型和Tapponnier[87-89]的“碰撞—擠出—逃逸”模式形成明顯的理論“對峙”。筆者認為England抓住了巖石圈的黏性性質,而Tapponnier抓住了巖石圈的運動性質,兩者的理論“對峙”并不意味著兩者是“零和”的和“互斥”的;Tapponnier的擠出—逃逸圖景提供了豐富的動力想象,而England的黏性席體則在Tapponnier的整體運動圖式下吸收了相當數量的變形;England的黏性席模型是對Tapponnier整體運動圖式的局部微調和補充,兩者都有可取之處。如何應用Tapponnier宏觀圖景和England模型加以協調修正值得學界考量。
1.2.2 “東亞陸緣超級剪切”動力學模式
周蒂等[100]提出“東亞陸緣超級剪切”動力學模式,將特提斯域分為西段(印度部分)、東段(澳大利業部分)兩部分,這兩段連同西太平洋構造域形成競爭的三大體系,三大體系競爭、聯合影響變換使得東亞陸緣巖石圈交替承受“左行壓扭”和“右行張扭”超級剪切應力場的作用,導致南海等邊緣海的張開或關閉。筆者認為周蒂的“東亞陸緣超級剪切”模式是對Tapponnier“碰撞—擠出—逃逸”模式的一種系統的應用和發展,超級剪切就是“超大剪切”之意。
1.2.3 馬尼拉走滑斷層觸發
Tamaki[49]認為馬尼拉海溝大約在5 Ma以來才變為俯沖帶,之前為大型的走滑斷層,該條斷層的走滑作用可能觸發了南海的擴張。筆者認為,如果要實現該條斷層的走滑作用觸發南海擴張,就需要走滑斷層的各個作用位置有很大的差異,并且走滑斷層的尺度應該遠大于被動拉張的裂陷本身的尺度。
1.2.4 歐亞板塊東緣新生代右行走滑拉分
許浚遠等[101]、欒錫武等[102]認為南海是歐亞板塊東緣新生代右行走滑拉分盆地,其動力來源于太平洋板塊的相對運動。許浚遠[101]的走滑剪切提供了較為豐富的歐亞板塊東緣新生代右行走滑信息及斷裂模式,從幾何學的角度講是值得重視的,從運動學的角度講,這種剪切行為也不排除曾經發生過類似的運動,但這些運動歷程和太平洋的整體板塊運動的序列并不能很好地對應。由于夏威夷—帝王海山鏈43 Ma發生改向[103],從動力學的角度來講,這種大規模的剪切似乎在夏威夷—帝王海山鏈43 Ma之前更加偏北向的運動,而43 Ma之后這種趨勢可能難以繼續存在了,南海的擴張主要在32 Ma之后,在時間方面和南海的擴張不對應,這似乎暗示:許浚遠的右行走滑拉分行為如成立,或者可以和“古南海”的擴張相關性更好一些,這一點也值得深入地思考。
1.2.5 古南海向南俯沖的拖曳力模式
欒錫武等[102]經過綜述南海主要動力模式之后,提出了地幔流流動和古南海向南俯沖的拖曳力雙重作用下導致新南海的打開,這里面含有“古南海向南俯沖的拖曳力導致南海海盆打開”的思想,該模式最近幾年逐漸得到關注。俯沖帶拖曳力是否是板塊驅動力目前尚存在較多爭議,更不能解釋古南海俯沖帶為何不在加里曼丹及巴拉望島下部斷離或者拉張,而是在南海北部拉張,也無法解釋南海擴張中心向南跳躍的現象。
1.2.6 基于構造物理模擬的巖石圈旋轉拉張模型
文獻[104-107]基于構造物理模擬建立了巖石圈旋轉拉張模型,巖石圈的旋轉拉張模型產生的斷裂及地貌與南海的幾何學實際情況較為接近,在運動學上也是接近的,但是這種模式在巖石圈的動力方面解釋遇到了問題,尤其旋轉動力的來源還不能作出很好的解釋。
1.2.7 繼承性NNE向走滑斷層控制的斜向擴張
文獻[108-110]等關注到南海存在NNE向走滑斷層,并建立后續擴張和NNE向走滑斷層之間的聯系,這種模式從某種角度來理解也有一定的特別之處,雖然并未系統討論斜向擴張的力學機理,但這種斜向擴張還是比較新穎的思路和理念,需要引起重視,這個問題也涉及南海南北各個地質體在擴張前的連接關系,還需要根據盆地的解析關系系統地解析對比明確后方能確定南海的擴張方向,文獻[108-110]觀點的拓展性價值在于進一步引出一系列問題,即南海南北地體對比的“南北正對”“北西向斜對”“北東向斜對”等問題,同時也需要研究南海地體群之間在南海擴張發展的各個階段是否存在伸展方向的變化。是三個對接關系“三選一”還是存在各種關系“輪流值班”的問題尚待進一步研究。
傳統的南海研究[8,22,111]等都未對以上模式在動力方面的邏輯關系進行全面總結。文獻[22,52,112]認為南海成因爭議的焦點主要集中在其形成演化動力學機制上,主要有三種觀點:①印度與歐亞板塊碰撞擠出成因說;②地幔上涌成因說;③太平洋板塊俯沖成因說。根據側重動力來源還可以細分。合理的動力學模式應該建立在充分考慮周邊板塊相互作用的地質過程及對南海地質結構有正確的認識之上。筆者認為,這些研究中,有一些觀點有明確動力學傾向性,可以作為代表性的觀點,南海研究的動力學研究之邏輯分類及關系如表1所示。
南海擴張的動力學過程可分為主動擴張和被動擴張兩大類觀點,主動成因主要是10種,被動成因有7種,涉及代表性觀點20個,這是南海研究日趨成熟的表現,未來將會逐漸觀點融合發展,被動類觀點也可分為與印度板塊—歐亞板塊碰撞相關以及與太平洋板塊相對歐亞板塊的切向運動相關兩大類。從此觀點可見,南海究竟是主動成因還是被動成因這一問題還沒有解決,從發展的脈絡來看,主動成因有占優勢的趨勢。縱觀這些主力觀點,每一觀點都能合理解釋一些宏觀地質現象,也都與另一些地質現象相悖,還需要進一步修正、發展或用新的資料來驗證。

表1 南海研究的動力學研究之邏輯分類及關系
綜上,可以隱約地感受到不同時代南海研究的主要思想及其運動變化。
2.1.1 “中生代”擴張到“新生代”擴張的演變

2.1.2 “地臺”“古地塊”觀點向“裂陷盆地”觀點的演變
多旋回學說[4]對“南海地臺”的劃分,將整個南海化為地臺的解釋,考慮了南海相關地塊的陸殼屬性,南海地臺并非新生代的地臺,最近數十年的研究,逐漸深化認識到南海主要是新生代為主的盆地,其主要的物質是新生代的產物,而中生代的物質研究因為難度大而逐漸被淡化,“南海地臺”的劃分是槽臺學說指導下的理論產物,有更大的歷史穿透度。總體來說,“五大學派”時期的研究方法基本是粗線條的構造單元劃分為主要考量,歷史穿透度很大,而現代的研究多以盆地內部的變形、基底、巖石年代為主要手段,研究細化,以能夠研究和證實的東西作為主要依據,在歷史上弱化了中生代的問題。
2.1.3 被動為主向主動為主的演變
綜合上文所提文獻,主動被動成因在歷史各個階段均有不少闡述,但是,這些年逐漸出現了對被動模式質疑[57,116]增多的現象。雖然南海成因模式在整體上存在被動為主向主動為主的演變,但就被動模式本身對于外圍環境與南海形成之間的聯系還是需要繼續加深研究。這種主被動關系,既涉及印支半島和南海的主被動關系,也涉及南海主動因素和外圍區的主被動關系,南海及圍區有幾十個盆地,其研究要充分考慮相關盆地形成過程的動力學聯系[117]。
2.1.4 弧后擴張觀點演變
隨著俯沖帶研究的深化,俯沖帶的太平洋弧后擴張也經歷了“菲律賓海俯沖帶弧后擴張”“西太平洋弧后擴張”“西太平洋俯沖帶的后退擴張”等幾個主要的發展時期,并且“印度洋弧后”的觀點也在發展之中。
(1)主動的觀點主要關注南海區域下部巖石圈的先天稟賦,在資料不足的基礎上提出一些“假說性”模型,這類觀點未來的方向在于巖石圈本身的結構和巖石學的繼續研究。
(2)被動類觀點主要關注南海和外圍環境之間的聯系,這是這類模式的主要優點。
(3)從這些觀點來看,前人的假說大致考慮了南海海域研究的地幔軟流圈屬性、俯沖帶相關屬性、巖石圈物質屬性、巖石圈破裂屬性、地球化學的親緣屬性,并在擴張中心的幾何形態方面考慮了和俯沖帶之間的關系,并從槽臺學說逐漸進化為板塊構造觀點。在外圍環境方面則考慮的外圍區域走滑對南海地區的牽引問題以及和青藏之間的關系問題。
2.3.1 歷史穿透度應加大
隨著對南海深部研究的加強,對深部構造層可能存在聯系方面近年來有一些可參考的大地構造條件或模式[118-121],對南海北部中生代研究得到加強,并且積累了數量可觀的文獻,南沙海域中生代研究則依然比較薄弱,中生代屬性方面的認識會逐漸加深。
2.3.2 研究方法多元化、精細化
隨著中國近些年對海洋關注的加大,隨著南海研究的逐漸深入,研究方法會逐漸完善而趨于多元化,研究內容會逐漸趨于精細化。
2.3.3 繼續爭議,并逐漸走向學說融合
雖然,從南海的觀點系列及其發展來看,南海的相關觀點逐漸走向了成熟,但整體來說還處于學說逐漸增多,各個學說之間缺乏融合的早中期階段,目前還沒到隨意否定某類學說存在價值的階段,未來各類學說的數量還會進一步增多,爭議還會進一步加大,而各個觀點之間的融合發展和證據還期待進一步的發展。南海的擴張涉及的每一觀點都能合理解釋一些宏觀地質現象,也都與另一些地質現象相悖,還需要進一步修正、發展或用新的資料來驗證,這是南海研究日趨成熟的表現,未來將會逐漸觀點融合發展。
2.3.4 與周圍地塊之間關系、盆地之間關系的響應事件序列之間展開研究
南海構造演化事件序列還缺乏深入的研究,需要確定東特提斯新生代的重大事件和響應中心,需要以事件為中心,加強構造、沉積方面的對比,確定主要構造“變動”期的事件及傳播方向。中生代的事件序列也需要逐漸關注。
2.3.5 定量化研究
未來的研究,定量化會成為一種趨勢,要研究南海擴張主被動成因模式及與周圍地體之間關系,確定圍區地體群和南海之間的關系,確定各種被動關系所起到的作用,定量化研究手段的引入是必要的,這種定量化既包含解析構造學領域的過程描述定量化,也包括定量的力學計算,各類模式的定量化力學可行性研究有必要開展。
2.3.6 和巖石圈結構的契合
李家彪團隊[70-71,122]和任建業等[123]近些年的工作加強了對南海巖石圈結構的研究。其中,董東東等[122]提出了“伸展拆離”模式,任建業等[123]的研究也突出了“伸展拆離”結構,“伸展拆離模式”雖然不能成為南海形成的獨立動力學模式,但其大規模的伸展拆離模式似乎說明南海原有巖石圈結構,未來這種巖石圈的結構和動力學模式之間的關系是值得深度重視的,在這方面理論界還較少關注。
2.3.7 和南海演化過程的契合
和南海演化過程的契合也是重要的關注點,如關成堯等[68]提出的“伸展幕”似乎在總體上可以支持劉海齡等[73]的“山根拆沉說”,巖石學證據[33]還需要與此相聯系。每個學說大致都可以和自己關注的部分南海演化特征契合,但對于能夠總結歷史文獻并概括南海整個演化過程的文獻仍屬于缺乏狀態,未來更加能夠解釋南海形成要素的模式需要和南海的全過程契合。并且,南海的打開可能涉及主動和被動的多要素甚至多模式參與,需要根據全過程確定一套解釋能力更強的“(動力學)模式序列”。
2.3.8 未來模式需要解釋的問題
一個更加合理的解釋模式需要至少能夠解釋以下一些南海相關的基本現象:①擴張中心的近WE向與西太平洋俯沖方向的矛盾;②朱炳泉提出的東南亞巖石43Ma轉親岡瓦納[33,124]的問題;③董東東等[122]提出的“伸展拆離”的巖石圈結構屬性,需要從巖石圈結構的研究對南海成因模式進行深化。這三個容易產生矛盾的問題分別是擴張脊幾何學和俯沖幾何學關系、巖石學屬性變化與外圍環境關系、巖石圈及上載盆地的幾何學與動力模式及外圍環境的關系。
2.3.9 主動模式和被動模式的契合是未來研究的重要目標
主動模式大多考慮本區的歷史,而被動模式考慮外圍條件[125],外圍條件也是隨著時間的推移而運動變化的,需要根據“中新生代南海演化全過程”確定一套解釋能力更強的聯系主被動關系的“(動力學)模式序列”,這是一套更加綜合的目標,這套綜合解釋的出現必將以前人有代表性觀點的融合為基本的支撐。
從前述討論來看,南海與周圍地塊之間主被動關系研究、東南亞盆地群響應序列之間對比、巖石圈與盆地過程描述定量化研究是未來的主要趨向和必由之路。以這些細節的定量研究支撐動力學成因的認識,以諸多成因解釋的綜合指導細節研究,各種模式的動力學對比與定量評價檢驗也是非常必要的。
(1)每一個重要區域的研究都會產生至少十數種重要的學說,南海也是如此。
(2)南海擴張的動力學過程可分為主動擴張和被動擴張兩大類觀點,主動成因主要是10種,被動成類主要有7種,涉及代表性觀點20個,這是南海研究日趨成熟的表現。
(3)每一觀點都能合理解釋一些宏觀地質現象,也都與另一些地質現象相悖,還需要進一步修正、發展或用新的資料來驗證,這是南海研究日趨成熟的表現,未來將會逐漸各類觀點融合發展。
(4)主動被動的契合是未來研究的重要目標,應加大巖石圈結構學和巖石發展史的研究,并充分考慮外圍被動因素,融合南海的發育歷史,以盆地解析的定量化為基本依托,展開南海及圍區數十個盆地的系統對比,并將中生代南海的巖石圈稟賦及歷史融于其中是南海成因模式研究的重要方向。