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驱动板块运动的三大动力机制探讨

已有 11743 次阅读 2013-12-17 11:41 |个人分类:3大动力机制|系统分类:论文交流| 动力机制

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.






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