波浪状镶嵌构造说

出处：按学科分类—自然科学总论 北京出版社《现代科技综述大辞典上》第580页（4247字）

是一种阐明地壳的统一构造格局及地壳运动规律的理论假说。

该学说认为，整个地壳的构造是由大小不同的地壳块体和大小不同的活动带镶嵌而成的复杂构造图案，这就是地壳的镶嵌构造；同一级别的活动带与地块带相间分布，在构造地貌上显示峰－谷起伏及疏－密相间，并具有近等间距性，这样的构造就是波浪状构造；全球地壳表现为几个系统的一级套一级的活动带与地块带的定向排列，因而在几个方向上表现出一级套一级的波浪状构造；地壳几个系统的、从宏观到微观级级相套的地壳波浪状构造的交织与叠加，形成十分复杂、但却有一定规律的镶嵌构造图案，这就是地壳的波浪状镶嵌构造。

1959年，张伯声通过对华北和华南地质发展异同的分析，提出了“天平式运动”原理，认为相邻二地壳块体在各地史时期内都以它们之间的活动带为支点带作天平式的摆动，同时支点带本身也做激烈的波状运动，并认为这种“天平式运动”(1974年后改称“天平式摆动”)具有普遍性。

1962年，张伯声根据2次大战后国际地学界在研究全球构造(尤其大洋区构造)方面的最新进展，提出了“镶嵌的地壳”的观点，认为整个地壳是由大小不同级别的活动带将其分割为大小不同级别的地壳块体，然后再把它们焊接(或镶嵌)起来的构造，并称之为地壳的镶嵌构造。

1964～1965年，张伯声把地壳的镶嵌构造同相邻地块的天平式摆动统一起来考虑，引申出地块波浪，进而建立了地壳波浪运动的观念，并指出全球地壳有四大波浪系统(即北冰洋－南极洲波系、太平洋－欧非波系、印度洋－北美波系和南大西洋－西伯利亚波系)。

这一观念是将地球四面体理论(地球四面体理论是建立于收缩说基础上的一种地球构造动力学假说，认为地球的演化由于体积的不断收缩而呈向四面体过渡的趋势，从而地球表面大陆与大洋的分布呈四面体4个顶角和4个面心的两两对跖关系，该理论19世纪中后期曾在西欧流行一时，到20世纪初，随着收缩说的逐渐衰落而被科学界多数人所冷落)从收缩说的营垒解脱出来，纳入到以收缩为主要趋势的脉动说范畴之后的更新与发展，因而张伯声的这一观念及其后的研究进展，均被称为“新四面体理论”。

张伯声和王战(1974、1978、1980、1985)注意到了由于地球脉动所派生的地球自转速率变更而形成的构造，尤其是斜向的X型共轭破裂网络对地壳波浪状镶嵌格局的重要影响，并强调地质构造的近等间距性及其级级相套性，以及在找矿和地震研究方面的意义。

1983年，张伯声和王战指出了地球演化所表现出的10亿年的阶段性及20亿年的大周期，以及次级的2亿年的周期性和更小的周期。由此而形成了地壳的波浪式演化与地壳的波浪状构造相统一的时空观。

郝家璋等(1984、1986)在“新四面体理论”的基础上提出了地壳的驻波运动，即地球在脉动过程中表现为正四面体和负四面体(设北极处于顶角部位为正四面体，处于面心部位为负四面体)的反复转换。王战(1988、1990)进一步指出这种驻波运动是多级的，并建立起“地球多级驻波式脉动”的理论模型。

该学说发展到90年代初其主要观点可作如下概括：地球在演化过程中进行着周期性的收缩与胀膨相结合而以收缩为其主要趋势的脉动，这种脉动是大周期中套有次级、更次级小周期的驻波运动，因而地球的演化呈现出“准球体→负准四面体→准球体→正准四面体→…”的反复变换，从而周期性地激发全球四大地壳波浪系统的活动，使全球造山带的分布具有规律性，造山运动具有旋回性；脉动又导致自转速率的周期性变更，从而产生全球X型共轭构造网络，这种斜向构造网叠加于四大地壳波系之上，使全球地壳形成以斜向为主的波浪状镶嵌构造格局；由于地壳波浪的级级相套，从而导致它们相互交织、叠加后形成的镶嵌构造也级级相套，即高一级的地壳块体可分为次一级的活动带和次一级的块体，高一级的活动带内也包含着许多次一级的活动带及许多小型地壳块体。全球第一级的镶嵌构造是环太平洋、特提斯两个环球性活动带与劳亚、冈瓦纳、太平洋3个壳块的镶嵌。

最低级别的镶嵌构造见于显微镜下。活动带、岩浆带、沉积带、变质带以及成矿带等空间分布的近等间距性及其交织、叠加和干涉的特征，都是石化了的地壳波浪遗迹。该学说还认为，地球的多级驻波式脉动，是大陆起源和演化的根本驱动机制，因而也是多数全球性重大地质事件的共同起因。如早期陆核的分布特征，恰恰反映了第1代和第2代准四面体(分别为负、正准四面体)的顶点所在位置；北大陆地壳成熟度普遍高于南大陆，恰是它们属于不同世代的证明；南极洲和北冰洋的对跖性，表明地壳演化中先在性对后期地表形态的影响；全球性海侵事件多与冷事件近乎同时，是准球体阶段的产物，此时洋－陆地貌差异减小，地球因膨胀而吸热；全球性海退事件、热事件以及造山运动、推覆构造等近于同时，是准四面体(无论正、负)阶段的产物，此时洋－陆地貌差异增大，水平挤压力增大，地球因收缩而放热；正、负准四面体的变换又导致了全球裂谷作半球规模的周期性转换以及次一级的海水进退的半球性变更；地磁极性呈“多变－不变(正向)－多变－不变(反向)”的阶段性反复，恰是地球演化的驻波运动模式“准球体－负准四面体－准球体－正准四面体”形态转换对外核液态电离层形态的制约而导致的磁效应；磁极在准球体阶段的多变，是次级驻波运动所造成的次级正、负准四面体的反复变更的结果，因为磁极反复多变阶段的磁场强度一般均小于磁极持续长期不变阶段的磁场强度。

该学说强调中国地壳的活动性(非地台性)，认为中国恰恰处在环球2大构造活动带(环太平洋与特提斯)在东亚的T字型接头地区，北东向的环太平洋构造活动带各分带同北西向的特提斯构造活动带各分带的交织，其结果是编织而成斜方格网状的中国构造网。构造网上任何部位，均兼具环太平洋和特提斯构造的双重特征。构造活动带的分带根据其构造的相对活动程度分成构造带和地块带，二者相间排列，近等间距分布，可以认为是一种沿水平方向传播的地壳纵波(疏密波)。构造带与构造带的交织形成构造结，是构造活动强烈部位；地块带与地块带的交织形成构造网眼，称为地块，是构造活动性相对和缓的部位，具有山间地块性质；构造带与地块带的交织，则显示出构造带的单一优势构造方向，形成构造网线，称为构造段，其构造活动性一般介于地块和构造结之间。

中国构造网上不同部位的上述构造特征，也就决定了不同部位的成矿特征：内生矿产多分布于构造结，外生矿产多分布于地块和构造段，其中油气资源又多分布于地块之中，煤炭及沉积成因的铁铝锰磷等多分布于构造段以及地块边缘；同内生、外生作用均有成因联系的夕卡岩矿床，则多分布于构造段。并受其内潜存着的同构造段优势构造呈互补构造关系的构造的叠加作用的控制。

按照波浪状镶嵌构造学说的划分(1986，1989)，中国地壳在中国构造网中共占有159个基本镶嵌构造单元，其中构造结43个，地块38个，环太平洋构造段40个，特提斯构造段38个。该学说还认为，由于从东南向西北传播的环太平洋构造波浪(详见“环太平洋构造波系”条)和从西南向东北传播的特提斯构造波浪(详见“特提斯构造波系”条)相遇之后相互间所产生的干涉作用，形成了一条北起西伯利亚中部、南至印支半岛蜿蜒曲折纵贯亚洲大陆中东部地区的构造活动性相当强烈的地带，称为东亚镜像反映中轴带(详见“东亚镜像反映中轴带”条)。

该带同地震活动及矿产分布均有较密切的关系，是中国大陆地壳中不容忽视的一条活动带。

波浪状镶嵌构造说在其建立后的30年间，对中国大陆内部地壳构造的波浪状演化特征研究较多，而对洋－陆边缘附近构造特征的研究比较薄弱，模拟实验及定量化研究也较少，对地壳以下的深部构造特征的研究和认识正有待深入。

但由于该学说在建立之初就放眼全球，牢牢地立足于对全球构造的系统论分析，并在80年代中后期建立了地球的正、负准四面体多级驻波脉动理论模型，全面地涉及到了地球演化的一系列重大问题。

今后，该学说很可能在下述方面取得重要进展：上地幔的波动；地球的多级驻波式脉动演化同各圈层的形成与演化的关系；拉张构造与压缩构造(即裂谷与推覆构造)在时间上和空间上的波动式互换；地球多级驻波脉动与地磁极性倒转现象的必然联系的细节；全球气候变迁或波动的细节及其同全球性海侵－海退、造山和岩浆事件相耦合的程度；地球化学旋回同成矿作用的时空波动规律；地球演化过程中的灾变事件的周期性及其同更大天体的波动式演化的关系。

。【参考文献】：

1 张伯声．地质学报，1962，42(3)：275～288

2 陈国达，等．中国大地构造问题．北京：科学出版社，1965．66～95

3 地质部书刊编辑室．国际交流地质学术论文集～～为26届国际地质大会撰写．北京：地质出版社，1980．55～60

4 张伯声．中国地壳的波浪状镶嵌构造．北京：科学出版社，1980．1～90

5 张伯声，等．西安地质学院学报，1983，．1∶1～7

6 张伯声，等．西安矿业学院学报，1983，2∶1～13

7 马宗晋，等．国际交流地质学术论文集～～为27届国际地质大会撰写．地质出版社，1985．165～173

8 张伯声主编．地壳波浪与镶嵌构造研究(2)．西安：陕西科学技术出版社，1986．272～280

9 王战．西安地质学院学报，1990，12(2)∶38～45

10 王战．地质构造学刊，1991，1(1)∶1～11

(西安地质学院张伯声院士、西北大学博士生导师王战教授撰)