基本介紹
- 中文名：拆沉作用
- 外文名：delamination
- 提出者：伯德（P.Bird）
- 提出時間：1979年
簡介,形成機制,識別標誌,地球物理學標誌,岩石學標誌,地球化學標誌,動力學意義,
簡介
拆沉作用（delamination）由伯德（P.Bird）於1979年提出，其原意指岩石圈地幔因軟流圈侵入而與上覆地殼剝離的過程。經後來的研究，目前一般理解為在板塊匯聚地區岩石圈因擠壓而縮短、增厚，使等溫面下移。深部岩石圈根因變冷而重於周圍地幔，導致在重力上失穩、拆離並沉陷到下伏熱地幔中並被後者置換。因此它發生在後造山階段，有拆離和沉陷的雙重含意。岩石圈地幔被熱軟流圈所取代將引發快速的均衡回跳，並使地表的構造體制從擠壓狀態變為伸展狀態，導致造山帶坍塌和造山侵蝕作用的發生。
形成機制
拆沉作用應泛指由於重力的不穩定性導致岩石圈地幔、大陸下地殼或大洋地殼沉入下伏軟流圈或地幔的過程。其中，重力不穩定性是拆沉作用的驅動力，其直接結果是造成岩石圈地幔和下地殼沉入軟流圈，熱的軟流圈物質相應上涌至地殼下部置換冷的上地幔。岩石圈加厚是大陸岩石圈和下地殼拆沉的前奏曲。由於岩石圈的加厚，導致基性下地殼發生變質作用形成密度更高的榴輝岩從而導致重力失穩沉入軟流圈，軟流圈高溫低密度物質上涌，引起大量的岩漿活動、變質作用和山脈隆升等，由於上部低溫高密度物質的快速下沉引起回撤作用可將深部的柯石英以及金剛石等超高壓變質產物帶到地表並使得山脈隆升，重力勢能增大進而發生流動，坍塌最後形成盆地，這是最為普遍的觀點。現代的安第斯山、青藏高原、阿爾卑斯山等正在發生拆沉作用。
識別標誌
由於拆沉作用發生在20～25 km以下的下地殼和岩石圈地幔，並涉及與軟流圈的相互作用，人們對這一過程難以直接觀察。因此，地球物理測深、地球化學示蹤和岩石學研究，輔之以計算機模擬，是獲取拆沉作用信息的主要途徑。
地球物理學標誌
拆沉作用所引發的一系列反應，如岩石圈地幔或岩石圈地幔與下地殼沉入軟流圈、軟流圈物質上涌等都會引發一系列的現象，而這些現象有的可以被地球物理測深所發現。現今，公認的對拆沉作用提供最有說服力的地球物理證據的是Seber等在1996年對地中海Alboran海盆及其周圍摩洛哥北部Rif造山帶和西班牙南部Betic造山帶(兩者均屬阿爾卑斯造山期產物)地震震源分布以及重力異常特徵的研究，他們認為該區岩石圈地幔現今正在發生拆沉作用。
岩石學標誌
軟流圈上升至上地幔頂部和殼幔過渡帶將造成大規模的岩漿作用，岩漿可直接來自軟流圈或由軟流圈對下地殼的加熱，使下地殼產生部分熔融。Kay 等認為岩漿作用產物是記錄拆沉作用的最佳證據，這種證據不僅可保存在年輕造山帶中，而且在古老造山帶中亦可保存下來，同時保存在地殼不同深度水平上。例如，England 等以及Bird 認為在區域擠壓的背景下，青藏高原近期的抬升和東西向的伸展可用拆沉作用解釋，由此帶來的溫度升高足以使地殼和地幔熔融，從而形成該區火山活動和花崗岩漿作用。地震波的衰減和波速的研究表明軟流圈地幔在青藏高原北部已上升至淺部，也支持了青藏高原拆沉作用的假說。科羅拉多高原晚第三紀經歷的隆升、伸展和岩漿作用過程是Bird最初提出拆沉作用的主要依據之一，並用來解釋遠離俯衝帶的大陸內部隆升和大規模的岩漿作用，並用該區金伯利岩和有關玄武岩的噴發時代來確定拆沉作用的時間。
地球化學標誌
被拆沉的下地殼物質無論是榴輝岩或底侵作用或部分熔融產生的殘餘體，它們成分上都是基性的，並且均以富集Eu、Sr和過渡金屬元素（Cr、Ni、Co、Sc、V、Ti）為特徵。因此，拆沉作用的直接地球化學結果就是使地殼整體成分向長英質方向演化，同時使大陸地殼中的上述元素相對貧化。
動力學意義
大陸地殼物質的再循環
以往認為陸緣洋殼沉積物俯衝作用是地殼再循環的唯一機制，但在拆沉模式提出之後，發現拆沉作用所造成的地殼再循環量也是巨大的，雖然目前主要發生在安第斯山脈、青藏高原和阿爾卑斯山脈。然而每次拆沉事件涉及的物質量卻是很大的。拆沉過程在地質歷史某一時期，如超大陸聚合期，可能比現今作用更重要。人們已在某些地幔包體中發現下地殼而不是俯衝沉積物的元素和同位素特徵，這些都是構成下地殼古老虧損麻粒岩的特徵。因此，下地殼的拆沉作用應是與沉積物俯衝作用同等重要的地殼再循環過程。
山脈的隆升、岩漿作用、岩石圈的伸展減薄與盆地的形成
當下部地殼以及岩石圈拆離，向下沉入軟流圈地幔中，引發大規模的軟流圈的上涌，軟流圈上涌會產生減壓熔融產生玄武質岩漿，同時加熱下地殼，使其部分熔融，產生花崗質岩漿。岩漿上涌，一方面引發火山作用，另一方面會使地殼隆升，形成高原和山脈。結果是造成山脈的重力勢能急劇增加，發生流動，最終岩石圈伸展減薄、造山帶垮塌和盆地形成，從而構成一個完整的由山脈至盆地的發展鏈。
造山帶山根的消失和莫霍面的再造
全球大陸地震測深剖面研究的一項重要成果，是發現現今古老造山帶無山根，如我國東秦嶺—大別—蘇魯造山帶、美國的阿巴拉契亞造山帶、科迪勒拉造山帶和北歐的華里西造山帶，在這些造山帶下莫霍面通常是平坦的、強烈反射的。由於切穿了莫霍面上覆地殼傾斜的反射面，因此從構造上講，古老造山帶莫霍面是後期的。而活動造山帶(如阿爾卑斯山脈、庇里牛斯山脈和喜馬拉雅山脈)都具有山根，莫霍面呈大的疊瓦狀，垂直高差達10 km，且莫霍面反射性差。套用拆沉作用的理論可以很好的解釋這一現象：拆沉作用使古老造山帶的山根向下沉入軟流圈中，軟流圈上升至殼—幔邊界，隨後熱向上傳導、散失，軟流圈迅速冷卻，最終將導致莫霍面由先前疊瓦狀改造為後期平坦狀。
超高壓變質體的折返
此前，對於碰撞造山帶中的超高壓變質體，如大別山的含金剛石變質體等，傳統的板塊理論無法解釋150km 或者更深處的物質是如何快速折返回地表的，而拆沉模式可以很好的解釋這一現象。俯衝板片發生拆沉之後，拆沉殘餘的上部板片突然釋重，應力狀態迅速改變，處於深部的高壓超高壓變質岩極可能在很短的時間內折返回岩石圈淺部，甚至是上地殼，加之後期伸展、剝蝕等作用，最終出露地表。
