从华南大陆到南海：在海陆变迁“经典地区”探索科学前沿

新华社 2017-03-27

　　人杰地灵的华南，不仅在我国社会经济发展中具有极其重要地位，在地质构造演化历史上也得天独厚，是科学家们认知大陆演化过程、创新大陆地质理论的“经典地区”。

　　正在“决心”号上参加第三次南海大洋钻探IODP367航次的黄小龙研究员，来自中科院广州地球化学研究所，多年来一直致力于大陆岩石圈组成、结构与演化的相关研究，尤其是华南大陆岩石圈演化过程的研究。

　　“华南陆块是全球新元古代以来地质演化历史最复杂的地区之一，大规模的晚中生代岩浆活动是华南地质最显著的特征，但大规模岩浆活动的动力学机制一直存在争议。”黄小龙介绍说，“科学家们最关心的问题是：这是否与太平洋板块的俯冲有关？如果有关，为什么太平洋西岸没有形成像太平洋东岸那样的安第斯型造山带？为什么濒临西太平洋俯冲带的华南大陆，在中生代表现为陆内再造？为什么在此后的新生代，又出现了大量的盆地及边缘海？”

　　自上世纪六十年代以来，板块构造理论成为固体地球科学的最重要基石。但经典的板块构造理论，无法解释华南大陆极其复杂的地质演化动力机制。为了探索科学之谜，黄小龙从华南大陆来到了南海。

　　“这是因为南海作为独具特色的新生代边缘海，其形成和演化过程与周缘板块活动过程密切相关，特别是与华南大陆的陆缘裂解过程有关。”黄小龙解释说，“南海位于欧亚、西太平洋和印度-澳大利亚板块的交汇处，几乎经历了从陆缘裂解到海底扩张、再到俯冲消减的一个完整的‘威尔逊旋回’，是研究各种类型板块构造活动的最佳场所。”

　　板块构造理论认为：在地球漫长的岁月中，海陆不断变迁，经历着“分久必合、合久必分”的历史过程。加拿大科学家威尔逊最先注意到大洋开启和闭合的不同发展趋势，将大洋盆地的演化过程归纳为“萌芽-幼年-成熟-收缩-结束-大陆碰撞造山”六个阶段，被称为“威尔逊旋回”。其中，前三个阶段显示大洋的开张和生成，后三个阶段代表大洋的收缩和关闭。

　　“南海是全球少有的几个、完整地保留了扩张前大陆地壳基底、扩张期洋壳、扩张后中央火山链、洋壳俯冲消减岛弧带的大陆边缘海，非常难得。通过研究南海的形成与演化过程，我们可探索一系列国际前沿的科学问题。”黄小龙说。

　　这些科学问题包括：从华南大陆岩石圈裂解演化到南海打开，所受控的深部动力学机制是什么？从陆缘张裂到海盆扩张的构造转换，经历了怎样的过程？地球深部地幔与浅部岩石圈之间的相互作用关系是什么？经历了怎样的物质循环过程？

　　2014年，黄小龙曾经参加我国科学家主导的第二次南海大洋钻探IODP349航次。在那次钻探中，“决心”号首次成功钻取南海西南次海盆、东部次海盆的沉积岩，以及南海停止扩张之前形成的、“最年轻的”洋中脊玄武岩样品。

　　“经过航次后深入的岩石学、地球化学研究，我们意外地发现，南海西南次海盆和东部次海盆的洋壳成分有明显差别，这说明两个海盆的演化历史和深部地幔成分并不一致，给人很多科学猜想。”黄小龙说，“如果此次大洋钻探，能够成功钻取到南海北部的洋中脊玄武岩样品，就可以获得南海最初打开时的初始洋壳信息。与349航次钻取的玄武岩样品进行对比研究，不仅可以相对完整地认识南海海盆扩张历史，同时也可进一步认识华南大陆边缘的岩石圈演化过程。”

　　目前，从华南大陆的陆缘裂解到南海形成与演化的相关研究，还成为在国际地球科学领域的前沿热点。深入研究南海地质成因和构造发展史，不仅可为研究华南大陆演变过程、全面认识东亚和西太平洋构造及大陆边缘盆地演化，提供科学依据；还对研究全球板块构造格局演变、创新大陆地质理论，提供重要的科学机遇。