驱动板块运动的三大动力机制探讨

Three dynamic mechanism that drive plate moving

梁光河

中国科学院地质与地球物理研究所

中国科学院矿产资源研究重点实验室，北京，100029

Email:lgh@mail.iggcas.ac.cn

一、问题的提出

魏格纳100年前提出的大陆漂移学说被认为是百年以来最伟大的科学进展之一(路甬祥，2012）。大陆会漂移是一个不争的事实，但这个驱动大陆漂移的动力源是什么，一直困扰着全世界的地质学家。魏格纳当时给出的力源是：向赤道的离极力；因地球自转产生向西的力；重力均衡产生的垂直向上的力（赵文津，2009）。

这些力后来被证明是不可能的驱动大陆板块漂移的。由此产生了“海底扩张假说”，该假说比较合理地解释了大陆漂移的动力机制。但事实上是这样吗？这个假说自从诞生就受到了众多质疑，但仍在国际权威的一片呼声中转化成了“真理”。

作者曾经收集了大量的证据想说明海底扩张是错误的假说（见“海底扩张-将地学引向歧途的错误假说”）。我国多位著名地质学家（赵文津，2009；朱炳泉2008；杜乐天，2009）也对海底扩张和板块构造提出了严重质疑。现实的问题是既然不能给出更好更合理的驱动板块运动的动力机制，就只能用目前的海底扩张和板块构造假说了。本文试图抛弃海底扩张这种动力机制，给出可能更为合理的动力驱动机制。

事实上，驱动大陆漂移的动力机制在作者2013年的文章中已经给出了（见大陆漂移的源动力-热力不平衡驱动模式）。该文只给出了驱动大陆漂移三个主要动力中的一个，当然这个力应该是最主要的力，其提供的动力最大。

那么驱动大陆漂移的三个主要力是什么呢？总结如下：

1 板块前后热力不平衡产生的驱动力：大陆板块漂移划开洋壳引起岩浆上涌，在陆块后面冒泡，巨大的岩浆热动力推着板块往前跑。这种力作为最主要的驱动力可使板块产生各个方向的运动。

2 地球自转产生向西的力：地球整体绕太阳向东作自转运动，产生板块向西漂移的一个系统力，这种力对所有板块都起作用，该作用力相对第一种力小很多，但也不可忽视。

3 银河系星体对地球产生周期性的整体受力变化，产生大陆板块的趋“极”力，使得地球上所有板块在某个周期向北极运动，另一个周期向南极运动（类似超大陆旋回）。这种力也是对所有板块起作用，是一个系统力，该作用力相对第一种力小很多，但也不可忽视。目前地球上的所有大陆板块受到该力的作用，整体宏观上向北极运动。 

二、驱动板块运动的热力

   图1是作者在论文“大陆漂移的源动力-板块自驱动模式”一文中给出的模型。如果该模式正确，那么必然会从当前已经确认正在漂移的板块上面得到体现。

图1  板块运动-热力不平衡驱动模式（据梁光河，2013）

   众所周知的印度板块是从南往北正快速移动的一个较大板块，从图2中我们可以很清楚地看出，印度板块向北漂移中在尾部遗留下来了两个明显的边界轨迹（近南北向），就好像一架马车留下的两个车辙。西边的轨迹（车辙）形成了马尔代夫火山岛链。东边的轨迹（车辙）目前是一个水下海山，其中熔岩正在上拱，正处于蓄势待发阶段。我们大致以马尔代夫岛链上的马累岛做两个横切面，在深度剖面上会看的更清楚。其中A-B线位置如图中的近东西向红线所示。它横跨了印度板块漂移后留下的两个轨迹，西边的轨迹处就是马累岛，深度剖面图如图中右下角所示。可以看出，其中马累岛是一个高出海平面大约200米的海岛，而东侧的轨迹是一个水下海岭。这两个轨迹在印度板块划过后都上涌鼓起，从而推动了印度板块的向北漂移。剖面C-D线是一条近南北向的红色线条。其深度剖面示意图如图右侧中部所示。该模型说明当印度板块划过大洋板块时，由于海水的迅速冷却可能并不能直接发生岩浆喷发，而是岩浆上涌到一定的高度后迅速冷却，从而在大陆板块后方留下一个大大岩浆鼓包，形成推动大陆板块漂移的自驱动模式。理论上该驱动力可以足够大，足以推动大陆板块的漂移。

图2  印度板块的热力不平衡驱动模式（据梁光河，2013）

三、地球自转产生向西的力   

   地球整体环绕太阳向东作自转运动，产生地球表层板块向西整体漂移的系统力，这种力对所有板块都起作用。从目前的地球上也可以看出这种力起作用，图3是太平洋区域的Google-Earth截图，图中可以很清楚地看出多条近东西向的斑马条纹，这应该是板块漂移后的尾迹或者擦痕。推测是泛大陆未裂解之前在太平洋漂移留下的尾迹。

图3  太平洋上的斑马条纹（据Google-Earth截图修编）

四、趋“极”力

我们的地球并不是孤立不动地存在，她在宇宙中运动，必然会受到各种星体的影响。我们知道太阳系位于银河系的一个猎户旋臂上。从以下参数中（滕吉文，2003）我们可以看出，地球在浩瀚的宇宙空间中，其自转的速度相对于太阳系绕银河系中心的旋转速度非常小。因此必须考虑种种银河星系对地球的作用力。

①  地球自转（赤道）速度0.46公里/秒；

②  地球绕太阳公转速度30公里/秒；

③  太阳系绕银河系中心转速220公里/秒；

④  银河系星岛团向武仙座星岛团20公里/秒。

太阳系绕银河系呈螺旋状旋转，周期约2.3亿年左右，太阳系形成后绕银河系转了20-25圈左右。这个在层序地层学中被划为一、二级海平面变化的周期不能忽视，其作用力作为一个系统力，从宏观尺度上推动整个地球板块不断从南极漂移向北极，又从北极漂移向南极（图4）。

图4 世界各洲大陆板块由前寒武纪(6亿年前)至今的漂移轨迹

五、结论与讨论

板块漂移的动力很复杂，至少存在三种比较重要的驱动力，一种是热力不平衡产生的驱动力，另外两种是地球在宇宙中的不同运动方式产生的系统作用力。还有一种力本文没有涉及，那就是潮汐引力对地球上各个板块的作用力，不是说该作用力不大，而是因为该力主要产生垂直方向的运动，从原理上讲难以使大陆板块产生水平方向的运动。因此本文没有讨论。

参考文献：

1)       路甬祥，魏格纳等给我们的启示——纪念大陆漂移学说发表一百周年，科学中国人，2012,17:13-21

2)       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.

3)       梁光河.“海底扩张”—将地学引向歧途的错误假说[OL].[2013.05.22]:http://sea3000.net/liangguanghe/20130522222426.php

4)       梁光河.“海底扩张”—将地学引向歧途的错误假说,山风网络: 2013, 5

5)       梁光河. 我们从哪里来-科学论证告诉您！百度空间，2013

6)       赵文津，大陆漂移，板块构造，地质力学，地球学报 2009 30 (6): 717-731

7)       朱炳泉，崔学军，板块构造学说面临的挑战，大地构造与成矿学，2008,30(3):265-274

8)       “地问”--杜乐天：对当代地球科学理论的怀疑与新见(84个问题) ，http://zhanjun883.blog.163.com/blog/static/7204773200939111349750/2009  

9)       滕吉文. 固体地球物理学概论[M]. 北京：地震出版社，2003.