【宣扬地学成果，传播勘查技术方法】
李三忠1,2，索艳慧1,2，周洁1,2，钟世华1,2，孙国正1,2，刘洁1,2，王光增1,2，朱俊江1,2，凄素华1,2，李玺瑶1,2，郭晓玉3,4，刘丽军5，刘永江1,2，曹现志1,2，郭玲莉1,2，赵淑娟1,2，王鹏程1,2，关庆彬1,2，陈龙1,2，刘勃然1,2，周建平1,2，姜兆霞1,2，刘琳1,2，曹花花1,2，戴黎明1,2，于胜尧1,2，刘博1,2，王秀娟1,2，王程程1,2，王玺1,2，刘泽1,2，管红香1,2，李晓辉1,2，胡军1,2，段威1,2，于雷1,2，刘晓光1,2，王誉桦1,2，钟源1,2，刘鹏1,2，张文超1,2，李洛阳1,2，赵彦彦1,2，许淑梅1,2
1 中国海洋大学海洋地球科学学院，深海圈层与地球系统教育部前沿科学中心，海底科学与探测技术教育部重点实验室2 青岛海洋科学与技术国家实验室，海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室5 伊利诺伊大学香槟分校(美国)
作者简介：李三忠，男，1968年生。海洋地质与构造地质学专业。板块构造运动与成矿作用关系密切。板块边界是构造运动、岩浆活动及热液活动强烈地带，是重要成矿带。全球大板块数量少边界稀疏，找矿勘查区往往远离其边界，受其成矿作用影响小；微板块数量众多边界密集，找矿勘查区往往位于其中或在附近，受其成矿作用影响大。不同的板块边界，具有不同的成矿专属性，板块划分越精细，指导找矿越精准，板块理论应用范围更广泛。地质找矿科技工作者积极学习应用板块构造理论指导找矿实践。
传统板块构造理论50多年来一直是占统治地位的地学理论，是理解固体地球运行的基本范式，但遇到三大难题：板块起源、板内变形和板块驱动力。针对这三大难题，李三忠教授等通过与传统板块构造理论中基本原理的逐条对比，阐明了大板块与微板块的异同，并探讨了两者的转换关系及其转换机制的多样性，探索了前板块构造体制下微地块向微板块进化过程。本文还提出陆壳型微地块是密度选择的结果，其密度决定了其保存机制，这是陆壳起源的根本；微地块向微板块的转变是刚性选择的结果，其刚性是初始板块构造体制起始的必要条件；微板块不对称俯冲或对流型式的转变是热选择的结果，其热不对称性是现代板块构造体制起始的必要条件。
微板块构造范式既不同于传统板块构造范式，又不同于地幔柱范式，是两者的重要补充与拓展。本文系统阐明了微板块构造理论的基本原理和优势，拓展了传统板块构造理论，开拓一个全球构造研究的新范式。
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0 引言
20世纪60年代末期正式诞生的板块构造理论被誉为一场深刻的地学革命，彻底的将大地构造思想从固定论推向了活动论。是人类认知地球的思想变革。板块构造理论提出之初，LePichon(1968)提出把全球划分为6个大板块，而Morgan(1971)认为全球应划分为16个左右的板块，每个板块的面积大小不等，其内部在构造上是相对稳定的区域。在这两种方案提出的期间，还曾经出现过7分方案、12分方案、15分方案(图1)。如果按照面积大小，板块可以进一步分为大、中、小、微四级。进入21世纪，Bird(2003)发表了一个全球现今板块边界模型(PB2002模型)数据库，划分了现今活动的52个板块；随后，Harrison(2016)据GPS速度差异将全球岩石圈划分出159个现今板块，并在其论文附表中列举了这159个板块名称和面积，面积最小的仅有200多平方千米。实际上，考虑到已经增生、碰撞或拼贴到大板块内的死亡或不活动的板块，已经过细致研究的、地史上存在过的、大小不等的板块应不下1000个。可见，在板块构造理论框架下，板块划分的趋势是越来越精细，这也意味着研究越来越深入。
图1 现今全球8个大板块和7个中小微板块的板块划分方案与边界类型
红色三角形为活火山，黄色圆圈为地震，三角齿状褐色实线为俯冲带，锯齿状红色实线为洋中脊，连接洋中脊的实线为转换断层或破碎带
这种对地球岩石圈单元越来越细致的划分，就是现代科学的解剖法在板块划分中的具体应用，正如章太炎曾经说过的：析狗至微而无狗。最后，解剖法的结果可能就会得到庄子所言的：白马非马。这就是说，当人们对传统板块构造理论框架下的大板块，进一步精细划分其次级构造单元的时候，最后划分出的最小构造单元就可能已经不是板块了，而往往是某条逆冲推覆构造带或洋陆转换带等，这在实践中经常遇到。为此，划分到什么程度才谓之“微板块”，什么时候才叫非“板块”的传统构造单元(如构造带)？要回答这个问题，不仅取决于所研究对象的时间范围长短，也取决于具体研究对象的空间尺度大小。本文拟通过大板块与微板块的比对研究，揭示出两者的本质差异，最终探讨一种既不同于传统板块构造范式、又不同于地幔柱构造范式的微板块构造范式；且微板块划分为微陆块、微洋块、微幔块后，三者的形成过程本质上是一个强烈的壳幔相互作用过程，这些差异过程控制着成岩多样性、元素迁移和富集规律、金属矿产的成矿专属性、成藏差异性、成灾特异性，因此微板块研究有助于推动精准预测、数字勘探、智能感知的快速发展，推动“三稀”等关键性金属矿产的精准找矿。此外，微板块起源研究对理解陆壳起源、海洋起源、生命起源、宜居地球、大气更替与多圈层相互作用与耦合也至关重要。1 板块构造理论与大板块
板块构造理论在其刚刚确立之时是集成创新的典范，但也并非完全令人耳目一新。因为在该理论提出之前，岩石圈、软流圈、地幔对流、板块、转换断层等一系列概念要么早已提出、要么刚刚诞生，并不属于该理论的原始创新。例如，岩石圈（Lithosphere）、软流圈（Asthenosphere）等是于1914年由Barrel J首先依据力学强度差异而划分的；地幔对流是于1929年首先由HolmesA提出并命名的，原本是用来解释槽台学说中地壳垂直运动的机制问题，但在板块构造理论集成创新的过程中，对其内涵进行了重新释义，即是：①地幔对流层次由Holmes所认为的位于莫霍面之下，改为了现今所认为的岩石圈之下；②地幔对流由解决垂直运动的机制，变为了解决水平运动的机制。如今，板块构造理论中的“岩石圈板块”概念，也是在人们认知过程中，由其早期概念的具体含义不断演变而来，与之前的理解最为显著的变化就是意识到：岩石圈厚度介于100〜300km，由地壳和地幔上部（岩石圈地幔）构成，宏观上可区分软流圈之上发生漂移的7大板块和众多微小板块（图1）。虽然传统板块构造理论至今没有一个统一表述，但总体可以简单概括为以下几点：
①几何学：垂向上，地球表层由刚性的大陆岩石圈和大洋岩石圈构成，深部由软流圈构成；平面上，被洋中脊、转换断层、俯冲带（及缝合线）三种板块边界分割为7〜13个板块。②运动学：刚性板块围绕欧拉极在地球表面做小圆和水平运动。③变形性：板块内部是刚性的，变形主要集中在板块边缘。④周期性：大洋板块在洋中脊生成、俯冲带消亡，循环往复，遵循Wilson循环的生消过程。⑤活动论：大陆漂移是被动的，海底扩张是主动的。⑥动力学：地幔对流驱动了板块运动。
板块构造理论提出后，50多年的地质实践发现，该理论还是存在很多问题的。例如，板块构造理论早期并没有赋予Wilson旋回2亿年的周期，将Wilson旋回阐述为一个理想洋盆的演化历程，并不是板块的生灭旋回。实际上，即使是具体的洋盆之间，其Wilson旋回的时限也是不同的。特别是，早期的板块重建主要是围绕大板块展开的，板块重建结果很难准确对应区域地质事件。而且，20世纪90年代以来，基于海洋地质调查建立的传统板块构造理论，在应用到早前寒武纪地质过程、大陆地质过程中也遇到不少新问题，与这两个领域相关的两个核心问题分别简称为“板块起源”、“板块登陆”难题加上“板块驱动力”难题，板块构造理论迄今依然面对着三大公认的难题：板块起源、板块登陆和板块动力。作为应对这些难题的方案，特别是为了弥补板块构造理论对大陆变形行为理解上的不足，大陆流变学成为了大陆动力学研究的核心，其目标就是全面认识大陆岩石圈的流变学行为，试图解决“板块登陆”难题。但是，现今的解决“板块登陆”难题的方案，大多依然是头痛医头、脚痛医脚的做法，实际上对于“板块登陆”问题，如克拉通盆地问题、板内变形问题，其解决途径可能不完全在大陆板块自身（如大陆流变学等），而在大陆板块自身之外；但头痛医头、脚痛医脚的做法归根结底还是将这些问题当做了大型大陆板块内部自身产生的形变问题。“板块登陆”难题的问题根源在于三点：一是由于传统板块构造理论规定“板内”是刚性的，不可变形的，因而这个理论自身的规定，给自身在解决问题时带来了障碍。二是，大板块划分粗略且足够大，以致于包罗万象，模糊了“大板块”内部的其他次级微小板块的差别，通过人为的板块划分“消除”或“隐藏”了内部微小块体的差异，人为使得本来属于微小块体行为的板缘过程，转变为了“大板块”的“板内变形”过程，从而产生了难题。三是，克拉通盆地挠曲-均衡沉降机制、板内裂解或走滑等板内变形机制，可能来自大陆大板块之下的更深部相关地幔对流过程，而非“大板块”的大陆部分自身内部形变所致。总之，板块构造理论的最大问题在于其划分的板块太大，即前述三个难题都可能归结于一个空间尺度上“大板块”问题。2 微板块构造理论与微板块
既然板块构造理论问题的根源在于板块的尺度、规模太“大”，人们就有必要从细微角度入手，来分析可能的解决方案。在板块构造体制下，除了大小不同的差异外，“大地构造学”中的微板块或微地块与大板块总体是类似的，也必须满足以下4个条件，以区别于“构造地质学”中的一般构造单元：①平面几何上，相对大板块而言面积微小，微板块可以介于约105〜106km2级，长宽约300〜1000km，甚至宽泛到定义为“可填图”的构造单元，所以有的仅有几百平方千米；②相对统一的运动块体，具有一致的运动学行为，GPS现今速度场或板块重建的速度场上相对一致；可以是刚性微板块，但极端环境下（如时间上的早期地球、空间上的深部地幔）也可以有可变形微板块；③动力学上具有起因多样性，一个微板块具有统一的主导成因，如俯冲、碰撞、拆沉、底侵、地幔柱、旋转、转换走滑等构造诱发，一个微板块演化过程中，其驱动力可构成成因链，不同微板块之间的同时运动具有空间联动性；④各自具有相对独立的演化史。据此，这里再通过系统的总结分析，逐条对照传统板块构造理论的基本原理，总体可以将微板块构造的基本理论框架，简单概括为以下几点：①几何学：垂向上，微板块是壳幔系统的重要独立微小构造单元，不仅可以发育于岩石圈层次，而且也可以发育于地幔深部，岩石圈层次可分为微陆块、微洋块，深部地幔层次为微幔块；平面上，现今地球表层可划分为上千个微陆块、微洋块（图2），此外，深部地幔还有大量微幔块发育；几何学上不同于传统板块构造理论的是，微板块之间不仅存在水平的碰撞、增生和拼贴几何关系，而且可以存在垂向的叠置关系。②运动学：微洋块或微陆块（即不包括微幔块在内的微板块）不仅可围绕欧拉极在地球表面做小圆、刚性、水平运动和自轴旋转运动，垂向上还可跨圈层做上下运动；运动学上不同于传统板块构造理论的是，微板块不只是局限于岩石圈运动，而是可以跨圈层运动。③变形性：微板块内部是刚性的，也可以具可变形性，变形主要集中在微板块边缘；变形性方面不同于传统板块构造理论的是，微板块短期变形行为是刚性的，长期变形行为是可变形的，而微幔块长期行为和短期行为可能都是塑性的；微板块边界可以是活动的，也可以是不活动的。④周期性：微板块可在任何构造部位生消，具有相对独立的演化史，发生发展遵循非Wilson或Wilson旋回，周期时限不等；周期性方面不同于传统板块构造理论的是，微板块周期具有非线性特征，取决于不同尺度的驱动力系统的非线性行为。⑤活动史：微板块可以曾经是大板块，其运动多数是被动的；非板块体制下也可发育，则称为微地块；微板块超越板块边缘局限，可活动或死亡于包括传统板块构造理论认为的“板内”环境的各种构造环境或构造部位。⑥动力学：微板块的驱动力机制具有多样性、关联性、联动性，终极驱动力的自驱动机制为瑞利-泰勒不稳定性（热力、重力或两者的联合），而终极驱动力的他驱动机制可以为渐变性的邻近块体相互作用或者灾变性的撞击作用（可统称为外力）。
图2本文全球微板块的OUC2022版本(微板块边界将提供给读者共享)初步划分方案（侧向）
如果要将微板块构造理论拓展到早前寒武纪的前板块构造体制下，或拓展到超越岩石圈的更深层地幔中，也完全可以摆脱“板块”之类的术语约束，直接将微板块称为微地块（也包括微陆块、微洋块、微幔块），以避免人为术语的规定导致理论的缺陷。而且，微板块的提出可以解决传统板块构造理论遗留的大量疑难问题。例如，大板块的同一条边界上发生的边界过程相同，但是，同时产生的矿床类型沿该边界的不同段落存在巨大差异；从微板块构造理论角度，虽然大板块具有同样的边界过程，但该大板块因为是由不同微板块组成的，故沿此大板块边界不同段落成矿差异性、控制矿种类型的因素实际上是微板块物质组成、边界类型和边界过程。与传统板块构造理论不同的是，微板块的边界类型不再局限于离散型洋中脊、转换型转换断层、汇聚型俯冲带（或碰撞带）三大类，而是具有20多种。本文首次公开的图2中展示了全球微板块的复杂性，但没有细分这些板块边界类型。在这个OUC2022版本中，微板块编号方案采用：先8大板块的英文名称首（或前两个字母加999（Af999—非洲板块，An999—南极洲板块；Au999—澳大利亚板块；E999—欧亚板块;1999—印度板块；N999—北美洲板块；P999—太平洋板块；S999—南美洲板块），构成现今8大板块各自内部的微板块可根据自老到新顺序依次编号为除999之外自001到998的某个3位数字。例如，非洲板块内部的最为古老微地块（或克拉通）编号为Af001，依次编下去。全球而言，这种编号法可容纳7992个微板块，应当足够满足描述地球形成以来微板块或微地块动态重组过程的需求，这样也比目前GPlates软件中板块编号更合乎微板块的自然演化历史。对于同一个大板块内部微板块的编号还有一个原则：先陆后海，即先微陆块，再编该大板块内部的微洋块！对于微陆块，则先编该大板块内的中间最老的、再编其相邻年轻的！对于大洋为主的大板块，如太平洋板块，其内部编号规则则与大陆为主的大板块的相反，先编靠近俯冲带下盘的微洋块，其次再编偏向大板块内部的微洋块，最后编号洋中脊附近的微洋块！对于邻近俯冲带上盘的实际属于邻区大板块，通常在邻区大板块中属于裂解型微陆块，对此应最后进行编号！图中全球克拉通构成的微陆块用粉红色区分，实际上一些克拉通还可细分为多个微陆块，如皮尔巴拉、伊尔冈克拉通可分别划分为5个、9个不同微地块（前人称为地体），北美克拉通可划分为16个以上微地块；分割微陆块的不同时期造山带用不同的绿色辅以形成地质时代的代号；全球海域已命名的微洋块统一用深蓝色，其余正常海域未命名的用浅蓝色。图2中编号的板块或微板块具体名称在此省略，一共792个微板块：E编号的234个，Au编号的72个，Af编号的66个，I编号的18个，S编号的46个，An编号的39个，P编号的174个，N编号的142个。
图3传统菲律宾海板块在新的微板块构造框架下的微板块划分方案
文中涉及的微板块编号（与图2是一致的）及名称：E212—琉球微陆块；E213—东沙微幔块（洋陆转换带）；E214—西沙微陆块；E220—南沙微陆块；P033—东北菲律宾海微洋块；P038—北菲律宾海微洋块；P039—南菲律宾海微洋块；P046—西南菲律宾海微洋块；P040—西四国一帕里西维拉微洋块；P041—东四国-帕里西维拉微洋块；P044—西马里亚纳微洋块；P045—马里亚纳微洋块；P053—西雅浦微洋块；P054—东雅甫微洋块.
图4 欧亚板块南缘由两个大陆型大板块之间碰撞诱发的微陆块和挤出构造（侧向）
箭头为GPS速度方向，其长短表示挤出速率大小
图5 地球构造体制进化历程及三类微幔块成因机制及演化序列
致谢：感谢刘俊来教授的约稿，感谢赵国春院士和肖文交院士的宝贵修改意见，作者特以此祝贺中国地质学会成立100周年。 原文来源：李三忠，索艳慧，周洁，钟世华，孙国正，刘洁，王光增，朱俊江，姜素华，李玺瑶，郭晓玉，刘丽军，刘永江，曹现志，郭玲莉，赵淑娟，王鹏程，关庆彬，陈龙，刘勃然，周建平，姜兆霞，刘琳，曹花花，戴黎明，于胜尧，刘博，王秀娟，王程程，王玺，刘泽，管红香，李晓辉，胡军，段威，于雷，刘晓光，王誉桦，钟源，刘鹏，张文超，李洛阳，赵彦彦，许淑梅．2022．微板块与大板块：基本原理与范式转换.地质学报，96（10）.
doi：10.19762/j.cnkidizhixuebao.2022147.
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