板块构造与地幔流的动力学_从局部尺度到全球尺度_G_Stadler
《地幔柱构造学说》课件
地Hale Waihona Puke 柱与地 震活动的关 系地幔柱与矿 产资源的关 系
地幔柱与地 球深部结构 的关系
地幔柱构造学说的发展前景
地幔柱构造学说的提出，为地球科学提供了新的研究视角 地幔柱构造学说的发展，有助于揭示地球内部的动力学过程 地幔柱构造学说的应用，有助于预测地震、火山等地质灾害的发生 地幔柱构造学说的研究，有助于推动地球科学领域的创新和发展
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地幔柱：地球内部热对流形成的柱 状结构
应用：地幔柱构造学说可以帮助地 质学家预测矿产资源的分布和储量， 提高勘探效率和准确性。
Part Five
地幔柱构造学说的 未来展望
地幔柱构造学说的研究方向
地幔柱的形 成机制
地幔柱与板 块运动的关 系
地幔柱与火 山活动的关 系
Part Three
地幔柱构造学说的 研究历程
早期的地幔柱研究
1960年代：首次提出地幔柱概念 1970年代：通过地震波研究地幔柱 1980年代：通过地磁研究地幔柱 1990年代：通过地球化学研究地幔柱
现代地幔柱研究的发展
20世纪60年代， 地幔柱构造学
说首次提出
20世纪70年代， 地幔柱构造学 说得到广泛认
部
地幔柱的形态： 一些科学家认 为地幔柱是圆 柱形的，而另 一些科学家认 为地幔柱是扁
平形的
地幔柱的规模： 一些科学家认 为地幔柱的规 模较小，而另 一些科学家认 为地幔柱的规
模较大
Part Four
地幔柱构造学说的 应用
地幔柱构造学说在板块构造理论中的应用
地幔柱构造学说是板块构造理论的重要补充和发展 地幔柱构造学说解释了板块运动和地壳形变的原因 地幔柱构造学说提供了板块运动和地壳形变的动力来源 地幔柱构造学说在预测地震、火山等地质灾害方面具有重要作用
板块构造的基本原理
板块构造的基本原理地球的岩石圈并不是一个整体，而是由许多大型板块构成，这些板块在地球表面移动和相互作用。
本文将介绍板块构造的基本原理，主要包括以下方面：岩石圈板块概念、板块边界类型、板块移动和漂移、板块内构造和变形、板块俯冲和碰撞、板块构造与地球动力学以及板块构造与成矿作用。
岩石圈板块概念岩石圈板块是地球表面的大型地质单元，由地壳和上地幔顶部组成。
它们通常被称为“板块”，因为它们在地球表面移动并与相邻板块相互作用。
板块的尺寸可以从几百千米到数千千米不等，地球上的岩石圈可以划分为数个不同的板块。
板块边界类型板块之间的边界类型主要有以下三种：(1) 洋脊：这是两个板块分离形成的长条形区域，通常沿着这个区域可以找到高热流值的地带。
(2) 海沟：当一个板块俯冲到另一个板块下方时，会形成深而狭窄的海沟。
这些海沟通常伴随着火山活动和地震。
(3) 缝合线：这是两个板块碰撞并融合在一起的地方，通常会形成山脉和地震。
板块移动和漂移板块在地球表面的移动和漂移是由地幔的流动和地球的自转引起的。
板块的运动速度很慢，每年只移动几厘米。
板块的运动方式和驱动力主要是由地球内部的热能、重力能和地球的自转能共同作用。
历史上的板块运动导致了地球表面的地形和气候的演变。
板块内构造和变形在板块内部，地壳和地幔的变形和构造是复杂的。
在板块内部可以观察到地壳的抬升和下沉，以及地震活动和火山活动。
这些活动主要由地壳和地幔的密度差异、地壳应力以及地球的自转等因素引起。
板块俯冲和碰撞当两个板块相互碰撞时，会发生俯冲和碰撞。
俯冲是指一个板块俯冲到另一个板块下方，而碰撞是指两个板块在缝合线处融合。
这些过程会导致大规模的地震和构造运动，例如山脉的形成和地壳的抬升。
地球深处的作用力和能量在这些过程中起着关键作用。
板块构造与地球动力学板块构造与地球动力学密切相关。
地球动力学是研究地球内部运动和演化的学科，而板块构造研究的是地球表面的大型地质单元。
这两个领域的交互作用体现在地震学、地质学和地球物理学中。
地幔柱构造学说
俯冲板块从地 表连续至670 km间断面， 并因厚度增加 部分板块已插 入到670 km间 断面的下面
板块与上面不 连续，一个大 的块体正在下 沉至1000～ 1500km深度
板块从地表连 续插入下地幔， 达到1200 km 深度
现代无活动的俯 冲板块，在670 km处滞留的板 块是l00 Ma前板 块俯冲造成的
热地幔柱和冷地幔柱直接制约和决定了地球演 化各阶段引张和挤压两大构造动力体制，从而制 约和影响着地球浅部的各个圈层。
热地幔柱和冷地幔柱之间的相互制约与转化， 又决定了引张和挤压两大构造动力体制的相互制 约与转化，呈现出热点、大陆裂谷、大洋扩张等 引张构造与俯冲、碰撞、造山等挤压构造的演化 和复合叠加。
在地貌上，当地幔柱头部上升至大陆下， 在大规模火山活动前可使地表隆升多达 l km左右，产生上千km2的穹隆，相应的 地表水系均表现为向穹隆边缘流。这种特 征地形和水系在地幔柱上升200Ma多年后 仍能有所保存。 而在大洋中，受地幔柱/热 点影响的区域，表现出大洋内隆起几百至 上千米的火山岛或洋底高原。
研究地史时期的地幔柱，特别是要判断地质历 史比较久远时期存在的地幔柱，常常碰到证据 被破坏或证据不够充分的困难。例如，根据北 美大陆呈扇形分布的1267 Ma时期岩墙群朝西北 方向收敛的特征，可以推断古地幔柱可能处在 靠近北极的加拿大地盾的西北部，但其它证据 不足；
1994年提出地幔柱构造学说的概念以及全球构造概念的热地幔柱上升与板块俯冲的冷地幔柱下降的模式并认为地幔柱构造概括了地球表层的岩石圈板块构造深部主体的地幔柱构造地核的生长构造把板块构造和地幔柱构造作为地幔热对流的两个第一节地幔柱构造第二节地幔柱构造学说与板块构造的关系第三节地史时期的地幔柱第四节白垩纪中期的超地幔柱事件地幔柱构造是地幔中受几个大的垂直的地幔柱流控制的动力学区域
板块构造理论：大地构造学
海底扩张与板块构造
海底扩张
板块构造理论认为，海底扩张是板块运动的重要表现之一。由于地球内部的热能 作用，海底扩张不断发生，形成了新的海底地壳。
证据支持
海底扩张的证据主要来自于海底地质地貌、磁场分布和地壳年龄等方面的研究。 这些研究表明，海底扩张是地球板块运动的重要表现之一，形成了广阔的海底地 壳和洋中脊等地质构造。
界。
1990年代至今，科学家们不 断深入研究板块构造理论，发 现板块运动与地震、火山活动
等自然灾害密切相关。
板块构造理论的意义
板块构造理论是现代地球科学的重要理论之一，为研究地球的构造和演化提供了重 要的基础。
板块构造理论有助于预测地震、火山等自然灾害的发生，为人类防范自然灾害提供 了科学依据。
板块构造理论对于人类探索外星球也有重要的指导意义，为研究其他行星的构造和 演化提供了借鉴。
大陆板块的俯冲与碰撞
大陆板块俯冲
当两个大陆板块相互碰撞时，其中一个板块可能会俯冲到另一个板块之下。这种俯冲现象会导致地震 、火山活动和地形变化等自然灾害的发生。
证据支持
大陆板块俯冲的证据主要来自于地质地貌、地震波和地热等方面的研究。这些研究表明，大陆板块俯 冲是地球板块运动的重要表现之一，形成了许多山脉、岛弧和深海沟等地质构造。同时，大陆板块俯 冲也是导致地震和火山活动的重要原因之一。
04
CHAPTER
板块构造理论的应用
地球科学研究
1 2 3
板块运动机制
板块构造理论为地球科学研究提供了板块运动的 动力学机制，有助于深入理解地球的演化历史和 地质构造的形成过程。
古地理重建
通过板块构造理论，可以推断古代的地理环境， 了解地壳变动和地貌演化过程，为古地理研究提 供重要依据。
地质学中的板块构造理论
地质学中的板块构造理论地质学中的板块构造理论是指地壳由若干个相对独立的“板块”组成，并且这些板块之间存在着运动和相互作用。
这一理论是20世纪60年代地球科学领域的重大突破，极大地推动了地质学的发展和认识。
一、板块构造理论的提出和发展板块构造理论最早由美国地质学家扬·米尔斯（J. Tuzo Wilson）于1965年提出。
他根据大量的地震、火山和地球磁场数据，发现地球上存在许多类似于拼图般的地块，这些地块可以看作是巨大的地壳板块。
扬·米尔斯将这些板块视为独立的地质单元，他提出了“海底扩张说”和“板块俯冲说”两个重要概念，为板块运动的驱动力和机制提供了理论基础。
随着技术的进步和对地球内部结构认识的深入，板块构造理论得到了更多的证实和发展。
通过地震波传播速度变化的研究，地球科学家发现了地壳与上地幔之间的莫霍面，从而确定了板块的存在和运动。
此外，地球表面的地貌和构造特征也进一步支持了板块构造理论，例如大洋中脊、地壳断裂带以及火山带的分布等。
二、板块构造理论的基本原理板块构造理论基于以下几个基本原理：1. 大陆板块和海洋板块：地球表面主要由大陆和海洋两种类型的板块组成。
大陆板块相对稳定，由厚而密集的岩石构成，而海洋板块则较薄且富含玄武岩和较轻的岩石。
2. 海底扩张：大洋中脊是海底扩张的主要地质现象之一。
板块在大洋中脊的两侧相对分离，新的地壳物质从地幔中涌出填充空隙，使得海底扩张。
3. 板块运动和边界：板块之间的相对运动导致地球上出现了不同类型的板块边界，主要包括构造边界、转换边界和聚合边界。
构造边界是两个板块相互远离或靠近的地区，例如海底扩张区和海沟。
转换边界是两个板块相互滑移的地区，例如断层带。
聚合边界是两个板块相互碰撞的地区，例如大陆与大陆的碰撞造山带。
4. 板块俯冲和构造演化：板块构造理论解释了地震、火山活动和造山运动等地壳变动现象。
板块俯冲是指板块在聚合边界上发生的一种运动，俯冲板块从地壳表面下沉至地幔深处，引发火山喷发和地震活动。
板块构造学说的名词解释
板块构造学说的名词解释在地质学中，板块构造学说是一种解释地球地壳和上部地幔构造演化的理论框架。
它认为地球上的外部结构是由一系列大型和小型板块组成的，这些板块被认为是地壳和上部地幔的刚性片段。
这种理论的提出和发展使我们对地球的构造和动态有了更深入的了解。
以下将对板块构造学说中的几个关键概念进行解释。
1. 板块：板块是指地球上外部岩石圈上的一个刚性片段，由地壳和上部地幔组成。
板块是地球表面各种地质现象（如地震、火山活动和山脉形成）的主要动力学驱动力。
世界上目前已经确认的主要板块包括太平洋板块、欧亚大陆板块、非洲板块等。
这些板块相互之间可以发生相对运动，导致地震和火山活动。
2. 构造边界：构造边界是不同板块之间的交界地带。
根据板块相互之间的运动方式，构造边界可分为三种类型：边界、边界和边界。
边界是两个板块相互远离的边界，这种边界一般伴随着新的地壳形成。
边界是两个板块相互靠近和碰撞的边界，这种边界常常伴随着地震、火山活动和山脉的形成。
边界是两个板块相对滑动的边界，这种边界常见于地震带。
3. 版内作用：版内作用是指同一个板块内部发生的构造运动和岩浆活动。
在一个板块内部，可能存在内部的构造边界，这些边界由于板块内部的应力和应变而形成。
内部构造边界可以导致地震、火山活动和地质变形。
4. 版间作用：版间作用是指不同板块之间相互作用产生的地质现象。
这种相互作用包括板块的碰撞、相对滑动和远离。
碰撞型作用常伴随着山脉的形成，如喜马拉雅山脉的形成就是由欧亚大陆板块和印度洋板块的碰撞所致。
相对滑动型作用常伴随着地震活动。
远离型作用发生在两个板块相对远离的边界，常伴随着新的地壳或岛弧的形成。
5. 热柱与地幔对流：热柱是指地球地幔中一种热辐射物质上升形成的热点。
地幔对流是指地幔内部发生的流体运动，它是地球内部热力循环的重要组成部分。
热柱和地幔对流是导致板块运动的主要原因之一。
热柱上升和地幔对流造成了地壳板块的远离和靠拢，从而形成了构造边界和板块运动。
板块构造学说主要内容
板块构造学说1967年，提出了板块构造学说，成为地球科学史上的革命。
（1）大陆漂移（2）海底扩张（3）板块构造魏格纳提出的大陆漂移学说的主要内容：1.轻的硅铝质大陆漂浮在重的硅镁层之上，并在其上发生漂移；2.全球大陆在古生代晚期曾连接成一体，称为联合古大陆或泛大陆（Pangea)，围绕联合古大陆的广阔海洋称为泛大洋；3.从中生代开始，泛大陆逐渐破裂、分离、漂移，形成现代海陆的基本格局。
大陆漂移的证据：大陆边界的吻合、岩石和构造的拼合、生物学、古地磁学、古气候早在1620年，培根(Bacon, F)就发现大西洋两岸海岸线的相似性北大西洋两岸山脉可对比性阿帕拉契亚山脉向北消失于纽芬兰海滨，但年龄与地质构造均相当于不列颠群岛和斯堪的纳维亚。
岩石和构造的拼合北美、非洲和欧洲的古老岩石－构造线可以很好的对接南美与非洲古老岩石（老于20亿年）分布区可以很好的对应非洲西部高原的片麻岩年龄、构造线方向与南美洲巴西高原片麻岩的年龄、构造线方向一致。
古生物南美、非洲、印度、澳洲和南极洲在晚古生代期间生物具有相似性，表明他们连为一体，组成冈瓦纳（Gondwana）大陆动物变异性同样说明三叠纪后联合古陆开始分裂并各自漂移，逐渐形成现今的海陆分布格局。
古气候南澳大利亚Hallet Cove基岩上的冰川擦痕，指示冰川的运动方向古地磁学英国学者布莱克特和朗科恩通过测定已知时代岩石古地磁，进而推算其古地理位置，发现一些大陆的古地理位置与现今位置相差较远，证明古大陆曾发生漂移。
通过测定某大陆不同时代岩石的古地磁所反映的对应时代的磁极位置，并标示在地图上，并连接起来就形成了古地磁极移曲线。
极移曲线反映了古大陆漂移轨迹海底扩张一、洋脊的地质、地球物理特征1、洋脊是软流圈上涌出口，地温较高，密度小、波速低；（1）高热流异常区；（2）重力负异常区；（3）低速区。
2、沿洋中脊向两侧，地质地球物理特征具有对称性；基岩的风化程度向两侧逐渐加深；沉积层在洋中脊部位最薄，向两侧逐渐加厚；洋脊两侧正负磁异常条带具对称性；二、海沟的地质、地球物理特征1、存在负重力异常和负地形，显示重力不均衡，是强制下陷区；2、切穿岩石圈的巨型断裂；3、存在贝尼奥夫带及其相关的浅－中－深源地震的规律分布；三、海底岩石的年龄一最老的岩石年龄不早于侏罗纪，即不早于2亿年，远比大陆上最古老的岩石年轻。
第三章地幔对流和地幔动力学分解
• 4）地幔柱的活动是连续的，但是在地质时间尺度上 它又具有一定的间歇性，这可以用以解释热点轨迹 分布的图象。
4、地幔对流的结构模型
目前对D”层的认识： l） D”层为一个厚度 100一300km的薄层，它
1、地幔对流假说的科学依据及对流模型
• 本世纪初，魏格纳的大陆漂移假说震撼了整个地 球科学，尽管魏格纳列举了大量的地质学、地理 学、气候学和古生物学的证据，论证了我们这个 行星的几个大陆在两亿年前曾经是一个古大陆， 后来被分裂、漂移，形成了现代的格局。但当时 大陆漂移学说却面临绝境，因为没有人能够解释 大陆为什么能漂移。与之相反，著名的地球物理 学家Jeffreys从理论上证明固体的硅铝层地壳和 硅镁层地幔之间存在的巨大摩擦力使大陆不可能 漂移。
3. 外部力驱动下的地慢物质流动
3.2俯冲板块的角度问题
• 这与观测结果显然不同，表明必定有别的力作用于 俯冲板块的上部或下部，托起下俯冲板块以保持俯 冲角度。作为一个模型可以用地幔物质流动来讨论 俯冲板块下插入“可流动”的地幔中产生的对流以 及它们作用在俯冲板块上的力及重力矩的平衡问题 （Fig.1）。以一定速度向下俯冲的板块可以延伸至 无穷远并将地幔分成两个部分，岛弧角部分和海洋 角部分。由此可以看出，无论是岛弧角方面作用于 下俯冲板块上表面的吸力，还是作用其下面的托力 都使其抗拒重力作用而保持一定的俯冲角度。
1、地幔对流假说的科学依据及对流模型
• 地幔作为地球结构中最大的部分，成为研究中一个 最重要环节。研究地幔对流在地幔中运行的模式， 探讨它对地壳、岩石圈构造、运动，和对地核物质 运动的影响，以及研究它们之间的相互作用已成为 当代固体地球科学研究的最优先研究的课题之一。
板块构造与地幔柱构造浅析
板块构造与地幔柱构造浅析胡亮 011082-08 20081001216内容提要：板块构造学说引发了地球科学的革命，成为最盛行的地学理论之一。
但是一些新观点和新假说，如地幔柱构造假说的等，使地质构造研究潮流移向多元化。
本文对板块构造学说与地幔柱构造假说各自的特征和动力学模式，以及两者之间的内在关系进行了简单地阐释和论证。
关键词：板块构造；板块运动；地幔柱；地幔柱构造。
1.板块构造学说及板块运动的动力板块构造学说(Plate tectonics)是在大陆漂移学说和海底扩张学说的基础上提出的。
该学说成功解释了许多地理现象，如大西洋两岸的轮廓问题；非洲与南美洲发现相同的古生物化石及现代生物的亲缘问题；南极洲、非洲、澳大利亚发现相同的冰碛物；南极洲发现温暖条件下形成的煤层等等。
大洋中脊是地幔对流上升的地方，地幔物质不断从这里涌出，冷却固结成新的大洋地壳，以后涌出的热流又把先前形成的大洋壳向外推移，自中脊向两旁每年以0.5～5厘米的速度扩展，不断为大洋壳增添新的条带。
因此，洋底岩石的年龄是离中脊愈远而愈古老。
当移动的大洋壳遇到大陆壳时，就俯冲钻入地幔之中，在俯冲地带，由于拖曳作用形成深海沟。
大洋壳被挤压弯曲超过一定限度就会发生一次断裂，产生一次地震，最后大洋壳被挤到700公里以下，为处于高温溶融状态的地幔物质所吸收同化。
向上仰冲的大陆壳边缘，被挤压隆起成岛弧或山脉，它们一般与海沟伴生。
现在太平洋周围分布的岛屿、海沟、大陆边缘山脉和火山、地震就是这样形成的。
所以，海洋地壳是由大洋中脊处诞生，到海沟岛弧带消失，这样不断更新，大约2～3亿年就全部更新一次。
因此，海底岩石都很年轻，一般不超过二亿年，平均厚约5～6公里，主要由玄武岩一类物质组成。
而大陆壳已发现有37亿年以前的岩石，平均厚约35公里，最厚可达70公里以上。
除沉积岩外，主要由花岗岩类物质组成。
地幔物质的对流上升也在大陆深处进行着，在上升流涌出的地方，大陆壳将发生破裂。
地幔环流说
地幔环流说及若干地学问题李玉民（上海市一打工仔 wishful@ ）摘 要：基于地球分层结构和角动量守恒得出地球各圈层由内向外角速度逐层降低差速旋转，导出地幔环流的存在及其方向，提出地幔环流说。
基于地幔环流和陆根的存在导出地幔导流、地幔潜流。
以此解释板块运动、板块构造等。
解决印度北移动力、青藏高原隆起等地学难题。
关键词关键词：：差速转动 角动量守恒 重力分异 地幔环流 地幔导流 地幔潜流 浮力造山1 地幔环流说1.1 地幔环流地幔环流地球由多圈层构成，有的为固态（内核，下地幔，岩石圈等），有的为气态、液态或高塑态（大气圈、水圈、软流圈、外地核等），各圈层都参与地球自转。
图1.1： 地球圈层示意图地球圈层是在地球形成和发展过程中通过重力分异形成的。
在重力作用下地球物质密度高的向内层移动，密度低的向外层移动。
如无角动量转移，物质从一个转动半径移动到另一个转动半径，角动量守恒则有：1.3 地幔环流说地幔环流说相对于岩石圈，软流圈高级层次表现为地幔环流；次级层次存在地幔导流、地幔潜流。
把这种观点定义为地幔环流说地幔环流说地幔环流说。
2 大地大地构造构造2.1 板块运动板块运动地幔环流水平作用于深达上百公里的大陆根，产生的巨大水平方向推力是板块运动的主要动力。
地幔对流的存在和是否能够推动大陆漂移遭到众多学者质疑。
地幔环流的幔流速度高、作用力方向水平、对大陆板块单向作用，三者决定了地幔环流对大陆板块推力比地幔对流大几个数量级，足以推动板块相对运动。
像河水速度远高于河面漂浮的两块木块之间距离变化一样，地幔流流速远高于板块漂移的相对速度，这两个速度不是同一量级。
从地磁非偶极子漂移速度推测，应在km/a 以上量级。
2.2 板块板块增生增生增生大洋中脊处存在岩壳增生已被科考数据所证实。
但其机理并未形成共识。
地幔环流理论认为大陆岩壳因大小、形状、走向、陆根深度等多方面的不同，被地幔流推动产生相对平移和旋转运动，陆壳拖动或推动洋壳运动，当相邻洋壳被动地造成间距增大时，脆弱的洋中脊处被拉裂，高塑性热地幔补充被拉裂的空隙，冷却固化形成板块的水平增生。
地球的结构与板块构造
地球的结构与板块构造地球是我们所生活的星球，它拥有独特的结构与板块构造。
了解地球的内部构造有助于我们更好地理解自然界的各种现象，包括地震、火山喷发以及地质变化等。
本文将介绍地球的结构以及板块构造。
一、地球的结构地球可以分为三个主要部分：地壳、地幔和地核。
1. 地壳地壳是地球最外层的部分，分为陆地和海洋两种类型。
其中，陆地地壳主要由硅酸盐岩石组成，而海洋地壳则由较重的玄武岩组成。
地壳相对较薄，位于地表以下约10-40公里深度。
2. 地幔地幔是地球结构的中间层，位于地壳之下，它约占地球体积的84%。
地幔主要由固态岩石组成，包含许多矿物质，其中最主要的是硅酸盐矿物质。
地幔温度较高，可以发生流动，被分为上下两部分：上地幔和下地幔。
3. 地核地核是地球结构的最内层，分为外核和内核两部分。
外核主要由液态铁和镍组成，而内核则是固态的铁和镍。
地核的温度极高，主要由于地球的热量来源于内部。
二、板块构造板块构造理论是解释地球地壳变动的重要理论之一。
根据这一理论，地壳被分为许多大块，称为板块，它们类似于拼图一样拼接在一起。
1. 构造板块构造板块的边界可以被分为三种主要类型：边界、转换边界和消亡边界。
- 边界：两个板块直接相互碰撞形成的边界。
当两个板块发生碰撞时，会产生山脉和地壳变形。
例如，喜马拉雅山脉的形成就是由于印度板块与欧亚板块的碰撞。
- 转换边界：两个板块之间水平运动形成的边界。
当两个板块沿着相互滑动的断层面移动时，可能会发生地震。
旧金山的圣安德烈亚斯断层就是一个著名的转换边界。
- 消亡边界：一个板块在另一个板块下方向内部下沉的边界。
在消亡边界处，一个板块会被大气压力和高温所熔化，然后沉入地幔中。
太平洋海沟就是一个消亡边界的例子。
2. 板块运动板块构造是地球动力学的重要组成部分。
板块运动是由地幔对地壳施加的推力与拉力所产生的。
地球上的大陆移动也是由于板块构造的运动。
板块运动可以引起地震、火山喷发以及山脉的形成。
地球的动力学构造板块的运动
地球的动力学构造板块的运动地球是一个活动的行星，由内核、地幔和地壳构成。
而地球的动力学构造是指地球内部构造的运动和演化过程，其中板块运动是最重要的一部分。
板块是由地壳和上部的一部分地幔组成的大块岩石，它们相对于地球其他部分可以自由移动。
本文将探讨地球的动力学构造以及板块的运动机制。
1. 介绍地球的动力学构造地球的动力学构造主要由以下三个部分组成：地幔对流、板块构造和地震活动。
地幔对流是指地球内部热量的传递和物质的循环流动，产生了板块运动和地壳上的地震。
板块构造是地球的外壳被分为多个大块板块，并且这些板块之间可以相对自由地运动。
地震是板块运动过程中地壳的应力释放。
2. 描述板块运动的类型板块运动主要有三种类型：边界运动、内部变形运动和地震活动。
边界运动发生在板块之间的边界上，有三种不同类型：（1）延展边界，两个板块远离彼此，形成新的地壳；（2）会聚边界，两个板块相互靠近，形成地震和火山活动；（3）滑动边界，两个板块相互滑动，导致地震活动。
内部变形运动是指板块内部的物质变形和运动，主要表现为地壳的抬升和沉降。
地震活动是板块运动过程中地壳的应力释放，引起地震。
3. 讲解板块运动的驱动力板块运动的驱动力有两个主要因素：地壳上的应力和地幔对流。
地壳上的应力是由板块间相互碰撞、滑动或远离而产生的。
这些应力会积累并导致地震的发生。
地幔对流是地幔物质的热量传递和物质循环流动。
热对流使得地幔物质上升和下降，推动了板块的运动。
4. 规律性的板块运动板块运动遵循一定的规律性。
首先，板块运动是相对缓慢的，通常每年只有几厘米的运动速度。
其次，板块运动可导致地震和火山活动的发生。
特定类型的板块边界通常会造成巨大的地震和火山爆发。
最后，板块运动会导致地壳的抬升和沉降，形成山脉、盆地等地貌特征。
5. 地球板块运动的意义与影响地球板块运动对地球的形成和演化起到了重要的作用。
它可以导致新的地壳的形成，促进生物的多样性和演化。
此外，板块运动也可以影响地震和火山活动的发生，对人类安全和环境产生重大影响。
地幔对流学说-概述说明以及解释
地幔对流学说-概述说明以及解释1.引言1.1 概述地幔对流学说是地球内部动力学的重要理论之一，它描述了地幔内部物质的热对流现象。
地幔是地球内部分层结构中的一部分，它位于地壳下方，是地球的重要组成部分之一。
地幔对流理论认为，地幔内部的高温岩石会受到地球内部热量的影响而产生密度差异，从而形成热对流现象。
这种热对流现象不仅可以解释地球内部的热量传输和地壳板块的漂移，还对地球的演化和地壳构造有着重要影响。
在本文中，将探讨地幔对流的基本概念、地幔结构和地幔对流理论的发展历程，以及地幔对流的实验证据。
同时，还将分析地幔对流学说在地球演化过程中的作用，并展望未来对地幔对流理论的研究方向。
通过对地幔对流学说的深入研究，有助于我们更好地理解地球内部的运动和地壳演化的过程，为地球科学领域的发展提供新的理论支持。
1.2 文章结构文章结构部分将会介绍整篇文章的组织结构和内容安排。
首先会简要介绍引言部分的内容，包括文章概述、结构和目的。
接下来将详细展开正文部分，包括地幔结构、地幔对流理论和地幔对流的证据。
最后，结论部分将对地幔对流学说进行总结，讨论地幔对流对地球演化的影响，并展望未来的研究方向。
整篇文章将会以清晰的逻辑顺序，系统性地介绍地幔对流学说的相关内容，帮助读者更好地理解这一重要的地球科学理论。
1.3 目的地幔对流学说作为地质学领域的重要理论之一，对我们深入了解地球内部的构造和演化具有重要意义。
本文旨在通过对地幔对流学说的概念、证据以及影响进行全面介绍，帮助读者更好地理解地球内部的复杂过程和演化机制。
同时，本文也旨在探讨地幔对流对地球演化的影响，为地质学研究提供新的思路和视角。
最后，本文还将展望地幔对流理论未来的研究方向，为相关领域的科研工作者提供一定的参考和启示。
通过本文的阐述，希望能够加深读者对地幔对流学说的理解，促进地质学领域的进一步发展和研究。
2.正文2.1 地幔结构地幔是地球内部结构中非常重要的一部分，它位于地壳之下，占据了地球半径的大部分。
地球内部的地幔对流与板块动力学
地球内部的地幔对流与板块动力学地球是我们生活的家园，对于地球的内部结构和运动机制我们了解得还不够深入。
地幔是地壳与地核之间的一层岩石层，它对于地球的板块运动起着重要的作用。
本文将探讨地幔对流与板块动力学的关系。
地幔对流是指地幔内部的物质运动。
地幔由固态的岩石组成，但它在高温和高压的条件下表现出类似流体的特性。
地幔对流驱动了地球的板块运动，这是地球表面的地壳碎片在地幔动力学作用下相对运动的结果。
地幔对流的驱动力主要源自地球内部的热量。
地内部的热量来自于地核的热对流和地球内部的放射性衰变。
这些热量使得地幔物质产生热胀冷缩现象，从而形成对流运动。
地幔对流的过程可以分为两个主要步骤：上行和下行。
在上行过程中，热量导致地幔物质的膨胀，使其变得相对轻，然后上升到地表。
在下行过程中，冷却的物质下沉，形成下行对流。
这种上行和下行的循环使得地幔物质不断地运动，从而驱动了板块的运动。
板块动力学是研究地球表面板块运动的学科。
板块是指地壳的碎片，它们在地幔对流的作用下相对运动。
板块动力学的主要原理是板块之间的相互作用。
板块运动可以分为三种主要类型：边界摩擦、板块分裂和板块汇聚。
边界摩擦发生在两个板块之间的边界，这是由于板块的相对运动产生的摩擦力。
边界摩擦可以导致地震和山脉的形成。
板块分裂发生在两个板块之间的边界，它们相互远离。
板块分裂产生了海洋中脊，这是地幔对流的结果。
板块汇聚是指两个板块相互靠近，形成板块边界。
板块汇聚通常伴随着地震、火山和山脉的形成。
地幔对流和板块动力学之间存在着紧密的联系。
地幔对流是驱动板块运动的主要力量。
地幔对流的上行过程驱动了板块的分离，例如海洋中脊的形成。
地幔对流的下行过程则导致板块的汇聚，形成板块边界。
在板块的边界上，由于板块的相互作用产生了摩擦力，导致了地震、火山和山脉的形成。
地幔对流和板块运动对地球上的生活有着重要的影响。
地震和火山活动是板块边界上的常见现象，它们给人类的生活带来了危险。
介绍大地构造的书籍
介绍大地构造的书籍以下是几本关于大地构造的书籍：1. 《大地构造学导论》（Introduction to Structural Geology）-作者：Stephen Marshak这本书是一本经典的大地构造学入门读物，介绍了地球的地壳构造、岩石变形和地震活动等基本概念。
书中还包括世界各地的实际案例，帮助读者理解大地构造的原理和方法。
2. 《大地构造学：板块构造理论》（Structural Geology: Plate Tectonics）- 作者：Robert J. Twiss, Eldridge M. Moores本书重点介绍了板块构造理论在大地构造研究中的应用和发展。
内容包括板块构造的形成、运动以及板块边界的特征。
书中还详细阐述了地球表面的褶皱、断裂和山脉形成等重要概念。
3. 《山脉构造学：从概念到应用》（Mountain Building: From Concept to Application）- 作者：Martin S. Appold本书从地球的构造特征和过程入手，介绍了山脉构造学的基本原理和方法。
书中涵盖了褶皱、断裂、隆起和侵蚀等与山脉形成相关的地质现象。
此外，书中还介绍了一些研究方法和工具，帮助读者深入理解山脉构造学。
4. 《构造地质学原理》（Principles of Structural Geology）- 作者：John Suppe这本书探讨了构造地质学的一些基本原理，包括应力与应变、岩层变形和褶皱与断裂。
书中还介绍了构造地质学的观察和测量方法，并提供了一些实例和案例研究，帮助读者理解和应用这些原理。
5. 《奥陶纪大地构造学》（Ordovician Structural Geology）- 作者：Donald Brush这本书专注于奥陶纪大地构造学的研究。
奥陶纪是地球历史上一个重要的地质时期，因此对该时期的大地构造有深入的了解非常重要。
书中介绍了奥陶纪地质记录的特点，包括褶皱、断层以及板块运动等内容，为研究该时期地质事件的科学家提供了重要参考。
地球深部结构与动力学：探索地球深部结构与物质组成,理解地球内部动力学过程
地球深部结构与动力学：探索地球深部结构与物质组成，理解地球内部动力学过程摘要地球深部结构与动力学是地球科学的核心领域，对理解地球的形成、演化以及当前的活动至关重要。
本文将深入探讨地球深部结构的主要特征，包括地壳、地幔和地核的组成和性质，以及它们之间的相互作用。
同时，我们将剖析地球内部动力学过程，如板块构造、地幔对流和地核运动，揭示它们对地球表面形态、地震活动和火山喷发的影响。
通过综合运用地震学、地球物理学、地球化学等多学科方法，我们逐步揭开地球深部的神秘面纱，为地球科学研究提供新的视角和思路。
关键词：地球深部结构，地球动力学，地壳，地幔，地核，板块构造，地幔对流1. 引言地球是一个复杂的系统，其内部结构和动力学过程对地球表面的形态、地震活动、火山喷发等具有重要影响。
地球深部结构与动力学研究旨在通过多种手段探索地球内部的奥秘，揭示地球的形成、演化和当前的活动。
2. 地球深部结构地球内部结构可以分为三个主要层次：地壳、地幔和地核。
•地壳是地球最外层的固体圈层，厚度不均，大陆地壳较厚，海洋地壳较薄。
地壳主要由硅酸盐矿物组成，是地球上生命活动的主要场所。
•地幔位于地壳之下，是地球内部体积最大、质量最大的圈层。
地幔主要由富含铁、镁的硅酸盐矿物组成，具有固态特征，但在地质时间尺度上表现出塑性流动。
•地核是地球最内部的圈层，分为外核和内核。
外核为液态，主要由铁、镍等金属组成，内核为固态，主要由铁组成。
地核的运动产生了地球磁场，对地球生命具有重要保护作用。
3. 地球内部动力学过程地球内部的动力学过程主要包括板块构造、地幔对流和地核运动。
•板块构造是地球表面岩石圈的运动和相互作用。
岩石圈被划分为多个板块，它们在地幔软流圈上漂移、碰撞、分离，形成了地球表面的各种地质现象，如山脉、海沟、地震带和火山带。
•地幔对流是地幔物质的缓慢流动。
地幔对流是板块构造的驱动力，也是地球内部热量传输的重要方式。
地幔对流导致地幔物质的上升和下降，形成了地幔柱、热点和俯冲带等地质现象。
地幔环流说2.0
地幔环流说2.0李玉民上海 mail: 知乎: 地幔环流说主版本 2.0_20241027 子版本 2.0.1_20241030摘要：从基本物理学原理、自然规律与确证事实出发建立地球动力假说，取代从构造现象和板块相对运动等逆向推导模式。
提出分散、间歇升降，借助地球圈层环单向横移，路径交叉的分层热对流模型。
在角动量守恒作用下，大量物质升降与地球高速自转造成地球圈层由外到内角速度递增。
软流圈相对岩石圈总体向东运动，上层受岩石圈下表面巨大凸起阻挡形成导流。
地幔流在板块边界和洋陆边界下单侧无回环运动，两侧无反向运动。
软流圈与岩石圈相对速度远高于板块相对速度。
剥蚀、沉积和壅积产生径向剪力，可导致板块褶皱和断裂。
软流圈对板块拖曳力导致板块相对运动。
由于地球物质的物理化学特性,提出的板块驱力作用方式和方向高效且大小有累积能力，能够驱动板块运动。
假说能够较好地解释全球构造现象，具有广泛应用价值。
关键词: 地幔对流；角动量守恒；单向横移；地幔环流；地幔导流；板块运动驱力；俯冲带；洋中脊中图分类号: P738.11 引言李三忠回顾板块驱动力问题史诗，指出板块驱动力问题依然没有解决，期待思想上的突破(李三忠等，2019)。
地球动力学是地学的基础，错误的假说误导和阻碍了整个地学体系的发展。
大部分学科已经事实上脱离了地球动力学假说。
马宗晋指出合理的地球动力学说至少应满足：符合物理学的基本原理和地球内部物质的物理-化学性质；所依赖的动力因子既有足够的能量，其作用方式又能合理地说明构造变形场的特征；能对全球的构造特征及其空间分布规律和构造演化过程作出解释(马宗晋等，2003a)。
为突破唯象理论逆向模式，以上三条与原文倒序，作为本文脉络。
2 地幔环流说2.1 地球圈层差异旋转旋转体内物质受径向内力从一旋转半径移到另一旋转半径，若无角动量转移，根据角动量守恒有：mr 1v 1=mr 2v 2mr 12ω1=mr 22ω2ω1ω2=r 22r 12⁄⁄即角速度与旋转半径平方成反比。
物理学中的地球动力学
物理学中的地球动力学地球动力学是研究地球内部和外部的物理现象及其相互作用的学科。
它涉及了地球的物理特性、地球表面的形态及其演化、地球表层的地壳运动以及地球的大气、水体、生物圈等方面，是一个跨学科的领域。
本文将从地震、地球磁场和板块构造等方面介绍物理学中的地球动力学。
地震学地震是地球内部能量的释放过程，也是一种破坏性巨大的自然灾害。
地震的发生与地球内部的构造和运动有着密切的关系，在地震学中，物理学的理论和方法都可以得到应用。
地震波是地震释放时在地球内部传播产生的波动，它包括了两种基本类型——纵波和横波。
纵波是一种像声波一样的波动，而横波则类似于光波中的横波。
地震波传播的速度和路径都会受到地球内部的物理特性的影响，因此地震波的测量可以提供关于地球内部结构的信息。
地震学家利用地震波的传播特性，可以推断出地球内部的温度、密度和岩石的物理性质等信息。
例如，地震波传播速度的变化可以揭示地球内部的温度分布情况，而不同种类地震波在不同介质中传播的速度差异可以对地球物质的性质进行分析。
地球磁场地球磁场是地球内部的大规模运动产生的结果，它是地球外层和内部以及地球与太阳之间的相互作用的结果。
地球磁场可以保护地球免受太阳风暴的冲击，同时也是导航等现代科技应用中必须考虑的因素。
地球磁场是由地球内部液态外核的运动引起的，液态外核内部的热对流纵向流动产生了磁场。
地球磁场的变化可以追溯到几亿年前，因为地球在几亿年的时间尺度上会发生地磁极反转，即南北极的位置会互换。
在地球磁场变化中，地球磁场的强度和方向都是异常的，这种“异常”是由于地球磁场在过去的地质时期经历了异常的变化。
通过研究地球磁场的变化，我们可以了解地球内部的变化和地球历史的演化，也可以帮助解决很多自然和环境问题。
板块构造地球表面的岩石被划分为一些大的板块，这些板块在地球表面不停地移动着，产生了许多地震、火山喷发等地质现象。
板块构造理论是20世纪60年代发展起来的一个关于地球内部运动的理论，它的提出极大地贡献了地球动力学领域的发展。
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系的形式 （ 资 料 和 方 法 见 ｗｗｗ ． ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｍ ａ ． ｇ
２ 流变学和同化约束
我们求解瞬时地幔流时 ， 将其等同于求 解一个质量 和 动 量 相 平 衡 的 过 程 （ 斯托克斯 ， 在这个 过 程 中 ， 假 定 固 体 地 球 内 部 温 流） 度（ 密度 ） 分布已知 ， 则可以确定流速 、 应变 速率和 应 力 状 态 。 岩 石 层 和 地 幔 的 扩 散 蠕 变 、 位错蠕变以及塑性屈服点决定了它们的 粘度 。 实验的约束条件为我们提供了本构关
３ 规格的 处 理 方 法 ， 节 省 了 超 过 １ 倍的空 ０
间 。 正是由于节省了这些空间 ， 使得这项工 作可以在千万亿次超级计算机上实现 。 但如果将自适应网格细化方法分配到几 千个处理器中进行计算 ， 则是具有挑战性的 （ 。因为自适应网格细 Ｄ ｉ ａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｔ ａ ｌ，２ ０ ０ ６） 化需要动态地 、 不规则地更新网格之间的拓 扑关系 ， 但在并行计算机上处理时 ， 每一个 处理器中只存储一小部分网格信息 。 所以为 了保证每个处理器处理负载保持平均 ， 在每 一步细化或粗化过程后都需要重新刷新每个 处理器的网格信息 。 为此我们设计了用来控 制网格分配的可扩展算法 ， 以及在我们的自 适应网格细化有限单元框架中用于处理地幔 流等式 的 数 学 方 法 （ Ｂ ｕ ｒ ｓ ｔ ｅ ｄ ｄ ｅ ｅ ｔ ａ ｌ，２ ０ ０ ８， ） 。 我们的 并 行 自 适 应 网 格 细 化 ２ ０ ０ ９，２ ０ ０ ９ 算法基于一 个 由 自 适 应 八 叉 树 组 成 的 森 林 。 这些八叉树使用了曲面多立方体来组成整体 的几 何 构 型 ， 球 壳 用 于 表 示 地 幔 ， 它 又 由 ２ ４ 级用来 表 示 粘 滞 特 性 的 不 同 颜 色 的 立 方 ） 。 每个立 方 体 可 以 通 过 八 叉 树 体组成 （ 图１ 结构自适应地再次进行细分 ， 这样就可以利 用运行速度较快的算法控制网格细化 ， 并构 成数字模拟中需要的网格连通信息 。 这些算 法分配在 ２ ０ 多万个处理器中运行 ， 适用于多 精度 、 范围广阔并且要求局部区域高精度处 或 过 程 动 态 变 化 的） 科 学 和 工 程 问 题， 理的 （ 例如 涉 及 近 锋 面 、 不 连 续 面 、 材 质 分 界 面 、 、 边界和内部层等方面的问题 。 内隅角 （ 凹角 ）
／ ／ ／ ／ ／ ／ ／ ｏ ｒ ｃ ｉ ｃ ｏ ｎ ｔ ｅ ｎ ｔ ｆ ｕ ｌ ｌ ３ ２ ９ ５ ９ ９ ５ １ ０ ３ ３ Ｄ Ｃ １） ｇ ｇ 和未知参数的取值范围 ， 我们可以在取值范 围内进行数值的变动 。 根据这些关系 ， 可以 判断位错蠕变主要出现在上地幔区域 。 在整 个地幔范围内都会出现扩散蠕变 ， 但它仅在 下地幔区域引起形变 。 在分析中同时也结合 了塑性屈服点的数值 ， 并根据塑性屈服点给 定介质所能承受的最大强度 。 我们整合板 块 边 界 的 方 法 与 前 人 无 异 ，
１ ６
世 界 地 震 译 丛
２ ０ １ １年
都是将其看作一个狭窄的区域 ， 并用折合粘 度来描述它 。 在本构关系中 ， 通过一个空间 ，２ 。在处 依赖 的 前 因 子 来 表 示 （ Ｂ ｉ ｌ ｌ ｅ ｎ ０ ０ ８） 理洋脊和转换边界时 ， 我们将其看作浅层垂 直位面 ， 这些洋脊和转换边界的位置参考其 ，２ ） 。对 于 消 减 带， 我 们 使 他文章 （ Ｂ ｉ ｒ ｄ ０ ０ ３ 用全局优化 方 法 处 理 逆 冲 地 震 的 震 源 机 制 ， 将其限制为一个与板块边界走向方向一致的 发生 连 续 形 变 的 平 面 （ ｗｗｗ ． ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｍ ａ ． ｇ ／ ／ ／ ／ ／ ／ ／ ｃ ｉ ｃ ｏ ｎ ｔ ｅ ｎ ｔ ｆ ｕ ｌ ｌ ３ ２ ９ ５ ９ ９ ５ １ ０ ３ ３ Ｄ Ｃ １ ｏ ｒ ｇ ｇ ） 。消减带 的 深 度 有 Ｍ ａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ ａ ｎ ｄ Ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｓ 时深于地震发生的最大深度 ， 一直延伸到地 幔楔 ， 因为从俯冲板片中释放出的水可能会 在地幔楔中板片的上部产生倾斜的低粘度区 ） 。 域（ Ｈ ｅ ｂ ｅ ｒ ｔ ｅ ｔ ａ ｌ，２ ０ ０ ９ 全球模型完全由温度变化所控制 ， 而温 度变化又基于 ３ 个分量 。 一个分量基于地表 热年龄 ， 一个 基 于 确 定 有 地 震 活 动 的 板 片 ， 另一 个 基 于 层 析 地 震 成 像 （ ｗｗｗ．ｓ ｃ ｉ － ／ ／ ／ ／ ／ ／ ｅ ｎ ｃ ｅ ｍ ａ ． ｏ ｒ ｃ ｉ ｃ ｏ ｎ ｔ ｅ ｎ ｔ ｆ ｕ ｌ ｌ ３ ２ ９ ５ ９ ９ ５ ｇ ｇ ｇ ／ ） ， 这与最 １ ０ ３ ３ Ｄ Ｃ １Ｍ ａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ ａ ｎ ｄ Ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｓ 近低 分 辨 度 模 型 的 输 入 类 似 （ Ｇ ｈ ｏ ｓ ｈ ｅ ｔ ａ ｌ， ，２ 。我 ２ ０ １ ０； Ｙ ｏ ｓ ｈ ｉ ｄ ａ ａ ｎ ｄ Ｎ ａ ｋ ａ ｋ ｕ ｋ ｉ ０ ０ ９） 们在建立上地幔的结构时 ， 之所以使用地震 活动的资料而非层析成像的数据 ， 是为了最 大程度 将 上 地 幔 描 述 得 更 为 精 细 。 总 体 来 讲 ， 在目前的层析成像模型中 ， 板片基本无 法进行分辨 ， 因为板片和地幔楔常常连成模 糊的一片 。 要正确解决板块运动问题 ， 将板 片看做 是 高 粘 度 的 应 力 导 层 是 非 常 重 要 的 （ ） 。 Ｚ ｈ ｏ ｎ ｅ ｔ ａ ｌ，１ ９ ９ ８ ｇ
２ ０ １ １ 年第 ５ 期
世 界 地 震 译 丛
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板块构造与地幔流的动力学 ： 从局部尺度到全球尺度
Ｇ ． Ｓ ｔ ａ ｄ ｌ ｅ ｒ Ｇ ｕ ｒ ｎ ｉ ｓ ． Ｂ ｕ ｒ ｓ ｔ ｅ ｄ ｄ ｅ Ｍ． Ｃ ． Ａ ｌ ｉ ｓ ｉ ｃ Ｇ ｈ ａ ｔ ｔ ａ ｓ Ｌ ． Ｃ． Ｗ ｉ ｌ ｃ ｏ ｘ Ｌ Ｏ．
摘要 板块构造受控于集中在板块边界的推动力和阻力 ， 然而由观测资料所约束的 高精度全球地幔流模型仍面临着计算上的 挑 战 。 我 们 利 用 最 新 的 自 适 应 网 格 细 化 算 法 ， 将板块边界的分辨尺度下降到 １ ｋ ｍ， 通 过 分 析 相 接 板 块 的 运 动 ， 在 并 行 计 算 机 上 模 拟 全球地幔流 。 在上地幔中 ， 当消减板块向下俯冲时 ， 往往会产生弧后扩张和板片回退现 象 。 下地幔中冷的热异常通过狭窄的高粘性的板块与洋壳相耦合 ， 导致洋壳运动速度的 下降 。 在海沟区域 ， 弯曲岩石层内的粘性耗散占整个岩石层和地幔总耗散的 ５ ％至２ ０ ％。 地幔对流和与其息息相关的板块构造主 要影响和控制着地球的热量和地质过程的演 变 。 这些过程恰恰是我们了解构造形变的起 源和发展 、 地球上热量 、 地幔的成分状态的 — — 了解地球演变过 变化 ， 以及最终的目的 — 程的关键 。 板块的生成和运动很大程度上决 ，１ ， 定了固 体 地 球 的 热 量 散 失 （ Ｄ ａ ｖ ｉ ｅ ｓ ９ ９ ９） 同时板块间的作用力决定着地质时期的能量 ，１ 。 耗散和 热 流 失 （ Ｃ ｏ ｎ ｒ ａ ｄ ａ ｎ ｄ Ｈ ａ ｅ ｒ ９ ９ ９） ｇ 然而 ， 尽管板 块 活 动 具 有 如 此 重 要 的 意 义 ， 但推动或阻碍板块运动的力仍有很多基本的 问题目前还没有确切的答案 。 虽然学者们一致认为 ， 俯冲板片在其内 ， 部热 浮 力 的 作 用 （ Ｈ ａ ｅ ｒ ａ ｎ ｄ Ｏ Ｃ ｏ ｎ ｎ ｅ ｌ ｌ ｇ ） ，以 及 上 地 幔 中 固 － 固 相 变 （ ， １ ９ ８ １ Ｂ ｉ ｌ ｌ ｅ ｎ ） 、 板块从 洋 脊 移 动 至 海 沟 过 程 中 逐 渐 ２ ０ ０ ８ 冷却的扰 动 下 ， 以 每 年 １～１ ０ ｃ ｍ 的速度移 动 ， 但对下地幔中 板 片 无 震 扩 张 现 象 （ Ｌ ｉ ｔ ｈ － ，１ 在板块 ｏ ｗ－ Ｂ ｅ ｒ ｔ ｅ ｌ ｌ ｏ ｎ ｉ ａ ｎ ｄ Ｒ ｉ ｃ ｈ ａ ｒ ｄ ｓ ９ ９ ８） ｇ 运动中的重要性却还没有明确的认识 。 板块 俯冲产生的 力 可 能 控 制 着 板 块 运 动 的 速 度 。 大部分受有效负浮力控制的庞大的板块均位 于过渡带和下地幔 ， 当发生俯冲时 ， 如果俯 冲板片较为坚固 ， 推力将在海沟处直接与大 ， 洋板 块 的 边 缘 相 耦 合 （ Ｚ ｈ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ Ｇ ｕ ｒ ｎ ｉ ｓ ｇ ） ； 但如果 在 开 始 俯 冲 并 且 海 洋 岩 石 层 １ ９ ９ ５ 在海沟 下 方 发 生 弯 曲 时 海 洋 岩 石 层 较 为 坚 固 ， 那么在狭窄的高粘度板块内会发生能量 损失 ， 这种能量的损失影响和限制了板块运 ，１ 。 为了 动的速度 （ Ｃ ｏ ｎ ｒ ａ ｄ ａ ｎ ｄ Ｈ ａ ｅ ｒ ９ ９ ９） ｇ 解板块俯冲的物理过程 ， 研究者利用二维和 ，２ 三维 笛 卡 尔 模 型 （ Ｂ ｉ ｌ ｌ ｅ ｎ ０ ０ ８；Ｚ ｈ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｇ ，１ Ｇ ｕ ｒ ｎ ｉ ｓ ９ ９ ８； Ｃ ｉ ｚ ｋ ｏ ｖ ａ ｔ ｌ， ２ ０ ０ ２； ｅ ａ ，２ 以 Ｓ ｃ ｈ ｅ ｌ ｌ ａ ｒ ｔ ０ ０ ４；Ｆ ａ ｃ ｃ ｅ ｎ ｎ ａ ｅ ｔ ａ ｌ，２ ０ ０ ７） 及包括 观 测 结 构 的 有 限 区 域 模 型 （ Ｂ ｉ ｌ ｌ ｅ ｎ ｅ ｔ ，２ ，论 ０ ０ ３；Ｊ ａ ｄ ａ ｍ ｅ ｃ ａ ｎ ｄ Ｂ ｉ ｌ ｌ ｅ ｎ ０ １ ０） ａ ｌ，２ 述了板块边界和板片强度在这个过程中的重 要作用 ， 但如何将真实流变特性引入含有狭 窄板块和板块边界的模型 ， 这又是全球地球 动力学的一个难以解决的问题 。 俯冲板片到 底是坚硬的还是脆弱的这个问题也没有确切 ，２ ） 。 的定论 （ Ｂ ｉ ｌ ｌ ｅ ｎ ０ ０ ８ 如果引入坚硬的板块 ， 并用现实方法处 理板块边界 ， 那么观测约束模型的能力将会 大大提高 。 观测数据约束了板片的形变 ， 同 时也证明了全球模型是可以利用的 ， 比如包 括通过深源地震获得的应变速率和板片内部 ，１ ，以 的应力状态 （ Ｉ ｓ ａ ｃ ｋ ｓ ａ ｎ ｄ Ｍ ｏ ｌ ｎ ａ ｒ ９ ７ １）