關于地球地殼板塊構造現象成因的簡單探索

■沙如華

（南通創維測繪有限公司江蘇南通226300）

關于地球地殼板塊構造現象成因的簡單探索

■沙如華

（南通創維測繪有限公司江蘇南通226300）

地球表面的地殼存在著板塊構造現象，這已經是一個得到公認的地質地理現象，根據筆者的地球探索，現在對個現象的成因作一個簡單的探索。首先，承襲筆者的宇宙探索，地球的起源僅是宇宙空間一個單個的天體運動體系，它服從宇宙運動的基本規律，就是組成地球的一團物質，在宇宙運動的散熱降溫進程中，不斷的耗散自身的能量物質，散熱降溫，在耗散全部能量物質后，地球消失，在下一個宇宙運動周期中重生。其次，基于宇宙運動的主題，能量物質的耗散運動存在固有的周期性，組成地球的物質在散熱降溫與能量耗散的進程中，經歷從“氣態”的星云團到液態的巖漿地球，再到固態的巖石地球的長期的發展歷程，并在這個長期的散熱降溫進程中，組成地球的物質不斷地冷卻、收縮、堆積，形成了今天的地球。圍繞地球散熱降溫與能量耗散的主題，地球物質衍生了特有的演化活動。

眾多地球探索假說中，都認為地球歷史上存在過熔融期，而筆者的地球探索中，熔融狀態的液態巖漿地球是地球發展歷史中一個不可缺少的基本環節，它是探索地球的直接起點，也是一個關鍵的起點，從熔融狀態的巖漿地球開始，地球得以出生。

巖漿地球通過長期的散熱降溫活動，整體溫度不斷降低，在表面巖漿的溫度降到凝結溫度后，在巖漿地球表面，巖漿冷凝固結，成為固體的巖石地殼，固體的地球得以產生，隨著時間的遷移，地球的整體溫度持續不斷地漸進性下降，固體的地球地殼不斷地增厚，基于地球自身的物質組成狀況，伴隨地殼生成及增厚的進程，產生了一系列構造演化活動，今天的地球現狀得以生成。

1　巖漿地球

熔融狀態的巖漿地球是地球演化的重要歷程，這個歷程對今天的地球具有絕對的控制作用。巖漿地球的散熱從地球的內部中心呈球形向外部空間發散，散熱狀況使巖漿地球自身由內部向外形成了相應的地熱流狀況，散熱有兩種方式，一是熱對流，另一是熱傳導。在巖漿地球處于高溫狀態時，散熱現象以熱對流為主，在總體溫度下降后，漸漸向熱傳導的方式發展，在熱對流作用控制下的物質移動現象，使組成地球的物質向上產生了相應的熱浮力，配合液態巖漿地球的重力分異狀況，巖漿地球的物質構成狀況產生了相應的分異，一方面，比重相對大的物質不斷下沉，并隨熱浮力的逐漸減小，在相應的深度逐漸沉積，另一方面，比重相對輕的物質則不斷上浮。在巖漿地球散熱降溫的進程中，隨著整體溫度的漸進性下降，不同的物質，根據各自的比重，由重到輕，由下往上依次沉積，巖漿地球由此形成了相應的層狀結構，這個層狀結構隨巖漿地球的總體降溫逐漸趨于穩定狀態，層狀結構圍繞地球的中心形成，地球由此形成了相應的圈層結構，這個圈層結構最終發展成為固體地球的巖石圈。

在巖漿地球分異演化的進程中，比重最小，熔點最低的物質始終飄浮在巖漿地球的最表面，在最后，由于其數量不足以再構成一個完整的球狀地層，只能在其下的母質表層之上，形成了相應的飄浮層，這些飄浮層的存在導致了巖漿地球表面組成物質的區域性差異，由于這個區域性差異的產生，巖漿地球表面冷凝固結時，它們不能同時進入冷凝狀態，出現了時間先后的差異現象，這種狀況導致了地球表面兩大類地殼的產生，地球的演化活動從此產生了進一步的分化狀況。

2　原生地殼的生成

巖漿地球的冷凝固結首先發生在冷凝點相對高的飄浮層以外的區域，巖石的熔點就是相應巖漿的冷凝點，最早的固體地殼是由巖漿地球表面原生巖漿直接冷凝形成的，最初的巖漿巖構成了原生地殼。原生地殼不是一次性快速形成的，它隨巖漿地球總體溫度的漸進性下降而緩慢發展，這是一個相對緩慢的進程，當巖漿地球整體溫度從高溫向低溫逐漸發展時，表面巖漿的冷凝處于由液態→塑性態→固態的漸進性發展進程，這也是所有原生巖漿巖生成的基本方式，冷凝速度取決于地球的整個溫度狀況，表層巖漿的冷凝具有相應的全球屬性，當表層巖漿全部冷凝時，一個固體的地球就相對生成，那些未凝固的飄浮層區域，相當于固體的球殼上存在幾個“軟斑”而已。飄浮層是由比表層母質輕的低熔點熔融物質構成的，在巖漿地球表面，它們存在著大范圍的差異狀況，但在相應的接合部位，物質的組成成分并不存在突變狀況，存在相應的漸變過渡區域，這個區域成為表層巖漿冷凝固結的緩沖區域，它們環繞著飄浮層存在，在表層巖漿冷凝固結時，固體表層與液態飄浮層間的形成了相應的液→塑→固過渡地帶，隨著巖漿地球整體溫度的繼續下降，飄浮層也逐漸冷凝固結，具有固體球殼的地球至此正式成型，這就是今天地球的確定性起始狀態。

3　大陸地殼與大洋地殼

很簡單，液態的巖漿地球，在散熱降溫進程中，隨著整體溫度的漸進性下降，表面率先冷凝固結，形成了固態的地球球殼，這就是固體地球的簡單來源。但是，從總體上看，巖漿地球表層從冷凝開始到完全固結存在相應的降溫溫差，再到飄浮層的冷凝固結，也存在相應的溫差，這個溫差的存在導致了地球整體上的冷卻收縮，由于固體的巖石是熱的不良導體，當固體的球殼生成后，地球內部熱量散發受到了相應的阻礙，巨大的地球內部，存在足夠的熱量，它們都通過地球表面向空間散發，隨著地球表面的冷凝固結，當地殼冷卻收縮時，內部巖漿不能及時散熱降溫，總體積不能與外表球殼保持同步冷卻收縮，產生了相應的收縮差，這個收縮差使固體球殼對內部巖漿產生了相應的收縮擠壓力，這個收縮擠壓力通過內部液態巖漿的液壓傳遞，均勻反作用與所有地殼的底部，形成了相應的漲壓力，這個漲壓力反過來阻止了固體球殼的收縮進程。對于均一的液態巖漿地球來說，在地球重力均衡作用下，其表面處在相應的水平面狀態，由于飄浮層區域構成物質比重相對輕，它們的表面向上相對凸起，通過增加飄浮層的自重維持地球重力的均衡現象。在表層地殼形成后，飄浮層未凝結，仍然處在液態，當表層球殼冷卻收縮時，仍然具有流變性的飄浮層區域進一步向上凸起，一方面釋放了相應的收縮量，另一方面，飄浮層抬升由此增加了相應的自重，保持了相應的均衡狀態，這個相對增加的自重就是表層地殼底部受到的漲壓力。在飄浮層冷凝之前，表層球殼在降溫進程中不斷地冷卻收縮，所帶來的收縮量也通過飄浮層的抬升來實時釋放，并且處于相應的動態平衡之中。飄浮層的抬升產生在具有塑性的過渡帶內，這個過渡帶環繞飄浮層。隨著地球整體降溫進程的推進，飄浮層也逐漸冷凝固結，在地球表面形成了相應凸出的地臺地。在飄浮層冷凝固結以后，固體的地球正式成型，飄浮層區域在全球表面形成了相應的凸出地臺，過渡帶區域構成了相應的坡地，這就是原始的固體地球，飄浮層區域就是原始的古大陸架地塊，過渡帶就是古大陸坡，除此以外廣大的表層區域就是古大洋地塊。原始地球的生成是巖漿地球降溫后的必然結果，隨著時間的推進，伴隨地球地殼的演化活動繼續產生。

4　地殼增厚的基本形式

4.1地殼的冷凝生長

散熱降溫導致了巖漿地球表面的冷凝固結，生成了最早的原生地殼，隨著地球整體溫度的繼續下降，地殼底部巖漿也將逐漸依次進入冷凝固結之中，地殼由此得以在降溫中，從底部向下冷凝生長，基于散熱降溫的連續性，從地表向下的溫度變化存在相應的地熱梯度，地殼的冷凝生長不是一次性快速進行的，隨地熱梯度存在了液→塑→固的發展進程，這個狀況在地殼的底部生成了一個固態→塑態→液態的過度地層，這個過度層就是固體球殼下的軟流圈，這個軟流圈是地球地殼增厚的生長層，在地球的整體降溫進程中，逐漸由表及里，向地球的深部緩慢移動，它移動的速度取決于內部熱量的散發速率，它存在的深度取決于降溫進程及內部壓力狀況。軟流圈對地球內部的液態巖漿形成了全面的包裹，它的存在為地球構造運動和構造活動提供了完備的緩沖機制。

4.2地殼的堆積增生

在地球球殼生成后，此時的地球仍然存在足夠的高溫狀況，表面球殼在降溫中冷卻收縮，由于內部巖漿不能及時散熱降溫與外部球殼同步收縮，球殼收縮對內部巖漿形成了相應的擠壓作用，這個作用通過內部液態巖漿的液壓傳遞，均勻反作用于所有球殼的底部，對表面球殼形成了相應的漲壓力，漲壓力阻止了固體球殼的收縮進程，固體的球殼通過自身的結構強度與地殼整體收縮帶來的漲壓力相抗衡，并在地球重力均衡作用下，處于相應的動態平衡狀態之中。由于地球表面球殼不是一個均一的結構體，結構強度存在強弱之分，在同樣的漲壓力之下，結構強度小的地殼巖層在漲壓力作用下，從地球表面向上相對凸起，利用增加的自重，保持相應的均衡狀態。固態的地殼巖層不同于液態的巖漿，凸起變形將影響固態巖層的內部結構，當降溫繼續進行時，收縮程度將逐漸增大，相應地殼的變形狀況也逐漸發展，當變形程度超過地殼巖層自身的變形限度時，地殼產生破裂，發生在地殼上的構造活動發生，內部巖漿從破裂處運移到地殼表面，長期積累的收縮量和收縮壓力得到了一次相對快速的釋放，通過這樣的構造活動，一方面內部巖漿的外部運移，帶出了內部相應的熱量，加速了相應區域的散熱進程，另一方面，運移出來的巖漿在原地殼表面堆積、覆蓋，它們冷卻后構成了地殼新的地層，地球地殼通過這種方式從表面向上堆積增生。

地殼從底部下的冷凝生長與從表面向上的堆積增生是地殼增厚的基本形式，也是地球整體降溫的必然結果，冷凝生長同時發生在所有地殼的底部，它們的生長速度在整體上取決于地球整體的降溫速率，同時基于不同區域地殼巖層的導熱率，冷凝生長的速度也存在一定的差異，生長的深度在整體上取決于地球整體降溫的程度，同時也受到地殼巖層導熱率的影響。而地殼堆積增生的構造活動不是在全球表面同時產生的，它們率先在后冷凝的大陸地殼區域發生，通過構造活動，活動區域的地殼巖層一方面向上堆積增生，另一方面向下冷凝生長，大陸地殼巖層通過構造活動得到一次相對快速的增厚，相對于同期的其它地殼來說，它的抗漲壓力的能力得到一次較大的發展。

古大陸地殼的增厚不是一次性完成的，在表層球殼形成后的相當長時期內，基于散熱降溫下的全球性冷卻收縮，古大陸地殼產生了眾多的構造活動，并在活動中不斷的向下冷凝生長和向上堆積增生，率先冷凝固結的大洋地殼允許古大陸地殼快速增厚，即使不考慮大洋地殼的整體收縮，重力均衡作用至少允許大陸地殼的厚度發展到底部與大洋地殼的底部同等的高度上，當考慮表層大洋地殼的整體收縮時，由于大洋地殼存在相當的結構強度和整體的剛度，而大陸地殼不僅結構強度小，而且沒有整體的剛度，它底部高度可以比大洋地殼底部更低，大陸地殼只能通過更大的自重彌補與大洋地殼結構強度上的差異，這種狀況不僅導致了大陸地殼表面的高大，而且下部也深厚，這也是今天大陸地殼與大洋地殼在厚度和高度上差異的直接根源。

5　地殼板塊的劃分

5.1匯聚型邊界

在地球的整體降溫進程中，表層形成的大洋地殼不斷的持續收縮，大陸地殼不斷的堆積抬升，收縮作用沿地表形成了相應的水平應力圈，大洋地殼通過大陸坡的外圍對大陸地殼形成了相應的擠插現象，在軟流圈的保護下，大陸地殼在收縮擠壓中不斷隆升，大陸地殼下部正在固結的巖層處在塑性變形中，而已經固結巖層在相互推擠中產生相應的變形，并依賴自身的結構強度在巖層內傳播出去，結構強度較小的大陸地殼巖層，在推擠中相對變形退卻，一旦大陸地殼內地殼巖層的變形程度超過它的變形限度時，相應的巖層產生破碎，大洋地殼在破碎處對大陸地殼形成了相應的水平剪切，剪切處，地殼形成了相應的逆掩斷層，原先形成的變形現象將產生一定的回彈，大洋地殼對大陸地殼產生插入現象，而大陸地殼對大洋地殼產生相對的覆蓋現象，這個現象構成了大陸地殼與大洋地殼的匯聚現象，這種狀況環繞著大陸地殼，隨地球長期的降溫冷卻收縮持續存在，地殼表面由此形成了相應的活動地帶，地球地殼也由這個活動帶得到了相應的地塊劃分，這就是匯聚型邊界的簡單現象，由于高處的大陸地殼巖層對大洋地殼巖層存在向下的自重壓力的作用，大洋地殼板塊對大陸地殼板塊的插入存在相應的偏轉，由此生成了相應的府沖現象。所有的匯聚型邊界都存在相應的府沖現象，只是府沖的程度不同而已。

5.2離散型邊界

大洋地殼具有全球屬性，整體剛度強，結構強度均一，在大陸地殼生成后，高處的大陸地殼通過大陸坡對相鄰的大洋地殼傳去了部分自重，這個自重對大洋地殼形成了相應的下壓力，并隨大陸地殼的抬升逐漸增大，這個附加下壓力的作用通過大洋地殼的剛性由邊緣傳向中部，并隨傳播距離的增大而逐漸衰減，直至消失。在附加下壓力的傳用下，受下壓力作用范圍內的大洋地殼，抗漲壓力的能力得到相應的增大，而沒有受附加下壓力作用的大洋地殼，它們的抗漲壓力的能力沒有增加，它們只能相對隆起變形，依托軟流圈的重力均衡作用通過增加自重來平衡大陸地殼的附加下壓力作用，隨著大洋地殼中部的隆起抬升，大洋地殼邊緣一定寬度的范圍相對向下凹陷，由此形成了相應的褶曲變形，褶曲變形環繞古大陸架地殼產生，圍繞古大陸架形成相應的褶曲帶，褶曲變形影響了相應大洋地殼的結構強度，當變形程度超過大洋地殼的變形限度時，變形部位的地殼巖層破裂，構造活動發生，構造活動釋放了相應的收縮壓力和收縮量，通過構造活動，大洋地殼得到了相應的增厚，抗漲壓力的能力也隨之而來增加。

大洋地殼產生構造活動的部位取決于大陸地殼附加下壓力的作用狀況，基于大陸地殼的分布狀況，兩個大陸地殼對中間的大洋地殼具有相應的夾擊作用現象，根據大陸地殼間的距離狀況，相對隆起的中部具有以下兩種形式，一種是，兩個大陸地殼相對較近，隆起的部位可以直接生成一個背斜，另一種是，兩個大陸地殼間距較遠，隆起的部位相對寬廣，形成了兩個單斜構成的背斜面，對于背斜來說，它僅是一個簡單的收縮褶皺，它的構造活動直接發生在整個背斜部位，可以一次性完成整個背斜部位的構造活動，通過構造活動，地殼厚度得以雙向增加，抗漲壓力的能力得到增強。對于背斜面來說，構造活動不能在整個背斜面上全面發生，它們是在兩個單斜的頂部發生，通過構造活動，一方面釋放了相應的收縮壓力和收縮量，另一方面，構造活動后，活動區域地殼的抗漲壓力的能力得以相對快速提升，由于背斜面內未發生構造活動區域地殼的抗漲壓力沒有得到快速的提升，它們在整體上繼續產生隆起，通過增加自重的形式來平衡掉增加的收縮漲壓力，這種狀況相當于兩個單斜向大洋地殼中部的移動，它們將是下一次構造活動的發生地，并在構造活動中增加自身的抗漲壓力的能力，最初的單斜現象將逐步向大洋地殼的中部移動，直至兩個單斜現象合并，大洋地殼完成了一個完整的構造活動，隨著構造活動中大洋地殼新巖層的覆蓋，大洋地殼從邊緣到中部產生了依次更新的現象，并由此導致了海底擴張的現象。大洋地殼的中部隆起是大陸地殼自重附加下壓力影響的結果，大洋地殼最后的背斜，構成了全球范圍內的洋中脊和海底山脈，它們在總體走向上依據大陸地殼的外圍形狀，由于地球的散熱降溫是一個持續的進程，最后的收縮現象帶來了洋中脊的漲裂構造活動，洋中脊的漲裂活動構成了兩側地塊的分開，它構成了大洋地殼的離散現象，帶狀的洋中脊形成了大洋地殼上的活動地帶，它們把大洋地殼進行了相應的地塊劃分，這就是地殼板塊離散型邊界的簡單探索。

大陸地殼的隆起抬升，是地球整體收縮帶來的第一級褶皺，大陸地殼自重對大洋地殼的附加作用導致了大洋地殼中部的隆起，也形成了相應的褶皺現象，它是伴隨大陸地殼生成的第二級褶皺，它們具有全球屬性，它們是依托軟流圈而產生的全球性收縮褶皺，作為大陸地殼與大洋地殼接合部位的匯聚形式及大洋地殼中部最后的漲裂構造現象，在原理上就是簡單褶皺構造現象的發展，只是由于地球在整體上相對巨大，一般不容易被從簡單的角度來看待這個超級的褶皺現象，一旦從全球的整體角度來看待它，并從地球整體散熱降溫，冷卻收縮的基本狀況出發，地球的構造演化活動就是一個相對簡單的現象，這就是筆者對地球板塊劃分成因的簡單探索，也是筆者地球探索的一個組成部分，是否具有一定的實際意義，盼望得到科學的指點。