關於全球構造地質動力原理的思索
地質動力原理
小 馬
獻給大陸漂移學說100周年
2012-05-18
第十四稿
立地之道，曰剛與柔。 周敦頤·太極圖說
八卦相盪，剛柔相摩。 周易·繫辭
越是微妙之處，
越要用心去體會。 藝術老師·楊志堅
上帝不會丟骰子
想像力比知識更重要 愛因斯坦
知其然，知其所以然。 父訓
篤信人生可奉獻，
崎嶇坎坷化心堅。
日月無我亦返轉，
天地有悟更燦爛。 小馬·信仰
前言
兒時念頭小時上山砍柴，登至山頂看到遠處峰巒疊嶂波浪起伏一望無際，猶如疑固的波濤，驚詫不已。腦海中驚現一個幼稚而古怪的念頭。那山會不會象海浪一樣涌動呢？那畫面在我心中真的很震憾，久久不能忘懷。長大了看到很多秀美的名山大川，深感大自然鬼斧神工的偉力。它們如此神奇秀美又是怎樣生成呢——山神的父母是誰？不時在我心中擾動！而在《道德經》中卻有天地生萬物的觀點，真是如此么？
慘痛災難然而山神的成長伴隨著大地母親的劇痛和艱辛，也飽含人類的傷痛：地質形態變化的過程中同樣產生地震，火山和海嘯等慘痛災難給人類社會帶來極大的破壞，令人觸目驚心。1920年海原地震，1976唐山地震死亡人數分別高達23.4萬和24.2萬。2004年印尼，蘇門答臘島附近海域發生9級強烈地震引發的印度洋大海嘯在環印度洋各國沿岸至少造成27萬多喪生。2008的汶川大地震奪去近10萬同胞生命，前不久日本9級地震，都令人痛心感傷。
預測艱難而且無論是地震還是火山爆發，都是人類至今最難以預測的天然災害之一，相對於天文學、天氣預報，人類已上天登月，觀測數百億光年的遠景，真可謂是上天有路，下地無門。地學遠遠落後時代腳步，地震預測的落後更令人焦慮揪心。而地震預測的落後，歸根到底是地質運動驅動力和機制的缺失。儘管深知地震預測難度艱巨，但人類還是從未停止過探索。我也不自量力地盡淺簿之思，期盼有一天地震預測象天氣預報一樣就好了。
第一章 緒 論
第一節 地質動力概述
地球動力分為地質動力和地貌動力,兩種動力分別由內和外共同作用改變地形和地貌。
一 地質動力與地貌動力概念
地質動力是驅動內力地質變化作用的力。它綜合了地球自轉動能、重力勢能熱能和日月引力，並吸收大氣海洋的能量，且在作用過程產生多種次生構造力量。其主要表現方式有地殼運動、岩漿作用、變質作用和地震。地質動力又稱全球地質構造動力，是驅動的地質構造運動的根本原因。
地貌動力是產生地貌變化的外力地質作用的驅動力，包括太陽輻射能以及太陽和 球的引力、地球的重力能等，地貌動力主要作用在地表沉積層，其表現方式有風化、剝蝕、搬運、沉積和成岩作用等。
二 地質動力研究內容
1研究整個地球構造運動地質動力力源的形成，以及地質動力對各地質圈層的作用機制，地質動力與地質演化歷史過程。從而建立一個統一的全球構造地質動力理論。
2研究地質動力與各種地質構造現象的關係。地質構造的形成是地殼中力作用的結果,可以說, 沒有力的作用就沒有地質構造的產生, 所以要研究地質動力成因和驅動地質構造的機制。對全球的構造特徵及其空間分布規律和構造演化過程作出系統的合理的解釋。
3通過地質動力理論掌握地球的及地質動力的能源能量的來籠去脈，指引數據精確收集分析。從而建立像類似氣象研究的數據量化採集分析演算建模運算，更精確全面的測量與科學建模。對地質運動的趨向與走勢（長期中期短期）分析和預測，進而服務於社會。並可對地質變化進行演算預測等。
4 對星際地質的規律性研究與比較比對，進而提升對地質動力研究。
三 地質動力研究原則
1球面構造力均衡系統原則全球系統是活動的球面構造力均衡系統原則是核心。球面構造以水平運動為主導的以及滲進突變的旋迴式發展為構造的主體思想; 岩石圈的各種構造變化進程必然遵循力的守恆與均衡原則演化。
2多維度耦合系統原則構造的多因性，指構造動力以殼幔活動為主因的多種構造力來源, 岩石圈是多圈層的, 各分層界面常常是活動性構造界面, 各分層橫向也構造是不協調不均一的;還應考慮天體因素還包括成岩過程中的變形，多級不僅表現在構造規模上和各級構造的依存和疊加上, 還表現在構造應力場多性 指岩石以多種性狀變性, 如彈性、塑性和彈塑性、脆性、韌性和流變性等的; 岩石圈的各級各類構造的多區多性也造就了構造機制的多樣性。陸塊既是穩定又是活動的, 各級層圈也是活動的。
3現象與動力統一原則地質構造的形成是地殼中力作用的結果,沒有力的作用就沒有地質構造的產生,地球表面的特徵必然反映地球內部發生的過程。現象與動力統一原則可作為最終判別標準去研究一切與其有關的動力學模型。
4科學演化與時效原則對全球的構造作出符合物理學，化學基本原理規律的合理解釋。對全球的構造所依賴的動力因子應有足夠的能量，其作用機制又能合理地說明構造特徵。多時指構造的發生和形成是長期的複雜的演化進程。
5辯證思悟原則
立地之道曰剛與柔。如太極圖陰中有陽、陽中有陰。如地殼的剛性彈性脆性碎性，如陸殼與洋殼的殼膜構造，陸殼的剛塑分層，以及剛性層的塑性和塑性層的剛性。殼內高溫高壓下的岩漿的運動形式及性質。地質動力產生和作用機製作用效應等等。都需要我們用辨證的思維去思考和感悟。
第二節 地質動力八問
地質構造的形成是地殼中力作用的結果,地球表面的特徵必然反映地球內部發生的過程。這裡特選八個典型的地質動力引入思考。
存在末必理，即在自有因。
知之知其然，為事循所以。 -----小馬《因緣》
1、為什麼山脈山嶺峰巒疊嶂波浪起伏猶如疑固的波濤?
這是地質動力關於大陸機制的典型問題。板塊構造理論強調大陸作為剛性整體，然而它的內部廣泛存在著巨大變形擠壓,褶皺,斷層,地震火山等構造運動依然強烈.板塊理論難以揭示.對大陸板塊內部的地質運動解釋也遠不如槽台理論，地質力學，波浪鑲嵌等大陸構造理論。那么大陸內部的力源是什麼？機制怎樣？
2、為什麼大陸南少北多形狀均為尖端向南的倒三角形?
這是全球地質動力南北差異的經典問題。北半球陸地占陸地總面積三分之二，非洲、南美洲、北美洲、大洋洲、歐洲等形狀均為尖端向南的倒三角形。是什麼力量造就這些形態？
3、為什麼島嶼在多大陸東?
這是地質動力經向差異的典型問題。太平洋火山地震都是東邊少西邊多，環太平洋火山帶活火山東帶占17%西帶占45%？還有其他經向差異，為什麼會形成經向差異呢？
4、為什麼南北極沒有地震？
這是地質動力的緯度差異典型問題。世界每年要發生12000次2級以上的地震，其中6.5級以上的大地震100次左右。但地球兩端的南北極地區至今從未發生過任何級別的地震。火山島多在中底緯度，兩極區無火山島.低緯高山海嶺海溝裂谷落差大，兩極地形相對平緩。為什麼會造成這樣的緯度差異？板塊分割線在兩極也不明確。
5、為什麼陸殼老洋殼年輕
這是地質動力陸洋差異的典型問題。最老的岩石，大陸有40幾億年，而海底只有2，3億年？是什麼原因什麼機製造成海陸年齡的差異？
6、是什麼力量在驅動大陸漂移和地球板塊運動？
這是舉世矚目卻又末解決的問題？大陸漂移已得到科學的認可，板塊學說也從全球的角度較為全面地概括了地球的面貌運動狀況，但至今還找不到有效的驅動力。是理論缺陷，還是理論錯誤？
7為什麼大陸會古聚今散?
這是關於地質動力歷史演化的經典問題。科學研究表明：大陸在大陸漂移前，寒武紀時，聚在一塊稱為聯合古大陸，後來逐步分裂，至今分成六大塊。是什麼力量主導大陸的聚與散呢？
8地震能預測嗎？
天氣預報較準。是因為對天氣變化的生成原因機制及過程有很科學的數理模式，通過計算機進行數據演算，預測。同理地震預測前提也應對是因為對地質變化的生成原因及動力機制有很科學的可量化的數理模式，通過計算機進行準確數據演算，預測。那么，我們能否找到地質動力及其機制呢？
第三節 當前動力假說缺陷
當前的關於地質構造理論及其動力假說有：大陸漂移說，海底擴張和板塊構造的地幔對流、俯衝板塊熔融、熱點地幔柱假說。以及動力槽台學說的膨脹收縮假說。波浪狀鑲嵌學的四面體脈動假說。地質力學的地球轉速的變化假說。下面就說說幾種有影響的理論及其動力假說的缺陷
一、板塊構造理論及其動力缺陷
（一）大陸漂移說與自轉潮汐假說的沉寂
大陸漂移說：德國氣象學家魏格納根據大西洋兩岸海岸線吻合，猜想大陸原曾相連，後來經沿大西洋發生過裂開和漂移分離開。為之系統地作了大量地質學、古生物的證據蒐集與研究。提出了轟動世界的“大陸漂移說”。他認為：3億年前的古生代後期的大陸是連成一體的聯合古大陸，從中生代侏羅紀開始，古大陸分裂並產生漂移，其中美洲大陸漂移最快，亞洲和大洋洲漂移最慢，最終形成今天的大陸格局。
動力假說：
魏格納根據大陸漂移的方向主要有兩種趨勢，一是自地球的兩極向赤道的離極運動；另一趨勢西漂，如美洲大陸形成西緣山系，亞洲、澳大利亞東緣形成一系列群島。從而把西漂的力源於日、月引力所產生的潮汐摩擦力；離極力則來自地球自轉的離心力。
動力缺陷：
由於歷史局限當時認為大陸是在海底地幔上漂移（未知海底形態）而計算表明，這些力的數據確實太小不足以克服對大陸運動的摩擦阻力(還有如印度的北漂不是以赤道為終點)。因此， “大陸本身是把堅硬的地幔推開而前進”在理論上根本是不可能的。正因大陸漂移說未能確說明大陸漂移的動力學機制，使大陸漂移說19世紀50年代一度沉寂。現在也有不少人探研潮汐與地質運動的聯繫，如月相與地震聯繫，固體潮與地震等，但事實表明固體潮很弱，月相與地震也看不見任何聯繫。也有的研究較深入，但沒有系統的論述。
（二）海底擴張與地幔對流假說的動力缺陷
20世紀60年代美國地質學家H.H.赫斯和R.S.迪茨，根據海底地質調查發現：
1大洋中脊的發現，其連綿數萬千米貫穿全球，中脊的中央斷裂谷里不斷地冒出岩漿。
2大洋中脊兩側地磁排列對稱。兩側地質年齡對稱分布，且隨離中脊的距離增加而逐漸增大。
3觀測的結果表明，大西洋太平洋洋底分別以每年約2CM 6CM的速度擴張速度，最老洋殼不過3億年，從而提出海底擴張說。
動力假說
海底擴張說認為地幔對流是海底擴張的驅動力。地幔對流驅動海底擴張，海底擴張推動板塊運動。而地幔對流的驅動力又來自地球內部的可能是放射性熱能。
動力缺陷：
1 地幔對流形成的驅動力，即能量來源地球內部的熱能（可能是放射性熱能），至今只是毫無現實依據的猜測。
2至今尚無任何結論性證據說明地球岩石圈以下正在進行任何形式的對流。地幔對流的力源不清，地幔對流的機制也是毫無眉目。地幔物質能否熱對流？對流的範圍和規模有多大？怎樣對流？是上、下地幔雙層對流，還是全地幔對流?都毫無結論。
3地幔對流不可能產生強大的推擠力向兩邊推動板塊運動，海底擴張也更“推不動”大陸漂移。地幔對流也無法解釋板塊內部如夏威夷島鏈。
（三）板塊構造學說及其動力假說缺陷
1967～1968年法國人 X.勒皮雄、美國人D.P.麥肯齊建立板塊構造學說。它是大陸漂移和海底擴張學說的自然引伸。學說主要觀點有：
1 地殼的岩石圈以洋中脊、俯衝帶和轉換斷層為界，分成若干個剛性塊體即板塊。板塊穩定內部基本不變形。
2 板塊邊界分為三種類型：A擴張型；洋脊裂谷的分離運動導致海底擴張新的洋殼生成。B會聚型；海溝處匯聚運動導致洋殼俯衝消亡，引起造山和陸殼增生。C平移型或轉換型：這裡岩石圈板塊既不生長也不消減。
3 板塊邊緣是地殼活動最強烈的地帶，控制了各種內動力地質作用過程，是地球表面最重要的構造作用。板塊學說從全球的角度較為全面地概括了地球的面貌運動狀況，
動力假說
板塊學說主流觀點繼承地幔對流為板塊運動的驅動力。同時還有俯衝板塊熔融假說作補充、熱點地幔柱假說
俯衝板塊熔融說
洋殼板塊在在地幔對流下降的地方俯衝熔融消亡，洋殼板塊俯衝熔融，產生上升熔漿伴帶地震和火山形成板塊邊界的高山帶。
動力缺陷：
1、地震學觀測事實是僅6km洋殼俯衝數百km，有的俯衝地下660km界面，迄今為止已記錄到的最深的震深在大約700km左右。顯然俯衝洋殼沒有熔融消亡。地幔越深密度越大，洋殼很難下插。,所以較冷的洋殼板塊不可能根據自身的重量下沉到俯衝帶之下
2、即使洋殼熔融，它也應是吸熱而不是放熱產生上升熔漿。
3、如果洋殼熔融放熱產生上升熔漿則與俯衝邊界區屬地幔對流下降矛盾；
4、動力計算表明洋殼熔融產生的能量遠遠小於板塊俯衝邊界地區地震和火山等構造運動的能量，這說明板塊邊界構造運動的能量來自其它途徑。來自哪裡呢？
熱點地幔柱假說
威爾遜為解釋夏威夷火山島鏈年齡的遞變現象而提出了熱點的概念--是地幔中相對固定和長期的熱物質活動中心，隨著洋殼板塊經過熱點，先形成的火山從熱點處移開並逐漸熄滅成為死火山，新的火山又在熱點上方形成，結果就形成了一串年齡定向分布的線狀火山鏈。摩根為解釋熱點成因而提出地幔柱的概念。地幔柱是固定於地幔深處，甚至核-幔邊界上產生的圓柱狀上升的熱物質流。並在岩石圈和軟流圈分界處四散外流，激起軟流圈中的水平運動，從而可將地幔柱當作板塊運動的驅動機制。有時衝破岩石圈噴出地表就形成火山。這些熱流值高的隆起點和火山就是熱點作用而成的。
動力缺陷：
1、地幔柱熱點熱源與能量從何處來及其生成機制？現都建立在種種假定中。
2、地幔柱熱點長期相對固定活動點，象大西洋中脊的熱點從分裂至今是離岸距離不斷增大說明熱隨中背裂谷移動，只因洋殼移更快而產生年齡梯增的島鏈。
二、大陸構造理論及其動力缺陷
（一）、槽台學說的動力缺陷
槽台理論 將大陸構造分為穩定性區塊地台，和升降變動區塊地槽。槽台學說認為褶皺帶的多發育在地槽，地台相對穩定。
動力假說其形成機理最主要的控制因素是地球的重力和熱力作用。受熱膨脹使物質上涌，反之，冷卻會造成收縮，形成幔凹或山根。
動力缺陷：使地球物質熱其作用機制末見更深入的表述與研究。地球的歷史研究不支持也沒有地球產生膨脹收縮的能量。
（二）、波浪狀鑲嵌學說
波浪狀鑲嵌構造學是張伯聲提出的，他認為整個地殼的構造是由大小不同相對穩定和具有相對獨立性的的地殼塊體（陸殼、洋殼、洲、地台、地塊、山塊、岩塊、石塊、礦物顆粒等）和大小不同的活動帶鑲嵌而成的複雜構造，稱為地殼的鑲嵌構造。相鄰二地殼塊體在各地史時期內波浪運動。各級各類波浪都有其固有的波長與周期的特性稱為波浪狀構造。全球地殼表現為幾個系統表現出一級套一級的波浪狀構造各級相套的地殼波浪狀構造的交織與疊加，形成了十分複雜、但有一定規律的地殼的波浪狀鑲嵌構造。波動有“蠶行式” “蛇行式” “蠕行式”即有橫波，又有縱波。“等間距找礦”，是利用了這個波浪狀鑲嵌構造說原理。
動力假說造成地殼的波浪狀鑲嵌構造的運動形式是地殼波浪運動、地殼的波浪運動是由地球四大洋形成的四面體產生的的脈動。
缺陷：地球四大洋形成的四面體怎么產生脈動。脈動力量夠不夠，脈動力量與構造機制怎樣也不清楚。
（三）、地質力學動力假說
地質力學認為地殼運動驅動力是由於地球轉速的變化。自轉速度變大，產生從兩極向赤道方向的經向慣性離心力，並產生與加速度方向相反的沿緯向方向自東向西的緯向慣性離心力。前者有使地球變扁的趨勢，使地殼表層物質從高緯度向赤道方面推移；後者使大陸發生大規模的東西向的擠壓、張裂、併兼有扭動。相反，，自轉速度變小，這時所產生的經向慣性離心力與緯向慣性離心力方向恰好相反。這就是地球內部物質運動引起轉動慣量的變化，轉動慣量的變化又影響地球自轉角速度的變化，從而導致地殼運動產生經向構造系,緯向構造系。
動力缺陷：
1為什麼地球轉速會變化。地球轉速的變化它就不能允許偏離東西向和南北向的長距離的大陸漂移運動，如對印度的北漂不是以赤道為終點的現象就不能解釋。
2地球自轉速度與地球內部的複雜性和熱力作用怎樣。離心力是地球慣性轉動效應。慣性轉動不能使地球自轉能轉化。一個太空中孤立轉動的星體，由於角動量守恆，它的自轉能釋放不出來。沒有能量釋放就沒有可轉換為構造運動的能量。但李四光的地質力學最終沒有找到地球自轉推動大地構造運動的物理作用環節。
總述這些構造理論動力假說都有一定道理，卻又都不完整系統。只能對局部或面貌的描述是怎樣，為什麼是這樣還遠沒弄清楚。一句話就是沒有找到真正的地質動力和動力機制知其然，不知其所以然。板塊學說從全球的角度較為全面地概括了地球的構造面貌的運動狀況，卻又將構造驅動力的研究思路引入歧途，至今60年了還找不到有效的驅動力。因為“板塊”即不是構造運動的單元主體，也不是構造運動的機制，它只是全球構造運動的結果。無論對全球形態還是大陸形態、洋殼板塊內部如夏威夷島鏈、以及對不同地方噴出的岩漿組成和噴出方式的不同也不能很好地解釋。板塊構造學說更多將大陸板塊看作剛體，而大陸內部地質構造運動劇烈現象遠不能看作剛體。如大陸內部的褶皺，斷層，地震，火山等諸多地質現象，板塊學說就不能很好解釋。對大陸內部構造的解釋和套用也遠不如大陸構造理論槽台理論，地質力學及波浪狀鑲等學說。
