郯庐断裂带是存在于我国东部人口稠密区的一条呈北北东走向的陆地板块断裂带,7级以上强地震常发生在此断裂带。下图列出了自1597年以来郯庐断裂带中段及附近地区发生的7级以上的地震。
表1. 郯庐断裂带发生的几次超过7级的地震 | ||
发生时间 | 发生地点 | 地震震级 |
1597年10月6日 | 渤海中部 | 7.5级 |
1668年7月28日 | 山东郯城 | 8.5级 |
1888年6月13日 | 渤海湾 | 7.5级 |
1969年7月15日 | 渤海中部 | 7.4级 |
1975年2月4日 | 辽宁海城 | 7.3级 |
1976年7月28日 | 河北唐山 | 7.8级 |
郯庐断裂带北起俄罗斯境内,进我国黑龙江边的肇兴县,过东北三省、经渤海、山东郯城、江苏宿迁、安徽庐江、嘉山,至湖北长江北岸的武穴。在我国境内长达2400公里,宽度从几十到200公里。在我国境内可分为3段:辽宁省昌图以北为北段,延伸约800公里;从昌图跨渤海至安徽的嘉山响水为中段,中段以渤海湾为中心向西北突出,全长约1200公里;南段从嘉山向南延伸到长江北岸的广济,全长约650公里。中段地质活动最活跃,也是历史上发生7级以上地震最多的一段。
现在学界对郯庐断裂带的形成主要以板块运动为依据。我认为这只是注意到了大地表面的地形变化,并没有注意到这些运动的动力来源。把地壳划分为不同板块是对的,但板块本身并不能产生动力。有人认为在大洋的洋脊扩张为洋底板块提供了动力,这也难以令人相信。半个洋底的面积有数万平方公里,厚度有六到十几公里,其重量可想而知,要想使它运动,需要多大的推力?从洋脊裂缝中上涌的岩浆遇到海水会降温并体积收缩,不但不会对两边产生推力,还会对两边的岩石产生拉力。所以洋底扩张是种现象,决不是产生板块运动的力源。
前几年我就提出,板块运动就像春天黄河开凌时漂浮的浮冰,浮冰的运动是由于底下流动的黄河水。地壳之下是莫霍面,莫霍面实际上是软流层之上的轻流质岩浆层。组成地壳的板块实际上是漂浮在轻流质岩浆层上面。板块运动的动力来自轻流质岩浆的流动。
处于莫霍面的轻流质岩浆来源于下方的上地墁物质的重力分化。上地墁为半固态物质,在重力和高温作用下发生着重力分化(也可称为密度分化)的化学反应。水等易挥发物质不断产生,这些易挥发的轻物质将上浮,其它剩余物质密度增大将会下沉。这种发生在上地墁中的密度分化在全球各个地方都在发生。这些热的轻物质岩浆上浮到地壳的底面时受到阻挡而积累,形成易于流动的莫霍面岩浆层。莫霍面岩浆流与地面上的水流刚好相反,它总是向高处流,向压力小的地方流。
越靠近大洋中心,往往越深,洋底板块的底面也越深,越靠近两岸越浅。洋底之下的莫霍面岩浆总是从洋脊向两岸流,因此就像黄河开凌时的浮冰,启动了大洋板块的漂移。同样,大陆之下的上地墁也产生不断上浮的莫霍面岩浆流。大陆像漂浮的冰山,上方越高,底下部分就越深。因此,大陆底下的莫霍面岩浆流的总趋势是从内陆流向大陆的边缘。不像洋底板块,大陆中部地壳往往较厚,不易被拉破。东非大峡谷可能上被拉破的少数例子。
大洋和大陆板块底下的莫霍面岩浆都流向洋陆交界处。太平洋西部板块之下的莫霍面岩浆向西偏北流动,遇到日本和台湾的断层,通过地震和火山进行释放。因此,我国郯庐断裂带的北段和南段由于日本和台湾的阻挡,地震活动明显减弱。而在日本和台湾之间,来自西太板块之下的莫霍面轻流质岩浆对郯庐断裂带的中段产生明显的重大影响。它使中段断裂带在渤海湾处向西突出,并且产生一种向西北方向的推力。在中段与南段的交界处,即安徽的嘉山,还发现了断裂带的横向错位。错位表明自从郯庐断裂带形成后,中段已经明显西移。
另一方面,印度板块在向东北方向运动,并插入青藏高原之下。在底下的印度板块像推土机一样,推动底部的莫霍面轻流质岩浆向东北推进,拱起了我国的青藏高原、黄土高原和内蒙古高原。三大高原仍有向东北方向移动的趋势,当然,离青藏高原越远这种板块移动的速度就会越小。郯庐断裂带的西北部陆地受三大高原东北向运动的影响,仍有向东北移动的趋势。郯庐断裂带两边受力不同,必产生水平滑动。据测定,现今的郯庐断裂水平滑移速率约为2.2 毫米/年。
因此,来自大洋和陆地的两股莫霍面岩浆流汇集到莫霍面最高的地方,也即莫霍面的山脊处,构成了郯庐断裂带。郯庐断裂带是我国大陆板块与西太板块,在各自上部板块与下部的莫霍面轻流质岩浆流的共同作用下形成。