岩石圈的物质循环（岩石圈运动学和动力学（一））

　　岩石圈的物质循环（岩石圈运动学和动力学（一））
　　一、海底扩张和大陆漂移
　　20年代晚期，Wegner引证了古地理、古生物、古气候资料，大胆地设想大陆是游动的，而且美洲与非洲曾经相聚在一起。由于缺乏坚实的地球物理、地球化学和地质基础的支持，未被广泛接受。
　　二十世纪50年代末，根据海洋调查，发现大洋地壳只有6-7km厚，远比大陆地壳薄，纵贯全球的大洋脊岭频繁地引发浅源地震，大洋中脊两侧磁异常条带呈明显的对称，由此诞生了海底扩张说。Dietze、Hess等认为海岭位于地幔对流的上升处，海沟位于地幔对流的下降处，上升处地幔物质不断上涌，将两边的洋脊推开，下降处使洋脊重新回到地幔，周而复始地循坏，形成了大陆和大洋之间的相对运动。
　　大陆为什么会漂移，其动力何在呢?
　　洋脊扩张推力——不大可能
　　岩石力学的破裂试验推知了大洋中脊处推力的极限值，但该推力没有使洋脊两壁的岩层普遍破碎和强裂变形。
　　震源机制揭示了大洋板块内部的应力状态，除靠近洋脊的地方外，板内地震、甚至在俯冲带中深度上通常呈张性，就好像有什么东西在牵引着大洋板块，将其置于一种张性状态下。这种伸展作用导致大洋脊轴处的地幔上穹，犹如真空泵一样，吸出了地幔熔融的物质。因此，涌出的岩浆脉状体的推力不可能太大。
　　考虑力在接力棒式传递过程中的损耗，可推想，从东太平洋脊岭至西太平洋海沟为一万余公里，经长距离输送的推力抵达俯冲带处，还可能有多少呢?
　　事实说明，欲从大洋中脊处产生巨大推力迫使板块大规模运动是困难的，海底大洋中脊的扩张不可能成为大陆和大洋水平运动的主要动力源。
　　不应该将海底扩张与大陆漂移作为因果关系强行拉扯在一起。
　　二、地幔对流
　　两种说法：
　　1.由地幔内放射性能和地球初期残余热能诱发的地幔流在粘带力的作用下，就像传送带一样，推动着岩石圈沿水平方向移动。
　　2.认为地幔的基本作用的提供热能，造成浅部的对流循环，并非是板块的主要驱动机制，如果是地幔对流机制驱动，则张性和压性二种性质的震源机制会同时出现，这显然与实际情况不符。
　　要较准确地估计地幔对流所起作用的大小，还必须考虑温度、密度和粘滞度的侧向变化、流体的热导率、岩石圈与软流圈之间的摩擦力、板块的负荷力等诸多因素。
　　三、重力牵引
　　岩石圈的许多运动都是在板块俯冲作用下产生的。 如地震、火山喷发、弧后盆地的发育、大陆碰撞、板块运动的变化、造山活动、地体增生、构造侵位、沉积增生与消减，以至板块的初始断裂与海底扩张等等，都与板块俯冲作用有若千丝万缕的联系。
　　海沟深度的变化、俯冲板块的年龄、俯冲速率与板块运动之间存在明显的相关关系。具有较长俯冲带的板块比较短俯冲带板块俯冲速度快，海底扩张速度亦随俯冲带长短而变化。
　　地震层析成像的研究表明，在俯冲带的范围内，从地表到地核皆存在地震波速度异常，岩石圈与软流圈的三维模型也说明了只在俯冲带范围内才呈现明显下降趋势。
　　在俯冲带处随着岩层的加厚，其质量随之增加，通常是板块年龄愈老，厚度愈大。
　　俯冲带上的密度较周围地幔的密度高而温度则较低，本身的重力牵引作用使其下沉，大洋岩石圈不断下沉造成附近大陆一侧的前缘应力松弛，地幔对流将后继的逐渐冷却的岩石圈不断传送到前缘地区，把广袤的大洋岩石圈普遍置于张应力状态之下。
　　不能将重力牵引作用仅限于俯冲板块边界，应当从整个对流体系范围内进行动力方面的论证。
　　整个大洋岩石圈中都存在的重力作用，洋脊、俯冲带、岩石圈的漂移皆是重力作用引起的。
　　从板块运动的角度来看，地球范围内的总动力取决于具有刚性和高密度的板块本身，因为它有低于地幔的温度和高于地幔的密度，其自身就自然下沉，并要求潜入到地幔中去。
　　之所以在俯冲带处沉入，是由于那里的大洋岩石圈温度和密度已达到下沉的允许值，倘若大洋岩石圈与地幔的温度和密度差所产生的重力不足以使其下沉潜入时，就不会形成俯冲型大陆边缘，而成为大西洋式被动大陆边缘。由重力造成的伸展作用还会在洋脊处引起地幔的上升和岩浆的贯入。