秦岭，中华文明的地理标志 ——研究大秦岭解读大陆形成与演变
2015年4月28日《陕西日报》第13版
本报记者 张梅 通讯员 李琛 实习生 彭笑凡
巍巍大秦岭，像脊梁一样，横贯我国版图。秦岭于中国的意义，正如脊梁于人体一样。以秦岭为分界线，我国形成了南北显著不同的地质、气候、人文特征。外部的迥异，源于深部的地质构造。虽然研究秦岭漫长的地质变迁，属于基础学科范畴。但它对探讨中华文明的渊源，以及资源开发利用、生态环境保护等意义重大。
在西北大学地质系，有这样一群科研工作者，他们常年扎根西部，凭借毗邻秦岭得天独厚的优势，几代人不懈攀登，为探究造成我国南北差异的内部地质构造，探索陆地形成与演变规律，贡献出了卓越的智慧。
4月的一个午后，我们走进西北大学大陆构造协同创新中心，听董云鹏教授为我们讲述巍巍大秦岭。
A 秦岭是中国的中轴，也是整个亚洲的中轴
以秦岭造山带为主的中央造山系，东连大别山，西接昆仑山，北到祁连山，是中国南北板块的主要拼接带。它不仅是中国划分南北的中轴，也是整个亚洲的中轴，具有重要的地质学意义。
时间追溯到4亿年前，地球上并没有一个统一的亚洲大陆，而是在大洋里随处散落的很多小陆块。随后，这些小陆块才开始拼合，并在2亿年的时候，逐渐形成亚洲大陆的主要部分。在东亚大陆的聚合过程中，先后形成了3条造山带。其中，中央造山系就是南、北陆块群最重要的拼接带，是揭示中国大陆乃至亚洲大陆演化、形成机制的重要突破口。
上世纪60年代建立的板块构造理论，揭示了全球大板块尤其是在大洋板块的形成模式，合理地解释了大洋的形成、消亡，及其俯冲碰撞造山过程，被认为是地球科学的革命。
上世纪90年代以来，科学家发现板块构造理论难以完全解释大陆构造问题。根据板块构造理论，全球大洋、大陆可以被划分成七八个刚性大板块，它们在软流圈上漂移运动。沿这些板块边缘的俯冲碰撞形成造山带。然而，深入的研究发现，大陆是由许多小陆块拼合而成的，不具有刚性，而且软流圈并不是全球连续的，造山运动不仅有俯冲碰撞造山，也具有其他多样性的造山方式。
东亚、尤其是中国大陆内部块体小、数量多、结构复杂，是研究小陆块拼合机制及其拼合后的陆内构造过程的天然实验室，已经成为地球科学家们探索的热点。
正如中国科学院院士、著名构造地质学家张国伟所言，秦岭研究是认识大陆形成过程的一个重要的突破口。西北大学研究秦岭具有明显的地域和人才优势，就应该瞄准国际地球科学最前沿问题，从满足国家重大需求出发，通过在这一科研领域代代传承的不懈攀登，协同创新，探索全球大陆构造普适性演化规律，创新大陆构造理论系统，跻身世界科学前沿。
B 把大自然的物质转化为人类的财富
这一领域的研究，虽然属于基础理论范畴，却具有重大的现实意义。秦岭造山带内部的金属矿藏、造山带两侧的鄂尔多斯和四川盆地油气田的形成，无不和秦岭亿万年来的地质活动息息相关。
秦岭造山带经历了复杂的演化，使得大范围矿质活化释放出巨量的金属元素，在有利空间就地成矿，是世界重要的成矿带。不同类型矿床的分布与秦岭构造单元的区划、岩浆活动分布的规律具有高度的吻合性。
例如，大约2亿年前华北和华南沿秦岭造山带的碰撞造山事件，导致南秦岭的北半部大量的构造、热和流体活动，使得岩石中的有用元素逐步浓集，形成了南秦岭大量的铅锌矿。持续地挤压到大约1.5-1亿年期间，在华北南缘小秦岭地区发生了大规模陆壳挤压变形和岩浆活动，诱发的热和流体活动导致钼、钨元素活化富集成矿，形成了我国乃至世界最大的钼矿和钨矿富集区。同时，在变形过程中，沿着强的变形带还形成了小秦岭、潼关等地区的金矿。
鄂尔多斯盆地、四川盆地大型油气田的形成也和秦岭的地质活动有关。受秦岭造山带和江南构造带的相互作用，大量的流体资源被活化，流向鄂尔多斯，四川盆地，丰富的煤炭、石油天然气等资源也就在该区域形成。
因此，科学家们通过基本的理论研究，搞清楚了不同区域地质演化的规律，也就知道了资源能源等矿藏的分布规律。
同时，研究秦岭对正确认识生态环境、气候变化也至关重要。例如，中国的气候变化以秦岭为界，黄土不越过秦岭，南方是红土。这些表象的不同，正是受到从地球深部到地表过程的控制，也是科学研究正在逐一解答的问题。
另外，秦岭研究对于认识和应对地质灾害也具有重要意义。例如，我们都关注的西安地裂缝，也与秦岭造山带的隆升密切相关。西安的十几条地裂缝就是与秦岭走向平行的断裂。这是因为随着秦岭的不断隆升，渭河盆地相对下断，形成了一系列地裂缝。这些地裂缝给我们的生活环境带来了灾害。但是，地下深部的热水却可以沿着这些断裂涌出来，形成大量地热水。
因此，地质过程对于人类有利也有弊，关键看如何利用。科学研究的现实意义也正是把外衍的物质用人类智慧转化为财富的过程。
C 拓展对秦岭的研究，探索大陆陆内构造
西北大学“大陆构造与动力学”国家创新研究群体经过多年努力，通过研究秦岭，对大陆构造演化的认识取得了诸多创新性成果。
科学界对中国大陆形成之前，华北和华南的亲缘关系历来具有较大争议。西北大学创新研究群体通过对比研究华北南缘和华南北缘的构造事件，确定出华北南缘、华南北缘在6亿年前经历了不同的地质过程，不仅确定华北与华南无亲缘关系，两者之间曾经存在一个古秦岭大洋，而且证明华南位于10亿年前的Rodinia超大陆的边缘位置，揭示出全球Rodinia超大陆边缘的挤压俯冲与内部的裂解同时共存，这项成果对于探索Rodinia超大陆裂解机制具有重要意义。
该研究群体深入地研究证明，华北和华南这两个没有亲缘关系的大陆从4亿年开始，经过长期复杂的地质演化过程，至2亿年才拼接在一起，形成了统一的中国大陆。在这个过程中，该群体研究证明，小陆块拼合机制的独特性是：洋壳向陆壳之下俯冲之后还存在陆壳向陆壳的俯冲过程。不同于传统的板块构造理论所认为的大陆地壳密度小，具有浮力，难以俯冲。
那么，大陆究竟能俯冲多深？幸运的是，一些裸露出来的超高压变质岩，为科学家们研究大陆俯冲提供了重要证据。目前，全球共发现此类岩石22处，而其中2处就是西北大学“大陆构造与动力学”国家创新研究群体发现。首次在中央造山系西段阿尔金的变泥质岩中发现了存在斯石英的显微结构证据，证明陆壳俯冲深度可以达到350公里。这是迄今为止发现的陆壳俯冲最深的岩石学记录。
这些研究成果瞄准大陆构造与动力学科学问题，以中国大陆秦岭造山带为解剖点，探索了小陆块拼合机制、拼合后的陆内构造过程两个关键科学问题，推动了学科研究的深入。
科学研究永无止境。董云鹏教授介绍，研究群体将把对中央造山系的研究拓展到南北构造带，通过“南北构造带形成过程及其深部动力学、南北构造带与中央造山系东西构造的关系、南北构造带对中国大陆陆内构造演化的控制作用”三方面的研究，深入探讨大陆陆内构造过程，为大陆构造与动力学这一国际前沿领域作出贡献。
