从柯石英和“大陆深俯冲”到全球构造运动原动力的思考.pdf

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1、第20571卷1年7留月地⋯质、论～评GEOLOGICALREVIEWV．o1u1．l卯2N。o,1从柯石英和“大陆深俯冲"到全球构造运动原动力的思考池顺良中国科学院计算地球动力学重点实验室，北京，100049内容提要：大陆深俯冲与快速折返假说提出20年来一直存在争论。大陆深俯冲中需要地幔对流拖拽，但存在大陆根的事实和30亿年中在上地幔固定深度缓慢生长的大颗粒金刚石实物证据，表明地幔并未发生大规模对流。目前大地构造学的主流理论本质上是“热机类理论”，地幔热对流是这部热机的驱动原动力。对地幔对流的质疑表明，摆脱“热机类理论”的束缚，开展以地球自转为根本能源和动力的“转

2、动机类理论”的探讨，将从驱动原动力上为大地构造学研究开辟道路。笔者认为：根据能量守恒定律，潮汐作用是转动机类理论中地球转动能转化为构造运动的原动力。全球构造运动是潮汐引起壳幔层圈间相互作用的结果。关键词：大陆深俯冲；柯石英；地幔对流；大陆根；大颗粒金刚石；转动机类理论柯斯合成出石英第一个高压相柯石英后，许多1994)。认识凝聚态物质更普遍的非平衡相变特学者在静高压装置中完成了大量有关石英的高压相性，还得依靠非静高压实验技术发展。变实验，做出了石英的压力一温度相图。石英一柯苏文辉(2011)指出：提不出俯冲与折返的驱动石英，柯石英一斯石英相变压力和温度呈线性关系，原动

3、力是“大陆深俯冲和快折返”假说的致命要害。常被用作高压腔体压力校正的标准。由此带给人们“从物理学的角度，研究一个体系的动力学时，求解一个印象，石英一柯石英相变压力在一定温度下是原动力和驱动力是首要的问题。寻找板块俯冲和折一定的。而忽视了这是静高压装置中“平衡相变”返驱动力的来源和形式，对检验地球板块深俯冲快条件下的相图，并不具有普遍性。折返假说的正确性具有重要的意义。”“大陆深俯冲当前超高压实验技术在压力腔中引入差应力和和快折返”假说将地幔对流拖拽作为陆壳俯冲驱动流变等非平衡相变因素仍在发展中。对于各种非平原动力。“地幔对流”也是近代大地构造学派解释衡相变情况石英相

4、图的精确知识还得等待实验技术构造运动依赖的主要驱动原动力。但是，“地幔对的进步。但是，对某些非静压情况下的石英相变压流”仍是地球科学中的一个“猜想”。而存在大陆根力已提出低于静压相变的压力数据(武红岭等，的观测事实和在三十多亿年中在地幔固定深度缓慢2003；周永胜等，2003；苏文辉等，2005；罗扬等，生长的大颗粒金刚石实物证据，表明地幔并未对流。2007)。“大陆深俯冲”缺乏驱动原动力，就不可能发生。合成金刚石工业发展出了在较低压力温度下合目前大地构造学主流理论本质上是一种“热动成金刚石的技术。加入触媒，能使金刚石合成温度力机类理论”，“地幔热对流”是这部热机的

5、驱动原和压力降低。而化学气相沉积则可以在常压下生长动力。地幔对流不存在的证据，提醒我们应该摆脱出金刚石薄膜!(沈亮等，2005)“热机理论”框架束缚，开展以地球自转为根本能源高压物理是凝聚态物理学的分支。“凝聚态物和动力的“转动机类理论”的探索，将从驱动原动力理学是关于自由度数目巨大的系统的物理学，它向上为大地构造学研究开辟新路。人们提出了多方面的智力挑战。探索概念上、数学1地幔对流说在地球科学中的地位上及实验上切实可行的途径，以便找出这类系统的本质特征，这需要高度的创造性，而数学上严格处理大陆物质密度比地幔小，由于阿基米德原理制这类系统则是不可能的”(物理学评述委

6、员会，约陆壳不可能沉人地幔中。在大陆深俯冲数值模拟收稿日期：2OlO12．11；改回日期：2Ol1-03-28；责任编辑：章雨旭。作者简介：池顺良，男，194o年生。1963年毕业于同济大学。中国科学院计算地球动力学重点实验室客座研究员。长期从事地震观测技术和大地构造运动成因研究。Email：chisl@263．net。474地质论评中，大陆条块要被洋壳拽着，对流的地幔裹着洋壳和(船U、U)钍(。Th)等放射性元素。这些兀素被陆壳往地幔深处拽(徐备等，2005)。由此看来，没氢元素带向地表扩散。这一过程可以用扩散方程描有地幔对流就没有大陆深俯冲。述。地表是扩散终点，

7、所以放射性元素的含量从地滕吉文等(2009)指出：“自板块构造理论问世表向深部以指数率迅速衰减(池顺良，2003)。后，理解板块运动、洋壳深部物质上涌、陆缘地域的设想中的地球热动力机的燃烧窒竟然在锅炉的俯冲、消减都以地幔对流来解释其运动的力源，故地上方而不在下方。这是一台完全不能提供动力的热幔动力学研究一直是地球科学家们所关注的重要方机!向。尽管地幔对流可以解释很多地球科学中的现下述观测事实和实物证据则表明：板块说需要象，但也应当看到，它毕竟仍是一个‘猜想’，这便表的那种大规模“地幔对流”事实上并不存在。明，当今的一切地学模型都是建立在对地幔对流假3观测与实物证