近日，国际地学TOP期刊《Geological Society of America Bulletin》正式发表了题为“Transform fault system: A microplate-based perspective on transform faults”的研究成果。此项成果由中国海洋大学海底科学与探测技术教育部重点实验室李三忠教授作为第一和通讯作者，与中国科技大学郑永飞院士和中国海洋大学索艳慧教授合作完成。

该文概述了转换断层60年来几何学、运动学、热力学和动力学的进展和成就，丰富了转换断层研究内容，做了以下创新：1）在以往大陆转换断层和大洋转换断层基础上，提出了转换断层系统、陆缘转换断层新概念；2）重新定义了转换断层概念，丰富了Wilson（1965）的半剪切作用等内涵；3）系统分析了转换断层系统的20种大地构造组合类型；4）提出了转换断层的被动成因新模式；5）基于转换断层与大洋内部的微陆块、微洋块、微幔块之间的成生联系，分析了全球板块的俯冲驱动-全球洋中脊增生的被动响应新机制；6）指出了转换断层系统的未来研究方向。

  转换断层（transform fault）是传统板块构造理论中三种板块边界基本类型之一，是构建板块构造理论的第一块基石，是板块构造理论的第一声啼哭。Tackley（2023）指出，没有转换断层的构造体制不是板块构造体制。这足见转换断层之于板块构造理论的重要性和Wilson（1965）“转换断层”贡献对板块构造理论的重要性。Wilson（1965）的“转换断层”原始定义是：位移突然消失或运动型式和方向突变的一种断层，不同于横向断层（Faults in which the displacement suddenly stops or changes form and direction are not true transcurrent fault.）的独特水平剪切断层（horizontal shear fault）。按照其原文，该水平剪切断层两端突然终止却貌似很大的位移。这里，其“貌似很大的位移”意味着：Wilson（1965）意识到转换断层两侧两盘之间的运动是视运动，即可能两侧两盘之间无真实的位移或运动，此外，他也没说明转换断层是否必须切割岩石圈，所以其原始定义中也没有限定转换断层两侧板块之间有无地震发生、震源深度（当时没有系统的研究），沿转换断层有地震分布、切割岩石圈等约束都是后人补充增加以区分走滑断层的标志；此外，按照其原文，Wilson（1965）的水平剪切断层（shear fault）两端之间由一对半剪切组成（Each may be thought of as a pair of half-shears joined end to end）。

  该文首先回顾了对“转换断层”原始定义的种种问题和误解，明确指出了Wilson（1965）的半剪切（half-shear）作用并非“strike-slip faulting（走滑断层作用）”，更不是“strike-slip mechanisms（走滑机制）”下发生的。Wilson（1965）的shear（剪切）并不类似、也不是strike-slip（走滑），因为走滑断层两侧不仅存在只可反向的相对运动而且两盘运动速率必定相同，且转换断层两侧两盘的运动速率可以不同。该文进而区分了一些与转换断层相似的名词术语，例如，破碎带（fracture zone）、变换带（transfer zone）、变换断层（transfer fault）、调节断层（accomodation fault）、走滑断层（strike slip fault）、侧向断层（lateral fault）、横向断层（transverse fault）、撕裂断层（tear fault）等；也进一步讨论了转换断层研究进展和现状，进而探讨了这些类似构造类型与转换断层之间的联系。

  该文在系统分析全球转换断层（图1）的基础上发现，一些转换断层类型的演化实际上与转换断层无关，而是与其链接的俯冲带等构造单元在演化（图2）。可见，转换断层两侧可能是视运动，也可能无运动，而是转换断层两端构造单元的运动演化形成的视觉运动；因此，转换断层研究与其他构造单元（俯冲带、洋中脊、碰撞带、微板块、裂谷带等）组合和演化研究不可分割，需要提升到“转换断层系统”演变的高度认知。为此，该文提出了转换断层系统（transform fault system）新概念。转换构造系统是：以转换断层或破碎带为核心，且与俯冲带、洋中脊、造山带等其他构造单元具有成因关联且协同演变的构造系统，具有物质组成与归属、几何结构、动力机制与构造演化的复杂性，其中转换断层谷底可能存在着复杂的网状断裂系统，是一个应变弱化的构造系统，具有显著的岩石圈力学各向异性、强烈的流岩相互作用、多期构造-岩浆作用等。

该文也提出了“陆缘转换断层”的新概念。此前，很多教科书或Şengör（2016）的定义明确：转换断层必然是相邻两个板块运动（plate motion）的产物，而且很多直观的介绍转换断层的模式图都是洋中脊之间的，只是表达了“大洋转换断层”。然而，自板块构造理论提出以来，该理论不断在大陆地质研究中得到检验，进而发现更多的“大陆转换断层”。“大洋转换断层”和“大陆转换断层”这两种转换断层类型早在Wilson（1965）一文中就已提出。但Romanche破碎带（可理解为死亡的转换断层）也确实符合Wilson（1965）“转换断层”的原始概念，然而，它却出现在传统板块构造理论规定为板内环境的西非被动陆缘，Romanche破碎带不是“大板块”边界，而是在非洲板块内部。可见，后来种种新的转换断层定义规定“转换断层必须是板块边界”也是不对的。特别是，这条转换断层不发育在大陆内部，也不完全发育于大洋内部，而是最初发育于大陆边缘或陆缘。该文系统总结了全球陆缘发育的这类转换断层（图1），认为有必要划分出一类新类型—陆缘转换断层，即：两侧分别为大陆型、大洋型岩石圈的转换断层，不一定是大板块边界（即可以是传统板块构造理论所谓的板内环境），但可以是微板块边界，以区别陆内的大陆型转换断层和洋内的大洋型转换断层。可见，不是所有转换断层都是板块边界，Wilson(1965)的原始定义中也确实没规定转换断层必须是板块边界，这种规定实际是后人添加的。

  依据转换断层系统概念或转换断层的大地构造组合，该文在Wilson（1965a）划分的7种转换断层类型基础上，基于微板块构造理论，还系统提出并分析了20种典型转换断层系统的成因与演化。传统板块构造理论认为，转换断层是守恒型板块边界，相比于俯冲带没有物质消亡，相对于洋中脊没有物质增生。但实质上，转换断层是不守恒的，其两端存在物质增生和消减。转换断层与洋中脊、俯冲带（海沟）相互连接，把整个地球划分为若干网络状镶嵌的板块格局，三种板块边界互相链接。从微板块构造角度分析，转换断层无疑也是微板块的一种重要边界类型。此外，尽管早期地球没有转换断层，微板块构造体制也可以启动运行。

该文从动力学角度对全球转换断层的成因分析表明，绝大多数转换断层是被动成因的（图2），受两端相连的构造带（洋中脊、俯冲带、碰撞带、裂谷带等）控制。转换断层是区分板块构造体制与活动盖构造体制的标志，没有转换断层的构造体制就不是板块构造体制，活动盖构造体制下不需要转化断层辅助就可以存在俯冲带和洋中脊构成的全球构造网络系统，特别是，多种局部应变吸收或转换断层调整下，全球联动无论在板块构造体制还是活动盖构造体制下都是极其罕见的现象；也就是说，活动盖构造（mobile lid）完全具备全球联动的俯冲消亡系统和洋脊增生系统，但活动盖构造与板块构造区别就在于无或极少出现转换断层（Tackley, 2023）。因而，转换断层成为了判断板块构造体制初始起始于地球的重要标志，而仅仅靠全球联动的俯冲带-洋中脊网络系统判断板块构造体制初始起始是不充分的。

  总之，Wilson（1965）“转换断层”原始定义只是运动学层次的定义，有必要从转换断层的大地构造组合、转换断层系统、微板块构造角度，将其运动学层次的定义上升到动力学层次进行重新定义。基于以上几何学、运动学、动力学上的综合分析，该文建议在Wilson（1965）原始定义基础上，将“转换断层”重新科学地定义为：板块/微板块之间在几何学上两端位移突然消失且全段有位移、或两端或任意一端有位移且全段无位移，运动学上两端或任意一端运动型式和方向突变，动力学上两板块/微板块间半剪切-近水平滑动、或两端增生或消减所致的一种近直立调节性构造边界。

图1 全球主要转换断层及破碎带分布（据李三忠等, 2018修改）

破碎带或转换断层编号：1-Aja, 2-Sila, 3-Sedna, 4-Surveyor, 5-Mendocino, 6-Pioneer, 7-Murray, 8-Molokai, 9-Clarion, 10-Rivera, 11-Orozco, 12-Clipperton, 13-Siqueiros, 14-Galapagos, 15-Marquesas, 16-Australa, 17-Mendana, 18-Challenger, 19-Valdivia, 20-Guafo, 21-Taitao, 22-Menaro, 23-Heezen, 24-Tharp, 25-Eltania, 26-Humboldt, 27-Tula, 28-Hero, 29-Shackleton, 30-Tehuelche, 31-Bullaro, 32-Cored, 33-Falkland, 34-Gough, 35-Bouvet, 36-Agulhas, 37-Rio Grande, 38-St. Hlena, 39-Ascension, 40-One South, 41-Romanche, 42-Saint Paul, 43-Four North, 44-Sierraleone, 45-Vema, 46-fifteen Twenty, 47-Kane, 48-Atlantis, 49-Hayes, 50-Oceanographer, 51-Pico, 52-Charlie Gibbs, 53-Jan Mayen, 54-Mozambique, 55-Du Toit, 56-Prince Edward, 57-Indomed, 58-Gallieni, 59-Owen, 60-Investigator, 61-Naturaliste, 62-Diamantina, 63-George, 64-Tasman, 65-Balleny; 其他未列举的大陆型转换断层可参见Şengör（2016）的图2；海沟：1-Puysegun, 2-Hikurangi, 3-Kermadec, 4-Tonga, 5-New Hebrides, 6-New Britain, 7-New Guinea, 8-North Sulawesi, 9-Suntra, 10-Philippine, 11-Manila, 12-Ryukyu, 13-Nankai, 14-Mariana, 15-Bonin, 16-Izu, 17-Japan, 18-Kuril, 19-Aleutian, 20-Cascadia, 21-Middle America, 22-Peru, 23-Chile, 24-South Sandwich.

图2 阿尔派恩转换断层系统及其演化（据Reyners，2013修改）

板块重建方案据Liu et al. （2023）。AF：阿尔派恩（Alpine）转换断层；HIK：希库朗基洋底高原; EB：埃默拉尔德盆地；NCT-：新喀里多尼亚海沟；PuT：皮斯格海沟；T-KT：汤加-克马德克海沟.

论文信息：Li, S.Z., Zheng, Y-F., Suo, Y.H. 2026. Transform fault system: A microplate-based perspective on transform faults. GSA Bulletin.

论文链接：doi.org/10.1130/B38446.1