中国科学院 梁光河lgh@mail.iggcas.ac.cn本文为2015年6月16日在台湾岛台北中央研究院举办的第8届世界华人地质大会上的报告内容和本人2013年在《地理科学研究》期刊上的论文“台湾岛和黄岩岛的来源研究”基础上，增加了新证据，最终综合形成8大证据修编而成。1 台湾岛概况台湾位于中国大陆东南沿海的大陆架上，面积3.6万平方公里，包括台湾岛、澎湖列岛、绿岛、兰屿和钓鱼岛等岛屿。台湾的原住民是高山族，共有约50万人，高山族包括泰雅、赛夏、布农、邹族、鲁凯、排湾、卑南、雅美、阿美9个族群。他们的语言属于南岛语系，也就是说他们的语言与菲律宾、婆罗洲、印尼等具有相同的来源。台湾岛是怎样形成的？台湾原住民来自哪里？是本文关注的重点。台湾岛上出露的最老地层为中央山脉东麓的古生界大南澳变质杂岩，是台湾岛上最古老的岩石基底，其他主要为新生界地层。传统上，关于台湾岛的成因在地质学界有两种看法：一种看法认为，台湾是东亚沟弧盆体系中的岛弧中的一个环节，它的形成与东亚岛弧的形成有密切关系。另一种看法是，台湾地层与大陆属于同一结构，它本是大陆的一部分，同大陆连接在一起，第四纪后因地层变动，局部陆地下沉，出现了台湾海峡，使台湾成了海岛。其实这两种观点都说明，台湾是从中国大陆分离出去的，只是表述方式不同。是否真的如此？
图1台湾省地质图2 近期研究成果张明书的研究表明：台湾是飞来峰，台湾岛的地质构造特征既不同于岛弧带, 也有别于中国大陆架。它原应是印支大陆裂离的小陆块, 位于特提斯海中。中生代晚期, 印澳板块北移与欧亚板块相碰撞, 使特提斯海东延部分的大部分消亡, 台湾小陆块与印澳板块相撞形成大南澳蛇绿—混杂岩带, 并近一步缩小了东特提斯海的范围。上新世末, 印澳板块再次往北碰撞, 处在几组应力剪切位的台湾小陆块, 被剪断推覆到现今的位置, 使原先北西向的主体构造方向变成了南北向。台湾岛被推覆到现今位置的时限, 应该是在2～3Ma 之间, 是印澳板块与欧亚板块碰撞的派生产物, 也是板缘次一级碰撞—位移的结果。梁光河的研究表明：包括菲律宾、马来西亚、印尼等众多东南亚国家都是随着印度板块的向北挤压从中国青藏高原的东南角被挤出去，并漂移到当前位置。台湾岛初期是伴随着菲律宾漂移，最后一段旅程是从菲律宾的吕宋岛分离漂移到当前位置的。这个过程能够得到包括海底尾迹、地理山脉走向、地质、地球物理、考古等证据链的支持。Wen-YuShao等通过地球化学同位素分析说明，台湾岛不是直接从中国华南分离出去的，它走一个U型路线，首先伴随着菲律宾从中国华南裂解漂移，之后大约9Ma才从菲律宾分离漂移到当前位置的。台湾地质学家对台湾地质构造和运动状态的认识是：台湾东南侧的海岸山脉象超大型推土机往西北方向推挤中央山脉，形成了一系列逆冲构造，并将台湾海峡的地层推起，如图2所示。使得台湾海峡逐渐变窄，同时也使台湾岛地震频发。李延兴等从GPS测量结果说明，台湾相对于福建沿海的漂移速率可达每年61mm。如果这个速率保持不变，那么2Ma后台湾海峡将不复存在，中国大陆和台湾将碰撞连接在一起。相对于中国大陆，台湾岛正在整体向北西方向漂移，同时伴随右旋。右旋的证据是台湾岛南部向北西方向漂移速度快，台湾岛北部漂移速度慢，整体表现为右旋。图2 台湾岛运动模式示意图3 台湾岛为什么会漂移？诸多新的研究证据表明，台湾岛是从菲律宾漂移过来的，但为什么台湾岛会漂移，那个驱动它漂移的大型推土机是什么？这个推土机就是大陆漂移的源动力，这个动力来自于大陆板块后面不断上涌的岩浆，如图3所示。不同于南美，台湾岛漂移前部没有老地层，都是几个Ma才开始新推起的地层，因此还没有推起巨大的高山，如果和南美洲一样推了上亿年，它也应该能够推出类似南美洲安第斯山脉那样的高山。由于推挤力来自东边，因此台湾岛上的断层主要是向西上冲的逆断层，断层东侧的地壳逐渐向上、向西移动，叠覆在西侧的地壳之上。也就是说，在台湾中央山脉以西，越靠西边的断层越年轻。图3 台湾岛运动模式与大陆漂移模式图比较4台湾岛漂移的路径大陆漂移后会留下尾迹，通过尾迹追踪可以知道，台湾岛经历了漫长的旅程，旅行路线为近U字弧形，其中还有停顿，最后一站是从菲律宾群岛拉蒙湾分离漂移到目前位置的。其动力机制与南海的形成和演化密不可分。南海的演化受控于印度-欧亚碰撞及周边地块的运动，结合新的大陆漂移模型，可以合乎逻辑地解释南海周边各个陆块的运动状态和时间序列：印度-欧亚板块65Ma发生软碰撞，地壳流被同步挤出。驱动印支地块及前面的婆罗洲地块、菲律宾等地块，菲律宾和婆罗洲地块在16Ma受到南来的澳大利亚地块碰撞发生转向。之前南海受到这些周边地块的作用力表现为拉涨走滑，之后由于菲律宾向NNW运动和婆罗洲地块的转向，南海表现为挤压。图4 台湾岛和菲律宾北部陆块的漂移轨迹台湾岛最后从菲律宾群岛拉蒙湾分离漂移过程相对复杂，从尾迹细节特征也能分辨，如图5所示。其中台湾岛是由两个块体拼贴而成，台湾岛东南侧的长条形地块是海岸山脉，那是后期漂移过来与台湾拼合在一起的，证据是它们的拼贴处存在蛇绿岩和混杂堆积，这是板块拼合碰撞的标志性岩石组合。而加瓜海脊是日本的“与那国岛”漂移留下的海底山脉。还有日本冲绳岛漂移等留下的尾迹清晰可辨。有充足的证据证明日本是从中国大陆分离漂移出去的，它们漂移后留下了大陆残片，其中钓鱼岛就是一个大陆残片。澎湖列岛也是日本漂移后的火山岛加大陆残片。绿岛和蓝屿则是台湾漂移后留下的火山岛。图5 台湾岛和菲律宾北部陆块漂移轨迹细节5 台湾岛漂移的证据链5.1地形地貌拼图魏格纳通过大西洋两岸的地形地貌拼图提出了大陆漂移学说，我们根据地形地貌和尾迹特征，可以进行更细致的拼图。这种复原不单是从外形上要求能吻合良好，从台湾岛的主要山脉分布图上，我们也可以看出复原后吻合良好，如图6所示。因为台湾岛只有一条著名的中央山脉，可以看出，中央山脉走向与菲律宾拉蒙湾以北的山脉走向基本吻合，而且山脉的幅度也差不多一致。这是巧合吗？显然不是，后面的地质层位证据将更加充分。图6 台湾岛地形地貌复原图5.2 地层复原吻合如果上面的拼图是正确的话，一定能够从地质图上得到更确切的证据。那就是地质层位的吻合。图7是基于亚洲地质图的台湾岛和菲律宾地区放大图，从图中我们注意2个关键地质层位，那就是台湾的E层和PZ地层。而拉蒙湾北部的E层和南部的PZ层正好和台湾岛复原后吻合极好。对比中可以忽略新地层N，因为新地层是在后期漂移过程中沉降的，在最近的构造运动前后变化较大，对比中主要对比较老地层。图7 台湾岛和菲律宾北部地质地层复原前和复原后对比图5.3人工地震勘探剖面横切台湾南部巴士海峡的人工地震勘探剖面，也能说明台湾岛的动力来源。这个剖面中的地质解释部分中红色区域代表了板块漂移后的岩浆上涌，注意其中海槽中沉积的第四纪沉积，说明台湾岛经过此地的年代在2-3Ma。图8 横切巴士海峡的地震勘探剖面和对应的地质解释5.4古地磁古生物证据利用大陆板块漂移后留下尾迹和火山岛链的特征，可以很容易推断欧亚东缘这些陆块的来龙去脉，并甄别出其漂移的先后顺序。图中实线框代表当前陆块的位置。在这些陆块分离漂移之前，包括堪察加、日本三岛、朝鲜半岛和海南岛，都是拼贴在欧亚东缘的陆块。而日本北海道和库页岛及锡霍特则是从赤道附近向北漂移而来。日本三岛虽然都是从华南大陆边缘分离漂移到当前位置的，但它们不是作为一个完整的地块漂移，本州岛单独漂移在前，四国和九州一起紧随其后漂移。依据是西南日本和东北日本以大地沟带为界，两侧构造发展史显著不同，西南日本的四国和九州岛存在多条变质带，而本州岛则不同。四国和九州岛的漂移过程中还存在多个地块的拼贴，如图中的三个标识“双”“变”“质”的三个小陆块，它们在日本四国和九州岛漂移过程中同步向北西漂移，拼贴到四国和九州之上，形成日本著名的双变质带，推测这个拼贴时间在16-10Ma之间，这与东海盆地的构造反转时间一致。上述的漂移模式能够得到古地磁和古生物证据的支持，以堪察加为例，古地磁测量表明，堪察加在65-61 Ma时期位于38.1°± 4.1°N，而46-43 Ma时期位于47.0° ± 6.4°N。这说明堪察加在新生代初期还位于日本海附近，之后在45 Ma已经大规模北漂了。其漂移形成的千岛岛弧主要由新近纪和第四纪火成岩构成，说明漂移发生在新生代。日本北海道古孢粉研究表明，中新世早期该区域存在常绿阔叶林，至今纬度逐渐增大。古植物化石研究表明：16 Ma左右日本东北部处于热带、亚热带海洋气候,而其当前处于亚寒带。这表明日本北海道从赤道附近向北漂移的时间很晚，可能是与锡霍特陆块一起从遥远的南方漂移到当前位置的。郯庐断裂的形成过程也说明锡霍特拼贴在欧亚东缘的时间在第四纪，拼贴之后又被郯庐断裂左行错断了约20 Km。日本三岛是从中国东南部漂移过去的，也得到了诸多证据支持，主要包括：漂移尾迹证据，琉球岛弧、冲绳海槽以及发育其上的诸多火山岛和大陆残片形成了漂移的尾迹。古地磁证据，许靖华从古地磁的研究得出结论，日本在白垩纪以前应该在华南附近。Taira和Tashiro在大量古生物学和岩石学及古地磁学工作的基础上，得到的结论是，从130到70 Ma，日本东部沿着一平推断层带从北纬10-15°运移到现在的位置。作者质疑这个时间，但日本的运移结论没有问题，利用这一结论可以推测三叠纪和侏罗纪时期日本是在福建和广东的东南。古生物证据，日本发现生活在距今约40 Ma年前已经灭绝的茂名龟，这种龟特产在我国茂名地区的一套油页岩地层中，时代为晚始新世。更为关键的是这是产在陆相地层中的淡水龟，不可能越洋过海。由此推测日本大陆与华南大陆在新生代初期连接在一起。地质证据，日本的前寒武基底与华南前寒武基底一样，如果把日本三岛复原到中国东南大陆，可以发现日本的中生代花岗岩与华南花岗岩分布一致。而如果把日本拼贴到朝鲜半岛，两侧地层和岩浆岩则显著不同。这些证据都指向日本三岛来自中国东南沿海一带。图9 日本和台湾区域陆块漂移拼合示意图5.5地磁异常条带该区域的地磁异常条带特征也能说明，日本是从两个区域漂移聚合形成的，日本北海道和库页岛是从南部赤道附近16Ma才开始大规模快速漂移到达当前位置。而日本本岛、四国和九州是从中国东南福建广州东南部裂解漂移到达当前位置的。日本本州单独漂移，而四国和九州则比较复杂，它们漂移过程中在目前台湾岛东北部还遇上了三个碎小陆块，它们从图10中左侧位置开始漂移，与漂移中的四国和九州发生拼贴碰撞，形成图10右侧图中的日本西南拼合地块，证据除了地形地貌和地磁异常证据，还有东海盆地同期的反转构造证据，以及冲绳岛弧被右行走滑错断证据。还包括日本西南的双变质带证据。双变质带是典型的板块拼合接触带岩石组合特征。从图10中也能看出，菲律宾北部陆块原来也处在当前的菲律宾东南部区域，后期随着前面的陆块大规模漂移，它也同步漂移。推测这个陆块从左侧图中漂移的起始时间也是16Ma左右。这个时间也能得到深海钻探证据的支持。图10 台湾区域磁异常及陆块漂移路线，左侧是陆块漂移前的位置，右侧是漂移后的位置5.6深海钻探证据图11是太平洋区域深海钻探海底年龄图，图中左下侧红色箭头区域标明是渐新世，事实上从位于菲律宾以东的帕里西维拉海盆的深海钻探能够更准确地确认这个时间是16Ma，也就是说菲律宾北部陆块从该位置开始漂移的时间是16Ma左右。图11 太平洋区域海底年龄图，其中数字单位是百万年5.7台湾漂移的地球化学证据台湾地质学家利用岩石地球化学证据研究说明，台湾岛是从菲律宾漂移过来的，其结果与我们的推论完全吻合。该成果发布美国《GEOLOGY》刊物上。图12根据岩石学证据所推断的台湾地块运动轨迹台湾岛是在日本漂移之后才与琉球岛弧发生陆弧碰撞的，在地形地貌图上也非常清晰，如图13所示。从图中可以看出，在发生陆弧碰撞的过程中，台湾岛的东北部地区大约在1Ma左右与欧亚东缘漂移形成的岛弧地壳流发生碰撞，形成该区域的伸展构造，这个伸展构造在台湾东北部的著名金瓜石金矿也能得到证明，该金矿历史上采出黄金数百吨，是一个巨型金矿。其研究表明那是一个隐爆角砾岩金矿，形成时代0.8-1Ma,是一个形成时间非常新的金矿。从形成至今的剥蚀量大约1.2Km。包括基隆火山群以及台北地区目前仍然处于伸展环境中，这个区域也是台湾地震危险和危害程度最低的区域，因为伸展构造可以缓慢释放地下聚集的高压地壳流。图13 台湾陆块漂移过程中对地壳流和日本陆块漂移后尾迹的改造作用5.8台湾原住民的基因对比台湾的高山族是原住民，他们都居住在台湾的中央山脉高山区域，他们使用的南岛语系与汉语显著不同。雅美人是高山族的族群之一，分布于台东县兰屿岛滨海地带，是高山族中唯一的渔猎民族，其语言几乎与菲律宾北部的巴丹居民一致。更重要的是原住民的基因也显著不同于汉族。图14 台湾原住民民族分布图和与菲律宾基因总频次相似度汉人和台湾原住民基因显著不同，他们的基因总频次大约50%相似。而菲律宾巴丹岛人和台湾原住民基因总频次92-100%相同。菲律宾巴丹岛人和台湾雅美族、卑南族、泰雅族、邵族基因总频次100%相似。这说明台湾原住民就是菲律宾土族人，他们应该是伴随着台湾岛从菲律宾的裂离漂移一同而来。表1汉族和台湾原住民与菲律宾巴丹岛人基因对比表6结论台湾岛和菲律宾、日本等都是原拼贴在中国东南部沿海区域的地块，后期随着印度-欧亚碰撞发生裂解漂移。台湾岛的漂移路线很曲折，先随着菲律宾地块一同漂移，后期大约6Ma才从菲律宾中部的拉蒙湾开始漂移到当前位置，台湾原住民来自菲律宾的巴丹岛土著。也就是说台湾最后是从菲律宾分离漂移而来，但菲律宾从根源上又来自中国东南沿海地区。主要参考文献
1) 张明书. 试论台湾的非岛弧成因及其与南海海盆的相关性[J]. 海洋地质与第四纪地质,1998,18:113-118.
2) Wen-Yu Shao,Sun-Lin Chung,Wen-Shan Chen,Hao-Yang Lee,and Lie-WenXie. Old continental zircons from a young oceanic arc, easternTaiwan:Implications for Luzon subduction initiation and Asian accretionaryorogeny[J].Geology, 2015168, doi:10.1130/G36499.1
3) 梁光河.台湾岛和黄岩岛的来源研究[J].地理科学研究,2013, 2 :44-56
4) Jun-Hun Loo, et al.Genetic affinities between the Yami tribepeople of Orchid Island and the Philippine Islander of The Batanes Archipelogo[J],BMC Genetics, 2011.
5) 梁光河.大陆漂移的源动力-板块自驱动模式[J].地球科学前沿, 2013,3:86-96.
6) 梁光河.新大陆漂移模型与地震成因关系研究[J]. 科学技术与工程, 2018, 18: 47-57.
7) [19] NATALIA M L, MIKHAIL N S,VLADIMIR N. Paleomagnetism andgeochronology of the Late Cretaceous-Paleogene island arc complex of theKronotsky Peninsula, Kamchatka, Russia: Kinematic implications[J].Tectonics,2000,19:834-851.
8) [20] PECHERSKY DM, LEASHOVA NM, SHAPIRO MN, et al. Paleomagnetismof Paleogene volcanic series of the Kamchatsky Mys Peninsula, east Kamchatka:The absolute motion of an ancient subduction zone[J],Tectonophysics,1997,:219-237.
9) [21] AKIKO O. Latitudinal changes in Miocene pollen assemblagesrelated to the Daijima type flora, from the Takinoue Formation and its coevalformations in Hokkaido[J]. Journal of the Japanese Association for Petroleum,1999,64:49-62.
10) [22] ATSUSHI Y. Early Miocene terrestrial climate inferred fromplant mega fossil assemblages of the Joban and Soma areas, Northeast Honshu,Japan[J]. Bulletin of GeologicalSurveyofJapan,2008,59:397-413.
11) 叶祥奎.日本发现茂名龟[J].化石,1984,:11-11.
12) 梁光河. 郯庐断裂带的几个关键问题探讨[J]. 黄金科学技术, 2018, 26: 543-558.
非常感谢梁老师长期热情向《贵州地调》赐稿！
中国科学院
梁光河地质论文选集
