中国海洋大学李三忠教授：微板块构造理论——构建超越板块构造理论的新地学知识体系

1972 年之后，特别是1978 年中国改革开放以来，中国构造地质学界主要学习国际先进大地构造和构造地质学理念，先后掀起了大规模的逆冲推覆构造、走滑构造、伸展构造、变质核杂岩的研究，持续至今，取得了大量优秀成果。但如今，中国由地学大国成长为地学强国，郑永飞（2023） 提出中国要抢先构建“21 世纪板块构造理论”，确实是新时代的呼唤。

在国家呼吁中国学者应建立原创理论的当下，笔者总结多年来“阅读” 地球这本“地书”的心得，试图发现并呈现一个“新地球”，并以此奉献给感兴趣的广大同行和地球爱好者，渡己渡人，走向未来、走向未知。应当说，撰写《微板块构造》一书的灵感，还是来自海底科学研究。如传统板块构造理论的建立受惠于海洋地质和地球物理发现一样，海底科学新成就也是本书知识的源泉。

进入21 世纪，人类迈入了复杂科学的新时代，迎接第四次科学革命。第四次科学革命是依托系统科学、新老三论与超级计算机、量子计算机、人工智能、纳米化学、生物医药、信息科学、数据科学等科学的技术集成与方法整合，从而形成了完整的实验与系统二维度的科学体系。对于处于这个科技背景下的地球科学来说，从定性向定量快速发展，地球系统科学也得到高度重视，将不仅关注阿伦尼乌斯1896年首次推测化石能源燃烧会导致大气二氧化碳增多从而引发“全球变暖” 的现今地球系统，而且深时地球系统中全球环境巨变与微板块运动耦合性的知识也必将得到拓展，碳构造必将成为地球系统科学的候选理论（李三忠等，2023）。

为此，撰写《微板块构造》的初心是:立足深时地球系统的理论构建，以系统论观点，试图构建超越板块构造理论、体现四维固体地球理念的新地学知识体系——微板块构造理论（Microplate Tectonics）。

《微板块构造》试图多途径解决传统板块构造理论的三大难题，板块起源问题归结为微幔块—微洋块—微陆块系列演化过程，板内变形问题通过大板块内镶嵌的微陆块之间克拉通化程度、微幔块在地幔对流系统中的运动给予解决，板块动力问题通过“自上而下” 的相变诱发的俯冲驱动新机制或终极的瑞利-泰勒不稳定给予解决。展望未来，笔者还要立足古今海洋，面向宇宙天地，在地球系统科学思想指导下，探索“碳构造” “氢构造” “氧构造” 理论，从宜居行星角度，认知并寻找40亿年来生命与地球协同发展的新途径；服务深海开发行动和海洋强国建设，采用人工智能、数据科学、超算等，开拓“元地球” 技术体系构建，数字孪生构建一个“新海底”，实现智能感知、精准勘探、数字预测，给世人呈现一个“新海洋”，也探索星际行星构造理论，努力发现星际海洋，为人类祖孙后代永久发展积累新知。

▲ 基于岩石组成的微板块三分方案（修改自Li et al. ，2023）

微板块构造理论并不是板块构造理论的救赎，而是需要众多学者共同推动的板块构造理论一次巨大拓展和一场范式变革，必将推动人类精细、准确利用地球一切可利用的，服务人类需求的方方面面，包括防震减灾、气候变化、关键矿产、能源供给、资源利用、环境健康、工程建设、交通航运等方面。

人类求存于地球的需求和欲望，更需要准确预测人类世地球的短周期行为和环境，必将使“触角” 深入到地球的每个“毛孔” 和“缝隙”，“吸尽” 一切可利用的人类“营养”。特别是，深海勘探、深海开发同时，占地球表面三分之二的海洋应开发与保护并举，因为正如美国环保主义者西尔维娅▪厄尔所言“如果海洋有麻烦，我们就会有麻烦”。唯有开发与保护并举，人类优秀文明成果才可确保长久安全，而不会像地史期间5 次生物大灭绝那样消失。

▲ 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及其挤出构造（Li S Z et al. ，2023）。箭头为GPS 速度方向，其长短表示挤出速率大小（GPS 数据主要据Vernant, 2015 修改，有补充）

地球是人类永久的家园和生活基地，随着人类人口不断增长，陆地自然资源越来越少，陆地空间资源也越来越挤，海洋无疑是未来开发的巨大空间资源。海洋潜力无穷，前景光明。现代海洋活动已远远超越远古的“捕鱼、盐业、海运” 目的，进入了大规模开发“深蓝” 牧场（海洋渔业）、“深蓝” 能源（海洋石油、水合物和氢气藏资源）、“深蓝” 生命（深海和海底生物）、“深蓝” 矿产（海底矿物资源）、“深蓝” 药库（海洋药物资源） 阶段。同时，为了地球健康，开启实施“深蓝” 碳汇（海洋负排放）、深海生境（海底生物群落生态保护） 研究，牧海耕洋、深海开发时代已经来临。海洋已成为推动世界经济和社会进一步发展的重要资源后盾、发展空间，正改变着人类的一切。

▲ 全球微板块的OUC2022版本初步划分方案（李三忠等, 2022a）

期待中国支持“微板块构造” 国际大科学计划；期待《微板块构造》能为中国海底科学，乃至地球科学，在参与国际学术竞争中赢得一席之地；也期待《微板块构造》能切实服务国家深地、深海、深空开发计划，为中国造福，为人类造福。

本书初稿始于2019 年，呕心沥血，历时5 年整，由李三忠完成理论框架构建、系统整体、撰写全书、不断更新和修改完稿，索艳慧、刘博、周洁等协助清绘了大部分图件并负责整理和统一了全部图件，孙国正通读了全稿。

▲《海底科学与技术》系列图书

为了全面反映微板块构造理论核心内容，本书有些部分引用了前人优秀的论文、书籍中的图件成果，精选、整合并重绘了500 多幅图件，涉及内容庞大。本书以地球系统的理念，极力消化前人地球理论的优秀成果，重构了人类对地球探索的核心知识，特别是针对洋底动力学领域的知识。前几年曾和同事整理、编著了《海底科学与技术》一系列教学参考书，这些教学参考书概括了板块构造理论近60 年来的核心成就和基础知识，是本书的重要补充和延伸阅读。特别感谢很多同事、同行长期的支持和鼓励，谨以此书奉献给100 年庆典的中国海洋大学以及国内外同行，这里面也有他们的默默支持、大量辛劳、历史沉淀和学术结晶。

最后，要感谢以下项目联合对本书出版给予的资助: 国家自然科学基金（42121005）、山东省泰山学者攀登计划（TSPD20210305）、崂山实验室科技创新项目（LSKJ202204400）、深海圈层与地球系统教育部前沿科学中心重点项目（202172003）、国家自然科学基金委员会国家杰出青年基金项目（41325009） 等。

前人早就意识到，中国地质的一个显著特征就是“块体小、造山带多”。中国拥有得天独厚的微板块构造研究地域优势，应当在此领域做出中国贡献，提出中国理论，对传统板块构造理论三大难题（板块起源、板内形变、板块动力）作出中国解答。《微板块构造》围绕不同类型“微板块”，从全球视野，海陆兼顾，以地球系统理念，系统总结岩石圈层次的伸展裂解系统、俯冲消减系统、洋脊增生系统、深海盆地系统、碰撞造山系统的微板块等，也深入探讨非岩石圈层次的深部地幔的微幔块，地域涉及之广泛，圈层涉及之多，令人耳目一新。微板块构造研究明确追求的科学目标就是解决前述板块构造理论三大难题，这不仅是洋底动力学要关注的科学目标，也是大陆动力学要集中攻关的研究目标，乃至行星动力学应重视的对象。特别是，前寒武纪板块构造体制何因、何时、何地起始问题，是一个长期论争而不得其解的难题。对陆壳起源难题，微板块构造理论也做出了有益尝试，提供了微幔块、微洋块到微陆块进化的新途径，也提出随着地球热演化阶段不同，从非板块体制，经初始板块构造体制，到现代板块构造体制的转换机制。将微板块构造理论推广到深时地球系统中的构造问题应当是一个重大理论突破，也必将成为未来研究的行动指南。李三忠教授带领团队另辟蹊径，经过多年深入研究，在微板块构造理论框架方面，取得了一些原创性重大突破，提出了一系列新概念，激发了一系列新思考，很大程度上突破了传统板块构造理论的局限，值得引起大家重视。

总之，我很高兴看到地学新理念下组织的《微板块构造》出版。微板块构造研究是区域构造解析与大地构造或板块构造研究的桥梁和纽带，不仅可以增强在全球视野分析区域构造的能力，而且可以密切构造解析与全球板块重建的联系，从而弥补过往研究工作的不足和脱节现象。这对于发展板块构造、重新审视大洋、推动精细深入的全球构造研究、探索“一带一路” 的资源环境灾害效应等前沿科学问题都很有意义，重要且必要。该书提出了很多新概念、新观点、新认识、新思路，会有诸多启发和思考与争议，故推荐与读者分享讨论。

张国伟

中国科学院院士

2023 年9 月10 日

《微板块构造》将在中国海洋大学2024年10月26日至27日举办的International Forum On Microplate Tectonics上发布。欢迎您识别图中二维码或点击文后“阅读原文”预约围观，了解本书更多内容。

本文摘编自《微板块构造》（李三忠著．北京: 科学出版社, 2024．10）一书“引言”“后记”“序”，有删减修改，标题为编者所加。

(海底科学与技术丛书)

审图号: GS 京(2024)2172 号

ISBN 978-7-03-079608-0

责任编辑: 周　杰

《微板块构造》一书以地球系统科学思想为指导, 综合回顾了板块构造理论的发展历史和核心内涵, 重点介绍了微板块的概念、分类、起源、生消过程与机制, 大力拓展和发展了传统板块构造理论。本书是首部系统介绍微板块几何学、运动学和动力学及其构造范式的专著; 从多圈层相互作用、全球构造格局演变, 通过海陆耦合、深浅耦合、古今耦合、有机无机耦合, 全面深入探讨了微洋块与洋底动力过程、微陆块与大陆动力过程以及微墁块与地幔动力过程及其效应; 最后, 聚焦探索了微板块起源与前板块构造体制、早期俯冲启动与微板块进化以及微板块、大板块与超大陆聚散旋回等关键基础科学问题。

本书资料系统、图件精美、内容深入浅出, 适合从事海底科学与探测技术研究的专业人员和大专院校师生阅读, 也适合从事交叉科学研究的专业人员应用, 部分前沿知识也可供对海洋地质学、海洋地球物理学、地球化学、构造地质学、层析大地构造学、地球动力学等领域感兴趣的广大科研人员、地球科学爱好者参考。

（本文编辑：刘四旦）

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