如楼上 @巴甫洛夫很忙所言,板块构造的动力是地质学界的一场大讨论。(原话是板块构造的启动是地质学界的一场大辩论)。
由于本人知识所限(我脑子里的关于大地构造的知识主要是大地构造与成矿),以下内容如有错误还请指出

大陆漂移学说、海底扩张学说慢慢发展到板块构造理论。板块构造理论把全球划分出8个较大的板块,还有许多小板块分布其间作为补充。板块一般不是以大陆和大洋为界线划分的,板块可以包含陆壳和洋壳在一起。板块边界可分为三种基本类型,即离散边界,会聚边界和走滑边界。板块运动的深部活动层不是壳幔分界的莫霍面,而是岩石圈与软流圈的分界面,这个活动面在上地幔内部。
大陆的分裂与聚合的交替是大陆演化的基本过程。元古代时全球分为3个超级大陆,劳亚古陆,西冈瓦纳古陆和东冈瓦纳古陆,说明那时大陆是聚合的。晚元古代时间为10亿年前,晚元古代时超级大陆开始破裂。寒武纪(5-6亿年)劳亚古陆分裂成许多小大陆。在奥陶,志留和泥盆时,大陆从分裂到重新组合,整体向南极汇集。至石炭纪全球大陆明显聚合成联合大陆,二叠三叠后已形成联合古大陆(2亿年左右),从侏罗纪开始,联合古陆重又解体,分裂后发生漂移,逐渐发展成今天全球大陆的分布格局。更早的太古代是地壳形成初期,地壳面积较小,同时不存在俯冲,其运动方式有如冰山在洋中漂移,碰撞,不具有现代板块构造机制。
按板块理论的设想,地幔对流是板块运动的原因,岩石圈是被它下部底层流动的软流圈驮着一起运动的,象传送带运送上面的物品一样,而不是象船在水中航行那样。

大陆漂移是如何启动的?插图

大陆漂移是如何启动的?插图1

大陆漂移是如何启动的?插图2

这是一个多么完美的模型!大地构造学家以为找到了地球构造的法门,恰如当年的物理学界一样,以为已经看穿了一切。

然而,地质学家突然想到,到底是什么力量如此强大让板块运动,难道仅仅是软流圈热对流?

于是,地幔柱理论来了。在板块构造理论中已经提出了热点-地幔柱概念,如夏威夷-皇帝海岭火山链,是老的地幔柱假说。上世纪70年代以后对地幔柱进行了深入研究,提出了新的超地幔柱假说,包含有热地幔柱和冷地幔柱,形成新的地幔柱对流形式。

大陆漂移是如何启动的?插图3

热幔柱构造起源于核幔边界(2900km深度),热物质流上升时是呈宽阔的柱头状,柱头有一定厚度,柱头的底面是连接着窄细的管道,为柱尾,随着柱头上升,柱尾管道不断伸长,易漂浮的热物质通过管道输入柱头。在地幔中柱头上升时直径达到800-1200km,是因为受到地幔的阻力,在柱头接近地表时直径达到1500-2500km,厚度100-200km。但地幔柱头在670km的上下地幔界面处受阻挡而发生变化,向周围扩展成扁球状顶冠,然后分成数个较小的地幔柱进入上地幔,为二级地幔柱。接着到达100km深度的岩石圈底面受到阻挡,在进入岩石圈时再次变细,分成多个更小的地幔柱,为三级地幔柱,即三级热地幔柱模型。

大陆漂移是如何启动的?插图4

外核温度达3800K(绝对温度),地幔底部温度为3000K,因此地核会不断向地幔释放温度。地核释放热是不均匀的而引起热扰动,使高温低粘度物质形成浮柱,启动上升的幔柱构造。

冷幔柱成因。俯冲板片滞留在上下地幔界面处,经过聚集达到一定规模后将继续下沉,形成下降的冷地幔柱。冷地幔柱的聚集有一个过程,由于冷地幔柱进入下地幔需要克服很大的阻力,所以俯冲板片要在聚集到很大的规模时继续下沉,由此形成超级冷地幔柱。超级冷地幔柱的下沉将会导致热地幔柱的对应的上升,由此构成对流的循环,但显然不同于经典的地幔对流模型。

大陆漂移是如何启动的?插图5

到这里我们看到,这真是捅了马蜂窝了!最开始只是认为只有软流圈对流,现在是地幔柱全球对流了!那么问题来了,为啥会全球对流呢?

地球圈层根据地震波速划分为,A,0-33km地壳;B,33-410km上地幔;C,410-1000km上地幔;D′,1000-2700km下地幔;D″,2700-2900km下地幔;E,2900-4980km外核;F,4890-5120km过渡带;G5120-6370km内核

D″层是下地幔的底部层,与地核接触,是高热的地核往低热的地幔传导热流的过渡带。冷幔柱下降到下地幔时,通过D″层进入地核,造成地核中的对流重新达到均匀。显然冷幔柱进入D″层也使其温度不均匀分布,在温度相对均匀的地核与地幔之间造成不稳定,即热扰动作用增强,导致热幔柱的上涌作用。所以在地幔柱的全球对流中冷幔柱的下降是主要因素,由此引起地核热幔柱的形成和上升运动。

哎呀,终于解释清楚了。问题又来了,板块构造理论和地幔柱理论矛盾吗?

板块构造可以很好的解释板块边界的运动,而地幔柱构造可以解释板块内部的活动,如大洋火山链和大陆溢流玄武岩。地幔柱构造理论提出了热幔柱和冷幔柱对流的模型,是对地球运动的动力学的最全面的解释,是对板块构造的更深刻的解释。不仅说明了板块构造运动的深部机制,而且能解释板块内部的地质活动的各种现象。

问题还没终结,一直会板块运动吗?

这就来了新全球构造模型。包括生长构造,地幔柱构造,板块构造,收缩构造,终端构造,它们是行星演化的顺序过程。在行星演化过程中,首先出现地幔柱构造,然后是板块构造。这是把地球的死亡都考虑进来了。

来源:知乎 www.zhihu.com

作者:项校长

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