在地質(zhì)、地震領(lǐng)域，明知板塊學(xué)是錯誤的，為什么堅持不放？

因為地幔的狀態(tài)不是所謂簡單的單一判斷，而是一個復(fù)雜的，不均一的狀態(tài)。地?？筛鶕?jù)性質(zhì)特征的差異進一步劃分為上、下地幔，而上地幔又進一步劃分為巖石圈地幔和軟流圈地幔，這其中巖石圈地幔為固態(tài)；軟流圈地幔則多為亞固相的狀態(tài)（但不絕對，既存在固相，也存在部分熔融產(chǎn)生的液相，總的來說很復(fù)雜不可簡單一概而論），通常是高溫高壓使得該區(qū)域地幔物質(zhì)接近熔點但未達至熔點的過渡相，因此會在地震波測速上呈現(xiàn)不同的特征，而這里也多為巖漿的發(fā)源地；更深的下地幔則是位于更高壓環(huán)境物質(zhì)密度更大的液-固相，因此地震波速更大；地震橫波在地下2900km消失是因為核幔間-外核的液態(tài)層，而不能證明你說的地幔不是流體（實際上地幔中是包含流體的）。而且板塊學(xué)說是建立在眾多大洋科考、鉆探、古地磁、巖石學(xué)、古生物學(xué)等證據(jù)之上的，它不完美，尚有一些不能說明的問題（如近些年提出的地幔柱學(xué)說就是為了解釋傳統(tǒng)板塊學(xué)說不能較好解釋的部分問題，如LIPs的形成等），但它確實是近代地球科學(xué)的偉大革命與進步，并非像你一言而斷的那般不堪，如果你真的對板塊學(xué)說感興趣，建議你多讀讀相關(guān)文獻，例如鄭永飛院士19年在JAES期刊上發(fā)表的俯沖帶地球化學(xué)一文，這還僅僅只是對板塊學(xué)說其中的俯沖作用的綜述，不包含威爾遜旋回中其他的幾個過程。如果你不了解它，那就不要武斷地去批判他，除非你取得了推翻它的鐵證，這個鐵證鐵到能無視我上面提到的眾多地質(zhì)領(lǐng)域的證據(jù)。

簡述板塊構(gòu)造學(xué)說的基本觀點

(1)地球巖石圈不是一個整體，而是被一些構(gòu)造帶分成多個板塊;

(2)板塊在軟流層上漂移運動;

(3)板塊內(nèi)部比較穩(wěn)定，板塊交界地帶地殼比較活躍;

(4)世界上的地震帶、火山帶主要分布在板塊交界地帶。

一、板塊構(gòu)造學(xué)說

1.板塊構(gòu)造學(xué)說是在大陸漂移學(xué)說和海底擴張學(xué)說的基礎(chǔ)上提出的。根據(jù)這一新學(xué)說，地球表面覆蓋著不變形且堅固的板塊(巖石圈)，這些板塊確實在以每年1厘米到10厘米的速度在移動。

2.由于地球表面積是有限的，地球板塊分類為三種狀態(tài):其一為彼此接近的匯聚型板塊邊界;其二為彼此遠離的分離型板塊邊界;其三為彼此交錯的轉(zhuǎn)換型板塊邊界。板塊本身是不會變形的，地球表面活動便都在這三種狀態(tài)下集中發(fā)生。

二、基本內(nèi)容

板塊構(gòu)造學(xué)說是1968年法國地質(zhì)學(xué)家勒皮雄與麥肯齊、摩根等人提出的一種新的大陸漂移說，它是海底擴張說的具體引伸。

三、板塊構(gòu)造

板塊構(gòu)造，又叫全球大地構(gòu)造。所謂板塊指的是巖石圈板塊，包括整個地殼和莫霍面以下的上地幔頂部，也就是說地殼和軟流圈以上的地幔頂部。新全球構(gòu)造理論認為，不論大陸殼或大洋殼都曾發(fā)生并還在繼續(xù)發(fā)生大規(guī)模水平運動。但這種水平運動并不象大陸漂移說所設(shè)想的，發(fā)生在硅鋁層和硅鎂層之間，而是巖石圈板塊整個地幔軟流層上像傳送帶那樣移動著，大陸只是傳送帶上的"乘客"。

板塊構(gòu)造學(xué)說解釋了什么地殼運動機理

關(guān)于板塊運動的動力機制，人們有很多解釋。但首先這個驅(qū)動力必須滿足以下幾個條件：1，能產(chǎn)生足夠大的力；2，必須合乎物理學(xué)（流體力學(xué)、熱力學(xué)等）基本原理；3，符合根據(jù)地球物理觀測得出的地球內(nèi)部性質(zhì)；4，驅(qū)動力所產(chǎn)生的效應(yīng)要與現(xiàn)代巖石圈的性狀和動態(tài)相一致，也就是說能圓滿解說觀察到的各種地質(zhì)現(xiàn)象。按照赫斯的海底擴張說來解釋，認為大洋中脊是地幔對流上升的地方，地幔物質(zhì)不斷從這里涌出，冷卻固結(jié)成新的大洋地殼，以后涌出的熱流又把先前形成的大洋殼向外推移，自中脊向兩旁每年以0.5～5厘米的速度擴展，不斷為大洋殼增添新的條帶?，F(xiàn)在很多人認為這個驅(qū)動力就是地幔對流，雖然這中間還有很多問題沒有解決。除了地幔對流以外

什么是板塊運動學(xué)說

板塊運動學(xué)說是在對大陸漂移和海底擴張現(xiàn)象認可的基礎(chǔ)上提出來的。因此，有必要先了解大陸漂移和海底擴張。大陸漂移的發(fā)現(xiàn)，本身就是一個有趣的傳奇——20世紀初時，年輕的德國氣象學(xué)家魏格納發(fā)現(xiàn)：美洲大陸和非洲大陸的邊緣形態(tài)十分相似，如果將它們互相移近，則兩者的邊緣幾乎可以完全嵌合。于是，他進一步根據(jù)古生物化石、巖石和地質(zhì)構(gòu)造的相似性，大膽提出大西洋兩岸曾屬于一個統(tǒng)一的聯(lián)合古陸。直到2億年前，這一盤古大陸才開始破裂、漂移，逐步形成了今天的陸洋分布格局。大陸漂移假說曾經(jīng)轟動一時，但由于當時魏格納認為“硅鋁質(zhì)的大陸漂移在硅鎂質(zhì)的洋殼之上”，這一漂移機制與地球物理資料不符，并且也因古生物學(xué)的證據(jù)不足，遭到了強

巖石圈板塊為什么會運動———板塊構(gòu)造的動力學(xué)機制問題

現(xiàn)在，地球科學(xué)家一致認為，巖石圈的變形與變位都受到板塊運動的控制，在同一過程中形成，互相關(guān)聯(lián)。同一時期，不同的板塊可具有不同的運移方向和速度，不同時期的同一板塊，也可以有不同的運移方向和速度。而且運移的距離可以很大，可達上千千米的距離，可以跨越赤道，發(fā)生全球性的大運移。然而，巖石圈板塊到底為什么會運移呢?也即巖石圈板塊構(gòu)造的動力學(xué)機制問題，則仍是一個至今尚未解決的難題。

板塊構(gòu)造學(xué)說剛提出來時，不少學(xué)者曾經(jīng)以為剛性的巖石圈既然在軟流圈上面運移，想當然地認為一定是地幔對流帶著它運移，認為地幔中由于存在溫度差異或密度差異，可能引起物質(zhì)的緩慢移動，熱的、輕的物質(zhì)上升，造成大洋脊的熱顯示，同時帶動大洋脊兩側(cè)巖石圈板塊作相背移動，在俯沖帶處大洋板塊下插，使冷的、重的物質(zhì)下沉。于是地幔物質(zhì)就形成了對流環(huán)，好像“傳送帶”一樣帶著巖石圈板塊運移。這就是板塊構(gòu)造學(xué)說早期所主張的地幔對流的“傳送帶模式”。初看起來，這種板塊驅(qū)動機制的解釋十分精彩，但事實上，問題很多。在全球“熱點”(即地幔物質(zhì)向上運動的熱顯示處)研究中，共發(fā)現(xiàn)100多處熱點，除少數(shù)分布在大洋脊上，大多數(shù)卻都散布在板塊內(nèi)部。由熱點位置變化所反映的地幔物質(zhì)運移速度，一般認為都只有幾毫米每年，而巖石圈板塊的平均運移速度卻比軟流圈大一個數(shù)量級，即平均在幾厘米每年(據(jù)M.H.P.Bott，1984)。于是問題就出來了，低速運行的“傳送帶”怎么能夠帶動其上的巖石圈以較高的速度運移呢?更何況，現(xiàn)在能肯定存在的是由超臨界熱流體所構(gòu)成的地幔熱對流，至于固體的地幔物質(zhì)是否能夠發(fā)生比板塊運動速度大的運移和大對流，則至今尚無足夠的證據(jù)。

近20年來，有些學(xué)者曾經(jīng)認為板塊的擴張作用不是主要的，“冷”板塊俯沖時下沉拖拉力才是板塊運移的主要驅(qū)動力，他們用數(shù)學(xué)模擬的方法論證了這種可能性。然而，近年來也有人證明，這種下沉拖拉力不可能太大，畢竟這些“冷”的洋底玄武巖的密度(約2.8g/cm³)不可能比深部地幔巖石的密度(3～5g/cm³)更大。

地球是一個不停旋轉(zhuǎn)的行星，并且旋轉(zhuǎn)速度也還是有一點變化的。地球自轉(zhuǎn)速度變化對改變地球面貌似乎應(yīng)有點作用，例如大氣環(huán)流的形成。曾經(jīng)有一些學(xué)者認為地球自轉(zhuǎn)速度變化是造成巖石圈變形的主要動力。但是，由地球自轉(zhuǎn)速度變化所造成的固體地球表層巖石應(yīng)力增大或減小的數(shù)值，經(jīng)國內(nèi)外許多學(xué)者計算，只可能達到1～10Pa，即小于萬分之一的大氣壓力，僅能達到使巖石變形所需構(gòu)造應(yīng)力的百萬分之一至千萬分之一。因而，由地球自轉(zhuǎn)速度變化而促使巖石圈板塊運動的可能性幾乎近于零。也有的學(xué)者想用地球周期性的膨脹、收縮或有限膨脹來解釋板塊運動，主要根據(jù)是海平面的確一直在不斷地升降變化，古大陸殘留的面積遠遠小于地球總面積，因而，以為地球有脹縮變化，并在不斷地膨脹著。這種設(shè)想似乎頗能適合宇宙大爆炸說。然而，天文與地質(zhì)觀測資料都不支持地球在近40億年來曾經(jīng)有過顯著膨脹(例如10%～15%或者更多)的觀點，而認為地球在近40億年以來，體積沒有顯著的變化，質(zhì)量僅增加了1/600左右，體積加大了1/100多一點，主要靠隕石撞擊地球來增加質(zhì)量。另外，如果想要采用地球膨脹觀點，來解釋巖石圈曾經(jīng)發(fā)生過數(shù)百萬米的水平位移的事實，也是難以想象的。

近20年多來，根據(jù)大洋鉆探的成果，發(fā)現(xiàn)大洋中有兩次巨大的隕石撞擊事件(B.P.Glass，1982)，在海底沉積物中形成上億噸的微玻璃隕石(microtektite)。撞擊中心點正好與幾個板塊的拼接點位置相近。巨大隕擊作用(隕石直徑約1km)有可能造成直徑幾十萬米、深度幾萬米的隕擊坑，使巖石圈表層物質(zhì)發(fā)生顯著的虧損，在巖石圈均衡補償作用的影響下，誘發(fā)深部地幔物質(zhì)局部上涌，造成海洋板塊的放射狀張裂、擴張，從而使周鄰板塊沿著不同的方向運移(圖10-14)。這種觀點，盡管似乎比以前的假說更合理一點，然而受到當前技術(shù)條件的限制，所獲的資料有限(洋底鉆探的深度一般僅為上千米)，只能較好地解釋古近紀以來的兩次隕擊作用與板塊運動的關(guān)系。

圖10-14 微玻璃隕石與洋脊的分布(據(jù)B.P.Glass，1982，改編)

要想解決巖石圈板塊構(gòu)造的動力學(xué)機制問題，還要積累更多的資料，預(yù)計在未來幾十年內(nèi)是有可能解決的。其動力來源無非是地球內(nèi)部的變化和宇宙體系中的某些因素。應(yīng)該注意的是，巖石圈畢竟只是固體地球上的一層表皮(其厚度僅為地球半徑的1/100到1/30)，僅僅從地球內(nèi)部來找尋原因，看來是不夠的，有必要從宇宙因素與地球內(nèi)部變化的角度綜合起來考慮問題。但要確定什么是主導(dǎo)因素，目前看來，依據(jù)還不夠充分，有待于進一步的努力。

思考題

1.巖石圈為什么會發(fā)生變形?變形的主要表現(xiàn)形式是什么?

2.通過哪些現(xiàn)象可以認識巖石圈的垂直變位?

3.巖石圈的水平變位是怎樣被認識的?

4.為什么板塊構(gòu)造學(xué)說能在20世紀中葉出現(xiàn)?它依靠的基礎(chǔ)是什么?

5.有哪些因素在影響巖石圈板塊的運動?解釋這些運動遇到了什么難題?

進一步閱讀書目

1.Glass B P.1982.Introduction to planetary geology.Cambridge University Press.

2.Bott M H P，Kusznir N J.1984.The origin of tectonic stress in the lithosphere.Tectonophysics，105:1～13.

3.Press F，Siever R.1982.Earth.Freeman W H and Company，613pp.

4.萬天豐.1988.古構(gòu)造應(yīng)力場.北京:地質(zhì)出版社.

5.萬天豐.2004.中國大地構(gòu)造學(xué)綱要.北京:地質(zhì)出版社.