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大陆漂移新解(系列4)

已有 3259 次阅读 2021-4-27 14:40 |系统分类:科研笔记

引言

大陆为什么漂移争论了一百多年,至今结论有了,而过程粉彩多呈。解释大陆漂移理论大致有离极力形成漂移,对流形成漂移,膨胀形成漂移,热推动形成漂移等等,总之关于大陆漂移理论可以说是林林总总。每一个学者都从不同视角,根据掌握的科学依据证据论证陆体的漂移。但根据球内合力强度方程、球内性质及球内存在高温来判断:球内合力强度方程和球内性质时时调整规范着地球形态,地球内热的不均又影响着物质的再展布。陨石冲击地球一时带来局部物质的富余与增温,也是来的冲忙,去的迅速。热的不均造成粒子间距离,除温度外,同等条件下体积膨胀,密度变小,根据E=-E(ρ21)/ρ1(ρ2>ρ1)和F=VE浮力强度和浮力产生,从而产生违背球内性质的问题,物质必然远离球心外迁,造成能观察到的水平位移-大陆漂移。物质的外迁形成热结构,热结构间存在相互干扰,于是大陆漂移形成。下面就具体讨论这一过程。

1.  大陆漂移的物质准备

虽然在“热结构(强迫对流)(系列3中分析了强迫热对流--热结构的内部运行规律,也分析了均匀混合物质中大密度物和小密度在热结构中的迁移。这些并没有涉及到地球对外释热,当地球集聚完成后,引力位能引起的生热结束,地球的热能来源则仅剩太阳、内部放射性、迁移形成位能差、以及旋转动能转换。此后的地球由最高温,根据热力学第二定律,外太空是冷源,地球是热源,地球虽有前述三种生热方式,但不及引力位能来的迅速、猛烈,所以地球整体将处于降温保温状态。

据研究:大气圈在4.4Ga前基本形成,其质量已达现在的85%左右,以CO2为主的大气,其温度曾经达到500~600℃,大气压力相当于现在的300倍,与现在的金星相近(阿莱格尔,1989)[1]29。根据克拉柏隆方程,一部分易挥发物质将回归到地球表面,主要汇聚于热结构的顶端,同时改变热结构顶部物质和小密度物(硅铝物)相态。温度的降低,表层固化,从热统理论看,只不过是内能的减少,粒子间距离变小。而对于表层下还处于高温的,则将依据克拉柏隆方程处于固相,它是壳的一部分,如图1所示。而莫霍面也因温度的降低而下探,软流圈减薄。固化的表层既向外导热也阻热。同时放射性粒子铀、钍、镭、钾,具有大离子半径,所形成的粒子密度小,多积聚于小密度物中,从而补充热能的散失,可使小密度范围的壳的厚度保持稳定;而位于热结构的顶部的壳由于热结构的上升运动,不断的补充散失的热能,使的壳的厚度保持稳定。壳即板块学说的板。温度降低,造成小密度物,物理化学变化及小密度物形变,沉积形成,地质记录开始。

地球整体的降温,粒子活动变小,粒子间距离变小,地球存在径向减小,即地球存在收缩,但并不意味着热运动停止。

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降温后的表层变化示意

2.  小密度的得汇聚与分裂

由于早期的地球整体温度高,热结构顶部布满地球表面,以网状状为主,网眼上是漂浮的小密度物如图2。但随着温度的降低,所有热结构将变得迟缓,强的热结构将兼并弱的热结构,使得本就强的热结构更强,弱的热结构停止运动,但却遗留热结构的顶端。强的热结构顶部范围扩大,使得小密度物水平外移,并越过死亡的热结构与其它小密度物汇合。当所有热结构汇聚为点源热结构后,第一次联合大陆形成,泛大洋出现。所有原“网眼”上微小密度块体集中一处,早期小密度物处于塑性时,汇集一处的小密度物[2],依据球内性质,除边缘外存在壅,成为均匀“带沿”球冠层。但当因温度降低出现刚性,则在相互接触的边缘一般会形成条状隆起,整体边缘基本“带沿”,且存在火山,是地震多发带。


图片2.jpg

2



这里需要交代的是,由于核部热能展布没有在理论上搞清,上面的仅是根据联合大的开合做的推断。地球自转和外部引力场如何影响核外热能展布(包括放射性物质展布),是一个非常难啃的问题,所以在这里和后面承认它的各种作用,暂时不做理论上的涉及,即便涉及也是有果及因。如果这一问题得到圆满解决,可能一切构造问题都释然了。杨学祥(2016)教授对此有如下精彩解读:“板块分割是现象,内部动力是本质,天文因素定周期”。

前面的表述仅是简单的说明了小密度物的集中,但没有阐述小密度物的集中的道理。下面依据球内性质阐述小密度物的集中过程。面依据球内性质阐述小密度物的集中过程。

假如热结构最后仅剩图3a中的两个,上部热结构扩张势头大于底部热结构的势头。上部热结构不断扩张,扩张的热结构对外部形成挤压,或俯冲或形成被动大陆边缘;同时底部压力亦同步增强,快速增加的负压除在6.4节中的上展外,因扩张对外挤压,增加的负压还对核外物质形成吸引,形成图示的物质相对运动,相对运动的物质间形成滑脱面。图中2号箭头代表了受热结构挤压物质的运动,3号箭头代表了受热结构吸引物质的运动。在一挤一吸的作用下滑脱面形成,挤压力随着远离挤压面,作用越来越弱;而负压的吸引作用,逐渐斜下向压力小的方向发展,直至与底部热结构压力最小的地方相连,使得底部热结构的物向上部热结构运移,因而底部热结构规模越来越小。逐渐减小的热结构,分异的大密度物也同步减少,同时受上部热结构的负压作用大密度分异物也向上部热结构运移,这更加快了底部热结构的减小,使得上部热结构越来越强,反过来又加快了下部热结构的减小,俯冲带明显。上述过程反复进行,形成图3b,继而形成图3c。同步的滑脱面以上的受挤压物质在滑脱面上滑动,并带动小密度物一起准同步运动,运动方向如图3a、b中1、2号箭头指示的方向既是,小密度物漂移出现。


 

图片3.jpg 

图3  小密度开合-威尔逊旋回

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4  消减带地震成果及态势


这样的分析得到的的漂移,存在以下三个证据:①大陆根四五百公里,这从图3a、b中可以直观的得到,因为小密度物下的物质与小密度物同步运移;②南非、南极金伯利岩侵位年龄远小于金伯利中金刚石年龄,南非南极喷出的金伯利岩均位于古老的大陆下,也就是位于大陆根下;③图4中西北、北部、东部太平洋俯冲带,向大陆下俯冲。从而恰好间接证明对流存在,对因大陆根的存在认为:大陆难以漂移的顾虑也就可以打消。因而对流应该不是一种不可存在的,应该说离开对流大陆漂移毫厘难行。当仅剩下上部热结构后,它的顶部是未来的泛大洋之地,小密度物占据的地方是未来的联合大陆。

事物总是盛极而衰,图3c的热结构达到最强时,它对外部形成的挤压,和外部形成的反挤压作用在某个时刻达到力的平衡,造成没有新的物质补充,分异减弱,热结构开始萎缩。与此同步是,当小密度物因上部热结构的横向挤压相联接,这是下部的热结构可能不在存在(图3c);但持续的上部热结构扩张,引起小密度增厚,底部范围较小。虽有球内性质规范物质的展布,但也可造成物质随挤压增大而形成盈余,同时这也是上部热结构对小密度物及下部物质做功的过程,到挤压反挤压达到最大时,盈余和做功达到最大。由于小密度物及小密度物下部物质受迫,上部热结构对它们做的功将转变为热能,使得它们普遍升温,这一升温叠加到核部,将产生新的许多点源热结构,或点、或线、或链、或网,其中一些中途夭折,在小密度上部留下各种痕迹-堑、裂谷等。为方便叙述,在图3d中小密度物下仅给出一个热结构。新的热结构快速增大变强,根据非州、印度德干、四川大的溢流玄武岩省,这种新结构形成的早期可很快刺穿小密度物。随后形成图3e刺穿小密度物下的热结构。这一热结构在发展壮大的同时,将形成图示的新的滑脱面。不断壮大的下部热结构形成横向挤压,使得小密度物及小密度物下物质图示的向外运移,侵夺上部热结构,使得上部热结构的范围逐步变小,俯冲带明显,逐渐到达图示3f下部热结构,这一热结构对外部形成挤压,或俯冲或形成被动大陆边缘。这时得图3f下部热结构逐步达到达到最强,上下热结构间形成平衡,小密度物及小密度物下物质运移停止。在这一过程中底部热结构对上部热结构做功,使得上部热结构获得新的热能,它叠加于老的热结构上,从而产生新的异与老的热结构的新热结构(不要误认为是永动机,前面已论及核部热能的复杂和现在没有搞清展布和来源规律)。新的上部热结构如图3a,它将重复以往的相似过程,进行下一个威尔逊旋回。

下面补充说明的是,上述过程是理想化的,实际的要比上述表述要复杂的多,仅是简单说明漂移的原理。更复杂的漂移过程非得解决能量及核部物质展布物理规律,才能得以说清,本文只能限于此。

这种过程可反复进行,四个超级大陆的形成与裂解,恰好可以证明这一点,这一点还可以从潘吉亚超级大陆裂解为目前的大陆展布得到说明。需要补充的说明的:上述是以小密度物为塑性的条件下的说明大陆漂移的道理,具体到实际情况要比这要复杂的多,即便降温后,地球表面出现刚性,原理都如上述。无论小密度物面积多小,两块小密度物汇合,原理都是如此。

3.  结语

上面依据热结构和球内性质讨论了大陆漂移的动力学过程,虽不能完全解惑对地幔对流的疑惑,但增加了认识地球的一种方式。对于大洋低存在老的大陆物质,有兴趣的可参看“网状周期性地球构造动力的合力场强度解释(3)中第11部分:11  海洋扩张遇到的问题辨析”。

通过系列(1-4)将五大动力系统,除脉动收缩膨胀外全部涉及。这些是建立在以球内合力强度方程、球内性质以及热运动规律为基础下取得的;可能还存在未能遇见事情,敬请提出你们宝贵的指导!

参考文献

 

[1]万天丰  中国大地构造学  地质出版社[M]  2011年7月第一版

[2]李三忠  索艳慧等  微板块构造理论:全球洋内与陆缘微地块研究的启示  地学前缘  2018年9月  25(5)  324-356






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1 彭振华

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