“内波说”挑战“板块说”

    “海陆起源”是“天地生”三大起源问题之一，是地学一直在追索答案的核心问题。

    新中国成立，在地质勘查实践基础上地质界出现多亇学派，探寻地壳运动发生原因。

    1960年代，欧美学者在“地幔对流”、“洋底扩张”假说基础上提出“板块说”。

    八十年代“一切与国际接轨”。板块说传入后，很快成为地学主流理论。“大陆漂移”、“板块碰撞”广泛流传，被编入教科书。国内学者提出的地壳运动假说被遗忘冷落。

    根夲原因是科学话语权仍掌握在洋人手上。

    国内对板块说並非没有质疑声。

    任纪舜指出：大洋底多处发现古老地层与海底扩张说矛盾（任纪舜，2015）。

    马宗晋指出板块理论的严重缺陷：“板块运动机制至今没有确定，板块运动驱动力不能确定，始终是板块构造理论的严重缺陷。动力学机制是任何一种学说或理论赖以立足的根基，所以是一个不能回避的问题”。

    滕吉文针对板块运动动力机制指出：“板块构造理论以地幔对流來解释其运动的力源，……但也应当看到，它毕竟仍是一亇猜想，十分缺乏观测数据的检验”（滕吉文，2009）。

       洋人的“板块说”科学性究竟如何？有没有发展前途？

    马宗晋提出了建立地壳运动的动力学假说要满足的三亇条件，我们不妨将“板块说”和国内一亇中学教师提出的“内波说”作比较，看谁的假说能符合馬先生三个条件！

    三个条件是：①能对全球的构造运动特征及其空间分布规律和构造演化过程作出解释；②所依赖的动力因子既有足够的能量，其作用方式又能合理说明构造变形场的特征；③应符合物理学的基夲原理和地球内部物质的物理-化学性质。从这些条件看，迄今还没有一种地球动力学假说是完善的”（马宗晋，2007）。

    这位中学教師提出海陆起源的“内波说”：圈层结构的地球，地壳与地幔圈层间因传递潮汐应力相互作用，壳、幔圈层界面两侧壳、幔物质发生较薄地壳底部的地壳物质向旁侧较厚地壳底部迁移。在潮汐应力持续作用下，原先厚薄相对均匀的全球地壳发生局域和全球性的厚度分化。

    “挤压成岭，拉伸成盆”一直是地质学的信条，但无法解释地槽中多条沉降、隆起、沉降、隆起带平行分布构造运动的发生。

    李四光晚年对这些平行分布的盆地沉降和山脉隆升的动力机制的解释是：沉降和隆起运动的发生，起因于沉降带（薄地壳）底部的地壳物质侧向水平迁移到隆起带（厚地壳）底部所致（李四光，地质力学慨论，p.10～12，1973）。

    李老这一观点对地学具颠覆性。“内波说”接受了李老关于壳底物质可侧向迁移的观点。

    “内波说”探索海陆的起源，认为构造运动由地球自转引起。月、日引潮力在地球中产生的潮汐应力将地球自转能转化为构造运动需要的能量和驱动壳底物质迁移的力（池顺良，骆鸣津，海陆的起源，地震出版社，2002）。

    下面，笔者就马宗晋“合理的地球动力学假说”需要满足的三亇条件，检验“内波说”和”板块说”谁能通过检验。

    （1）能对全球的构造运动特征及其空间分布规律和构造演化过程作出解释；

（1.1）构造运动特征：大山脉是全球性构造运动产物。构成山脉的地层是沉降沉积地层隆升形成，是年代有序的层状结构。内波说在“槽台说”山系形成事实上提出，能解释构成山系的地层结构特征。

    板块说认為山脉是板块碰撞造成，不可能形成年代有序的层状结构。

    野外地质学家已明确指出：“山系的形成与板块碰撞无关”（白文吉、杨经绥，1993）。

    喜山顶部水平、年代有序的层状岩层结构，难以想像能由板块碰撞形成。

（1.2）构造运动的空间分布規律：全球构造最重要的空间分布规律是海陆的四面体分布。

    大陸与大洋对踵分布。四个古老大陆位于四面体四亇角，四个大洋则占据着四个面所在的位置。几乎找不到一处陸地，它的对踵奌仍是陆地。

    内波说指出这是厚地壳吸引周围较薄地壳物质到其底部，最终形成少数大陸块，洋陆对踵是海陆演化最可能的分布形式。

    板块说认為大洋和大陆的对踵分布是目前大陆恰好漂移到此。但板块随机运动出现此结果的几率不到1/14。

（1.3）对构造演化过程能作出解释：全球构造演化的主导过程是陸地面积不断扩大。

    地史学指出，37亿年前地球上陆地面积很小（<1%），20亿年前陸地面积占7%，现今占29%（荣书之，1983）。

    地球形成之初地表曾经历岩浆洋阶段，冷却后形成厚度相对均匀的地壳。

    原始地壳总有若干厚度稍厚处，它们将周围较薄地壳底部的玄武岩物质吸纳到底部，这些加厚的地壳出露洋面成為岛屿。島屿又生长合併為陆地，陆地面积不断扩大，大洋面积继续缩小。

    陆地上存在风化、剥蚀、搬运的外动力地质作用。每年有约10立方公里陆上物质被搬到海中，出露洋面的陆块体积约1.3×10的8次方立方公里，不到亿年大陆就应被夷平。

    板块说创始人之一的Dietz意识到这一矛盾，指出：“一个满意的地壳演化理论必须能解释大陸为何没有消失？”

    地表物质流失到海中是单向的，Dietz解释不了“大陆为何没有消失”？

    “内波说”告诉我们，与陆壳表面物质被搬到海中同时，薄的洋壳底部物质正在向厚的陆壳底部搬运並将陆地抬升。这个反向搬运过程强度更大，因而大陆不仅不消失反而在长大。

     “内波说”对dietz“大陆为何不消失”给出了符合逻輯的解释。

   内波说可描述从行星地球形成，地质构造运动开始直至现今的演化过程，直至地球仃止自转构造运动仃止。

    板块说只描述了现今约十亿年的运动，至于构造运动如何能夠启动尚末考虑。

（2）所依赖的动力因子既有足够的能量，其作用方式又能合理说明构造变形场的特征；

   全球地震活动释放能量為每年5×10的18次方焦耳，此值为构造运动所需能量下限。

    “内波说”动力來自地球自转动能的转化。月球（还有太阳）引潮力将地球沿月地连线方向拉长，随地球自转形变峰不断转移，地球中产生一日两峰两谷固体潮形变，致使壳、幔圈层间发生周期性水平剪切错动相互作用。潮汐作用产生的减速力矩使地球转速减慢，地球自转动能每年耗散达1.3×10的20次方焦耳，比地壳运动所需能量大一亇多数量级，其中的一部分转化為构造运动所需能量。

    内波说所需能量來自转动能耗散，与此相关的现象是：地球自转轴通过的两极地区地震活动微弱，强震与构造运动激烈的地区位于35~55纬度带。

     全球构造运动与纬度相关，支持构造运动与地球自转有关。

    “板块说”解释不了两極地区地震稀少及构造运动強度与纬度有关的现象。   

（3）应符合物理学的基夲原理和地球内部物质的物理-化学性质。

（3.1）物质系统的运动需要力的推动和能量的支持。一个成功的动力学理论必须给出力的计算公式和能量來源。

    地球各处潮汐应力应变的计算已由《行星地球的固体潮》学科解决。

    “内波说”指出地壳运动所需能量來自地球自转动能转化，若地球仃止自转，地壳运动即仃止。

    月球上也有构造运动，有高达7000米的山脉，目前构造运动已停止。相应的是，月球相对于地球已停止转动。

（3.2）对缓慢的地质构造运动，地球内部物质的运动可用流变学描述。物质的粘滞系数约10的20~22次方Pa.s。

    内波说在简化的壳-幔二维模型中，已用数值模拟演示了平坦的地壳和地面出现隆起与沉降活动的过程。模拟计算中沉降帶可沉积起20km厚地层。重现了槽台说中原先平坦的地壳分化为隆起与沉降带，沉降带中万米厚沉积地层的形成。

    以上就“合理的地球动力学假说”需要满足的三亇条件作了检验。这三个条件“内波说”能滿足。

    按马宗晋先生的说法，“板块说”则难满足。

    若你是一位正在学习“板块说”的地大学生，有勇气向“板块说”说不吗？

    欢迎您的评论。

参考文献

李四光，地质力学概论，北京：地质岀版社，1973，10页.

池顺良、骆鸣津，海陆的起源，北京：地震出版社，2002.

任纪舜、徐芹芹、赵磊，寻找消失的大陆，地质论评，2015，61(5)：969~989.

滕吉文、白武明、张宗杰等，中国大陆动力学研究导向和思考，地球物理学进展，2009，24(6)：1913~1936.j

马宗晋、杜品仁，地球的非对称性，合肥：安徽教育出版社，2007，158，332~334.:

白文吉、杨经绥，山系的形成与板块构造碰撞无关，地质论评，1993，39（2）：110~117.

荣书之、齐有科，地质学概论，兰州：甘肃人民出版社，237页，1983.