印度-澳大利亞板塊新生代的運動對歐亞大陸的影響
Parker等(1985)曾編制壹個圖集，顯示了西太平洋和印度洋自晚二疊世(240Ma)以來該地區的構造發展史。其中，他們談到印度洋的發展史時指出，印度洋是從侏羅紀(190Ma)開始發育的。當澳大利亞板塊(岡瓦納大陸)北部邊緣發生了壹次張裂事件，Burma、西蘇拉等地塊逐步開始從澳大利亞板塊裂離，其間開始海底擴張，這就是現代東部印度洋的誕生之始，也是印度洋第壹次海底擴張的開始。隨著這些地塊的北移，東印度洋逐步擴大，其北部的特提斯洋逐步俯沖於亞洲板塊之下。在白堊紀(135Ma)，印度板塊從南極板塊(岡瓦納大陸)分離而向北漂移，其間發生海底擴張，西印度洋逐步產生了，這是印度洋的第二次海底擴張。在印度板塊的北部，特提斯洋隨著印度板塊的北移而逐步俯沖於歐亞大陸板塊之下。大約在50～43Ma期間，北移的印度板塊和亞洲大陸發生碰撞，全球大洋板塊的構造方向發生了較大的調整。太平洋板塊由原來向NNW方向運動改為向NWW方向運動(Uyeda et al.，1973；Hilde，1977)；在43.5Ma前，澳大利亞板塊從南極板塊開始裂離，在兩板塊之間開始發生海底擴張，這壹擴張脊向西北方向延伸，直達非洲西海岸，即印度洋的新擴張脊形成了，這是印度洋第三次海底擴張。在44Ma時，澳大利亞和東南亞之間的海底擴張停止了。印度洋三次海底擴張所產生的洋殼如圖6.2所示，擴張速率變化如圖6.3所示。由圖看出，第壹次海底擴張產生的洋殼存在於澳
圖6.2 印度洋海底年齡(據G.H.Packham，1993)
①1A：M26-M11，155～136Ma，晚侏羅世—早白堊世。1B：M10-A34，136～96Ma，早白堊世—晚白堊世；②A34-A20，96～43.5Ma，晚白堊世—中始新世；③A20-現代，43.5～0Ma，中始新世—現代
大利亞西部和印度尼西亞的南部海域，第二次海底擴張產生的洋殼存在於印度南部第壹次擴張產生的洋殼之南，第三次海底擴張產生的洋殼存在於印度洋中、南部和澳大利亞與南極洲之間的海域。擴張速率以50Ma為界，50Ma之前的第二次海底擴張之速率是逐步增加的，從16cm/a增至21cm/a；50Ma時擴張速率突然減小，到43Ma時減至8cm/a；此後至30Ma時減到7cm/a，並壹直穩定在此速率之中，直至今日。
T.Y.Lee等(1995)根據Muller等(1992)的資料討論了印度板塊和歐亞板塊在新生代的相對運動。他們得出印度-歐亞板塊相對運動的歐拉極之位置如表6.1所示。
圖6.3 印度洋海底擴張速率變化曲線
50Ma前它和歐亞板塊碰撞，擴張速率突然減小；到約28Ma左右，擴張速率平穩
表6.1 印度板塊和歐亞板塊在新生代相對運動的歐拉極之位置
這些歐拉極的位置是根據地球上的熱點位置與印度中部沈積盆地的變形特征(Royer等，1991)而得出的，因此比較正確地表述了印度板塊和歐亞板塊的相對運動。由此他們計算了兩個板塊相對聚斂運動的速率和角度，如圖6.3所示。由圖看出，從晚白堊世到早古新世，印度板塊和歐亞板塊的聚斂速率為170mm/a，是最高的聚斂速率時期，此期間運動方向為NE—SW向；大約在晚古新世(約58Ma)，兩個板塊的聚斂速率突降至110mm/a，方向保持不變；在中始新世時(約44Ma)，聚斂速率又突然下降至60mm/a；聚斂方向在36Ma(早漸新世)時由北東40°改變到北東12°左右，方向更向北壹些；在早中新世中期(約21Ma)，聚斂速率再突降至45mm/a，方向向東漂移5°；最後到晚中新世早期(約10Ma)，聚斂速率回升至50mm/a，方向保持不變。
Tapponnier等(1982)進行了壹次物理模擬實驗，他們認為印度板塊是壹剛性板塊，歐亞板塊是壹塑性板塊，而印支地塊的東南部為壹自由邊界，因此可自由轉動和平移。按他們的實驗結果，印支地塊在新生代向東南擠出達1000km以上。Peltzer等(1988)研究和重建了東南亞大陸地塊在新生代的水平位移。他們認為，在45～35Ma期間，印度板塊和歐亞板塊之間的聚斂向馬來半島、蘇門答臘和加裏曼丹轉移。因此，這些地塊沿Mae Ping和Three Pagodas斷裂帶向東南擠出。Avouasc等(1993)和Molnar等(1989)利用天然地震資料和走滑斷裂、正斷層活動資料進行計算，認為在印度板塊和歐亞板塊碰撞時，青藏高原在南北向上以5mm/a速率縮短，而東西向則以10mm/a速率在伸長。在青藏高原和喜馬拉雅山處的南北向地塹是東西向伸長的結果。然而，Dewey等(1989)計算了今天由於印度板塊和歐亞板塊的碰撞引起的地殼縮短速率：總縮短速率為55mm/a，其中，天山13mm/a，昆侖山6mm/a，青藏中部5mm/a，喜馬拉雅山18mm/a，余下3mm/a。對青藏東部至阿爾泰山，總縮短速率為55mm/a，扣除中部青藏5mm/a、南山3mm/a、阿爾泰山11mm/a、喜馬拉雅18mm/a，余下18mm/a。因此，他們認為印支地塊在新生代向東南擠出不超過200km(圖6.4)。
圖6.4 45Ma以來印度板塊相對歐亞板塊的運動軌跡
A、B、C、D表示現在的位置，A′、B′、C′、D′表示45Ma以前的位置
1—消失的亞洲面積；2—消失的最小印度面積；3—消失的最大印度面積
圖6.5 印支半島和喜馬拉雅地區現代的應力圖
DBPF—莫邊府斷裂；JF—加裏斷裂；LMS—龍門山逆牽引斷裂；MBT—主邊界斷裂；NF—南亭斷裂；RRF—紅河斷裂；SF—Sagaing斷裂；TPF—三Pagodas斷裂；WCF—王公斷裂；XF—響水河斷裂；YZS—雅魯藏布斷裂
Le Pichon等(1992)根據Achache(1984)、Patriat(1983)、Basse等(1988)、Dewey等(1989)和De Mets(1990)等的資料，計算和討論了印度板塊在新生代相對歐亞板塊的運動。他們根據印度洋底磁異常條帶分布、古地磁資料、火山巖活動、淺水碳酸鹽巖年齡等資料的綜合分析，認為印度板塊與歐亞板塊的主碰撞事件發生在45Ma之前，其西部碰撞事件則發生在55～50Ma之間。自45Ma以來，印度板塊和歐亞板塊碰撞而使大陸縮短，在西部為2150km(圖6.4中A點)，東部縮短2860km(圖6.4中B點)。總面積縮小57×105～62×105±11.5×105km2，亞洲板塊面積縮小34.5×105～42×105km2，印度板塊面積縮小20×105～25.8×105km2，占總面積縮小的30%～45%。他們根據Zhao等(1985)、Lyon Caen等(1985)、Le Pichon等(1988)所提出的模式，認為印度板塊和歐亞板塊的碰撞使地殼縮短的機制是上下地殼拆離並使下地殼俯沖於地幔中之故。他們還通過計算證明，只有10%的下地殼向東部運動，因此，印支地塊向南被擠出的量要比Tapponnier等(1986)模式實驗所得之結果小得多。Huchon(1996)、Le Pichon等(1994)利用天然地震資料的震源機制解和斷裂活動計算了印度板塊和歐亞板塊之碰撞在南亞和東南亞地區產生的應力應變圖(圖6.5)。由圖看出，在喜馬拉雅周圍，最大水平應力方向近180°展開：在喜馬拉雅北部，最大水平應力的方向為NNE向，東部華南地區為東西向，東南部中南半島地區改為近南北向。他們利用印度板塊在新生代相對亞洲板塊的位置變化推測了該地區古應力場之變化，討論了該地區自50Ma以來沈積盆地的張裂歷史、走滑斷裂的活動史和南海海盆的擴張史。他們認為，這些地區應力場的變化控制了該地區沈積盆地的張開、走滑斷裂的運動方向和南海海盆的張開。
由上述討論可見，對於印度板塊和歐亞板塊在新生代的碰撞而引起板塊的變形方式和結果，至今仍有不同的看法，爭論很大。首先，對於Huchon等計算最大水平應力的結果，我們認為，對壹個物體，加於其上的應力場並不等同於其運動場。因為壹個物體受到應力作用後，它是否運動還取決於其邊界條件，即還取決於該應力是否能克服邊界摩擦力。比如印支地塊，在印度板塊和歐亞板塊碰撞後，歐亞大陸受到向東南方向的水平應力，但它不壹定運動，它必須克服紅河-鶯歌海走滑斷裂兩盤間和巖石圈底部的摩擦力。而摩擦力的積累可以通過發生地震的方式釋放，而不壹定以地塊運動的方式釋放，因此不壹定會引起地塊的運動。另外，Tapponnier的模式將歐亞板塊視作塑性板塊，與實際情況差別太大；而且，他們只註意印度板塊對歐亞板塊的推動作用，沒有考慮到地幔流動之影響。我們認為，印度板塊和歐亞板塊碰撞後，與下插的特提斯洋之大洋巖石圈壹起，推動歐亞板塊和下伏軟流層向東南方向運動。它對板塊內部變形之影響還必須考慮板內摩擦力，只有克服摩擦力之後才能使板內產生相對運動；而且，板內運動力之積累可通過地震來釋放能量，不壹定非要產生運動來釋放。由此可見，壹個地塊受到水平應力的作用不壹定會產生運動。從區域地質資料看，引起歐亞大陸巖石圈擠壓變形(西南部)和張裂變形(東南部)，對南海地區新生代的海底擴張起了觸發作用，但不是主要推動作用力的來源。因為南海地區在新生代發生過兩次海底擴張，只有第壹次海底擴張和印度板塊與歐亞板塊碰撞的時間壹致，第二次海底擴張是在碰撞事件發生十個百萬年之後的事情，應和碰撞事件無關。從作用力傳遞過程分析，印度板塊與歐亞板塊發生碰撞時不可能馬上引起壹千公裏之外的南海地區發生海底擴張。因此，南海地區新生代的海底擴張事件和印度板塊與歐亞板塊碰撞沒有直接關系，只有間接的觸發關系。