地球的纤夫：是谁在移动板块？

上传时间：2024-07-25 14:42 来源：去山上整点石头作者：去山上整点石头

简介:

地球是一颗充满活力的星球，在太阳的牵引下公转同时也会自转，地球上的板块也无时无刻的相互碰撞、分离、错动，研究地球及其组成部分的运动和变形，寻求其演化的原因和规律的科学，就是地球动力学。

地球是一颗充满活力的星球，在太阳的牵引下公转同时也会自转。地球上的板块也无时无刻的相互碰撞、分离、错动。研究地球及其组成部分的运动和变形，寻求其演化的原因和规律的科学，就是地球动力学。

地球好比气球。气球的运动无外乎2点，内部因素和外部因素。气球整体的膨胀和收缩，气球内部气流的涌动等等都属于内部因素。用手拍打气球运动就属于外部因素。

地球动力的源泉，主要有地球收缩、地球膨胀、地球脉动、地球自转、地幔分异与对流、涌流构造、层块构造热涌、热点-地幔柱、陨击等等假说。

1.地球收缩说

图1.地球收缩

比较早的地球动力学假说是地球收缩说。（图1）地球收缩说的支持者认为太阳系起源于一团炽热的气体。地球形成后不断的冷却，岩石外壳早已冷却，而地球核心还未发生显著的冷却，两者的中间层正发生着显著的冷却和体积变化。这一过程类似于苹果或百香果的失水干缩，水果的失水会导致表皮发生明显的褶皱。隆起的岩石形成陆地和山脉，凹陷的岩石形成大洋和盆地。

图2.失水干缩的百香果

地球收缩说看似合理，却是一种固定论，无法解释板块的运动。虽然存在明显的不足，但地球的确可能发生过某种收缩，并产生深远的影响。后来这一假说也不断的发展，并为其他假说提供一定的参考价值。

2.地球膨胀说

地球可以收缩，难道不可以膨胀吗？

1620年培根提出地球膨胀的观点，相应的假说也相继涌现。收缩说认为地球中间是收缩层，膨胀说认为地球中间是膨胀层。膨胀说支持者根据大陆可以拼合成一个球面的事实，认为最初的地球比现在小的多，并被硅铝壳所覆盖。后因地球膨胀体积增加，硅铝壳受拉张破裂，其碎块逐渐分离形成大陆，大洋也随着表层的分崩离析逐渐形成发展。（图3）而且地球的膨胀是非对称的，南半球比北半球膨胀的更为显著，所以大陆都向北漂移。

图3.地球膨胀

地球膨胀的动力来源可能是热效应，是地球内部物质的化学物理变化，或万有引力常数减小导致的。然而根据计算，如果地球半径均匀膨胀20%，所需要的能量约等于打破组成地球的分子的全部化学键的能量。虽然地球膨胀说也存在着相应的事实依据，但是在机制问题上遇到了不可克服的困难，仍然无法合理的解决地球构造运动的问题。

3.地球脉动说

既然地球收缩说和膨胀说都有一定的合理性和不足，那么将两者结合在一起，是否可以取长补短，达到完美呢？地球脉动说应运而生。

地球脉动说认为地球收缩和膨胀交替进行，收缩效应集中在某些区域，膨胀效应集中在另一些区域。这一观点虽然合理的解释了构造运动的周期性，但缺乏依据，对膨胀收缩的成因大家各执己见难以达成共识。

4.地球自转说

刚性的岩石圈漂浮在塑性的软流圈之上，如同岩浆海上的一叶扁舟。在地球自转的过程中，由于转速变化，地球不同圈层之间发生相对运动。就像乘坐公交车，加速时身体后仰，减速时身体前倾。乘坐在岩浆海上的板块，随着地球自转的加速、减速相互碰撞、分离、错动，在地表形成具有方向性的地质构造，同时影响地球的自转速度。因此，地球自转说也被称为“大陆车阀说”。（图4）

图4.“大陆车阀”

世界最长山系科迪勒拉山系，被认为是地球自转加速时北美陆块相对向西运动，与坚硬的太平洋板块碰撞形成。

虽然地球自转说解释了地质构造方向性的成因和地块的水平位移，但地球自转速度变化产生的力量是否足以推动地壳运动仍有待商榷。

5.地幔分异对流说

地球圈层结构的形成是物质对流分异的结果，岩浆上涌喷发是最常见的现象。板块的俯冲、碰撞，有没有可能是地幔对流这结果呢？秉持这样的观点，地幔对流-传送带模式应运而生。因其似乎完美解释了板块的水平运移而广为流传。

图5.地幔对流-传送带模式

看似地球动力学的大厦已经建成，“热点”的发现打破了这份宁静。夏威夷洋底火山是地幔热流向上运动，使地表局部熔融的表现，称之为“热点”。地幔中热点的位置几乎不变，而夏威夷岛链上的火山自东向西逐渐变老，这表明板块的运动速度远大于地幔运动的速度。如此低速的地幔如何带动速度较快的板块移动呢？

6.热点-地幔柱说

为解释“热点”现象，地质学家提出地幔柱构造。地幔柱是地球内部物质强烈垂直运动的表现，分为热地幔柱和冷地幔柱。地球内部热的塑性物质向上运移，形成“热地幔柱”；与热地幔柱上升流相平衡的向下运动的回流称为“冷地幔柱”。（图6）目前已发现地球中存在三个大地幔柱其中两个是热地幔柱，一个是冷地幔柱，分别位于南太平洋、非洲和中亚-东亚地区。