大陸漂移是如何啟動的?


板塊構造的啟動是地質學界的一場大辯論。

大陸「漂移」學說(continental drift)被經過長時間的討論與研究後,學界目前通常接受它的進化版 -- 「板塊構造論(plate tectonics)」。所以這個問題更恰當的問法是:板塊運動是如何啟動的?

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現代的地球上主要有兩種地殼:大洋地殼(oceanic crust)與大陸地殼 (continental crust)。大洋地殼薄且重,大陸地殼厚且輕。地殼下面是熱並且粘稠的地幔(看作可以流動的固體)。熱對流使地幔緩慢流動,推進著大洋地殼的生長與俯衝,同時大陸地殼「浮」在地幔上,隨之緩緩運動(傳送帶)。更多相關背景知識詳見 @項校長 答案

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問題:
那麼這種運動模式是如何形成的呢?是何時形成的呢?

這一切要追溯到約3000Ma (3000個百萬年=30億年)。這時候的地球,被地質學家命名為太古代(Archean,桃紅色-粉紅色)。

太古代的地球大概長這樣:

太古代的地球大概長這樣:

關於啟動時間的辯論:
--正方--

關於板塊構造啟動的時間,有一群科學家認為,在太古代的末期,俯衝的啟動(the onset of subduction)與大陸的生長(formation of continents) 就此開始。雖然不同的研究者研究結果具有偏差,從最年輕的800Ma,到最遠古的4300Ma,這一派別更多數研究者認為是3000pm 300Ma,即太古代末期。

--反方--
不過有一大票的知名科學家表明,現代的板塊運動模式並沒有在太古代就開始運作。
這裡主要有兩個理由:首先是理論上的,他們認為太古代的地幔實在是太熱了(太幹了/太濕了),無法生成可俯衝的大洋地殼。另一個理由是基於地質學上的觀察所得:岩石構造學(petrotectonics)的特徵,可以記錄下了現代板塊構造的運作。一些學者認為太古代,甚至是更晚一些的原生代岩層,都完全不具備這些板塊構造的鑒定特徵,所以太古代並沒有板塊運動。

Stern (2008, 2013)這個人持有一種極端的觀點,他認為,板塊構造的啟動是極端緩慢的,現代板塊構造始於新元古代的開始,是由另一種類似的運動模式逐漸變化發展而來的,演變持續了大約1000Ma。

Warren Hamilton是另一個反對太古代板塊構造的人,他指出太古代的火山岩與現代島弧火山岩(位於俯衝帶之上)在性質上有很明顯的區別,間接支持了現代的板塊構造模式也許與太古代有所不同。

--中立--
另一部分人認為在他們的特定研究區域,原生代以及太古代造山帶並不存在板塊構造;但是他們並不能排除其他區域的太古代地層也不具板塊構造。

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關於啟動方式的辯論:

根據海底擴張理論的觀點,大洋地殼被地幔熱對流拉張開來,中間噴發出新鮮的拉斑玄武岩(Tholeiiete)。隨著新生成的地殼逐漸遠離洋中脊,這些地殼不斷被冷卻以及加厚,直到它們比下伏的地幔更緻密時,俯衝就開始了。這個過程需要相當長的時間,冷卻時間的重要性將在後文解釋。

實際上,不只是密度可以決定俯衝的啟動。大洋地殼的俯衝決定於俯衝的驅動力與浮力的平衡是否被打破 (Billen,2008)。絕大多數的現代俯衝還被已經俯衝到深處的部分拖著下沉。局部的壓縮以及其他的構造應力也會幫助板塊克服阻礙俯衝的浮力、粘性剪切等力。

由於太古代板塊構造並不被所有科學家所接受,於是Sivoza 等人提出了另外幾種不同於現代俯衝的俯衝模式,這裡就不再展開了。另外,Arndt認為, 地殼的分層構造是在太古代形成的,原因是沉重的鐵鎂質礦物留在了地殼下部,同時輕的礦物上浮最終形成玄武岩噴發。輕重分層的地殼結構是板塊俯衝的必要條件。

除了密度,另一個影響俯衝的因素還在於板塊運動的速率。

--正方--
多數研究太古代地球動力學的學者們認為,由於那時的地幔比現在更熱,所以地幔應該不如現在粘稠,這意味著地幔對流的速度會比現在更快。更快的對流速度加速了大洋地殼的生成與消滅(同時加速了地幔的散熱),如果前提條件「板塊運動與地幔對流是聯動的」成立的話,那麼就意味著太古代的板塊運動會比現在更快,那麼現代俯衝將是困難的,原因如下:

這批研究者們認為,太古代的大洋地殼被無數的擴張中軸分裂成一個個又小,運動又快速的小板塊,並且多數板塊最終又下沉回到了地幔中。(de Wit and Hart, 1993) 在這種模式下,板塊的邊緣會很難有時間達到足夠俯衝的密度,如前文所說,地殼沒有大於地幔的密度,則俯衝不可能發生。

--反方--
那麼現在問題來了,如果大陸地殼在太古代又少又稀疏的話(已被大多數學者接受),那麼太古代的海洋必定超級巨大。這帶來一個問題:

如果太古代的大洋地殼初始條件下比現代的大洋地殼更輕的話,俯衝將是非常困難的;但是,由於太古代的海洋超級巨大,這些大洋地殼可以在巨大的海洋上漂浮相當長的時間,甚至可能達到俯衝的條件。所以小而多的板塊不是唯一的可能性。

Davies (2007) and Korenaga (2006)認為,當時的上地幔又厚又粘稠,太古代的地幔對流並不會比現在更快。原因在此不詳說。

--中立--
Johnson et al. (2013) 認為,現代的俯衝模式可以在太古代運作,不過只有一部分。那就是地殼的下半部分。(想像一塊板子被劈開,下面一半慢慢變軟彎曲,沉入了地幔)

此論一出,學界開始討論「被劈開」的可能性,於是他們開始研究大洋地殼的物理強度,並且充分考慮了高於現在的地幔溫度帶來的軟化,以及地幔熔融物的侵入。

關於啟動方式的另一個問題是地幔溫度是否保持不變/ 或者以規律的方式降溫 (Herzberg et al., 2010) 。一個相關的模型解釋道:「地幔柱會加速俯衝,導致脈衝式的地殼生長。上地幔會因地幔柱的到達而升溫,因為地幔柱攜帶了地幔深處的熱量。這意味著大洋地幔在當時是薄且堅硬的,並且是可俯衝的。」(其實我根本沒看懂這個解釋=_ =)

總結:
說了這麼多,我來梳理一下其中的邏輯關係:

板塊運動是如何啟動的?

答:板塊運動是通過板塊俯衝的開始而啟動的,板塊俯衝是被地幔對流所帶動的。

那麼板塊俯衝是何時、如何開始的?

時間:1.是太古代開始的。2.不是太古代開始的

為什麼有人會認為不是太古代開始的?

1.因為理論表明在太古代的地幔條件不適合俯衝
2.因為他們沒找到相關岩石學證據

如何:板塊俯衝是由於大洋地殼密度大於上地幔而開始的。

那為什麼大洋地殼密度會上升直至大於上地幔?
答:因為長時間的冷卻以及加厚

如果太古代的地幔不適合俯衝,那麼太古代的地殼是怎樣的一番情景?
答:他們認為是很小的大陸,超大的海洋,海洋地殼並未俯衝而是直接陷入地幔。

問:那麼如果有如此大的海洋,就有可能有足夠的時間空間讓大洋地殼冷卻直至可俯衝?
答:所以這並不是唯一的解釋,還有可能板塊運動已在太古代運作,只不過跟現代的俯衝稍有差別:當時的俯衝只能夠完成地殼下半截的俯衝。

問:那麼地殼是否在物理性能上有被「劈開」的可能呢?
答:影響因素過多,暫時還不知道

問:如果太古代沒有俯衝,那麼還有哪種可能性呢?
答:(from Stern, 2013, with permission from the Geological Society of America).

上圖:現代的板塊構造運動,Oceanic Crust大洋地殼,Lithosphere岩石圈, Asthenosphere軟流圈,Arc Crust島弧地殼。箭頭代表運動方向,紅色的是岩漿活動。時間:1000Ma以內--新元古代

上圖:現代的板塊構造運動,Oceanic Crust大洋地殼,Lithosphere岩石圈, Asthenosphere軟流圈,Arc Crust島弧地殼。箭頭代表運動方向,紅色的是岩漿活動。時間:1000Ma以內--新元古代

下圖:前板塊構造(水滴式)太古代,冥古代(&>2500Ma)
箭頭代表運動方向。地殼隨著地幔對流受到兩個方向的擠壓,最終沉入地幔被回收。


如樓上 @巴甫洛夫很忙所言,板塊構造的動力是地質學界的一場大討論。(原話是板塊構造的啟動是地質學界的一場大辯論)。
由於本人知識所限(我腦子裡的關於大地構造的知識主要是大地構造與成礦),以下內容如有錯誤還請指出

大陸漂移學說、海底擴張學說慢慢發展到板塊構造理論。板塊構造理論把全球劃分出8個較大的板塊,還有許多小板塊分布其間作為補充。板塊一般不是以大陸和大洋為界線劃分的,板塊可以包含陸殼和洋殼在一起。板塊邊界可分為三種基本類型,即離散邊界,會聚邊界和走滑邊界。板塊運動的深部活動層不是殼幔分界的莫霍面,而是岩石圈與軟流圈的分界面,這個活動面在上地幔內部。
大陸的分裂與聚合的交替是大陸演化的基本過程。元古代時全球分為3個超級大陸,勞亞古陸,西岡瓦納古陸和東岡瓦納古陸,說明那時大陸是聚合的。晚元古代時間為10億年前,晚元古代時超級大陸開始破裂。寒武紀(5-6億年)勞亞古陸分裂成許多小大陸。在奧陶,志留和泥盆時,大陸從分裂到重新組合,整體向南極彙集。至石炭紀全球大陸明顯聚合成聯合大陸,二疊三疊後已形成聯合古大陸(2億年左右),從侏羅紀開始,聯合古陸重又解體,分裂後發生漂移,逐漸發展成今天全球大陸的分布格局。更早的太古代是地殼形成初期,地殼面積較小,同時不存在俯衝,其運動方式有如冰山在洋中漂移,碰撞,不具有現代板塊構造機制。
按板塊理論的設想,地幔對流是板塊運動的原因,岩石圈是被它下部底層流動的軟流圈馱著一起運動的,象傳送帶運送上面的物品一樣,而不是象船在水中航行那樣。



這是一個多麼完美的模型!大地構造學家以為找到了地球構造的法門,恰如當年的物理學界一樣,以為已經看穿了一切。

然而,地質學家突然想到,到底是什麼力量如此強大讓板塊運動,難道僅僅是軟流圈熱對流?

於是,地幔柱理論來了。在板塊構造理論中已經提出了熱點-地幔柱概念,如夏威夷-皇帝海嶺火山鏈,是老的地幔柱假說。上世紀70年代以後對地幔柱進行了深入研究,提出了新的超地幔柱假說,包含有熱地幔柱和冷地幔柱,形成新的地幔柱對流形式。

熱幔柱構造起源於核幔邊界(2900km深度),熱物質流上升時是呈寬闊的柱頭狀,柱頭有一定厚度,柱頭的底面是連接著窄細的管道,為柱尾,隨著柱頭上升,柱尾管道不斷伸長,易漂浮的熱物質通過管道輸入柱頭。在地幔中柱頭上升時直徑達到800-1200km,是因為受到地幔的阻力,在柱頭接近地表時直徑達到1500-2500km,厚度100-200km。但地幔柱頭在670km的上下地幔界面處受阻擋而發生變化,向周圍擴展成扁球狀頂冠,然後分成數個較小的地幔柱進入上地幔,為二級地幔柱。接著到達100km深度的岩石圈底面受到阻擋,在進入岩石圈時再次變細,分成多個更小的地幔柱,為三級地幔柱,即三級熱地幔柱模型。

外核溫度達3800K(絕對溫度),地幔底部溫度為3000K,因此地核會不斷向地幔釋放溫度。地核釋放熱是不均勻的而引起熱擾動,使高溫低粘度物質形成浮柱,啟動上升的幔柱構造。

冷幔柱成因。俯衝板片滯留在上下地幔界面處,經過聚集達到一定規模後將繼續下沉,形成下降的冷地幔柱。冷地幔柱的聚集有一個過程,由於冷地幔柱進入下地幔需要克服很大的阻力,所以俯衝板片要在聚集到很大的規模時繼續下沉,由此形成超級冷地幔柱。超級冷地幔柱的下沉將會導致熱地幔柱的對應的上升,由此構成對流的循環,但顯然不同於經典的地幔對流模型。

到這裡我們看到,這真是捅了馬蜂窩了!最開始只是認為只有軟流圈對流,現在是地幔柱全球對流了!

到這裡我們看到,這真是捅了馬蜂窩了!最開始只是認為只有軟流圈對流,現在是地幔柱全球對流了!那麼問題來了,為啥會全球對流呢?

地球圈層根據地震波速劃分為,A,0-33km地殼;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過渡帶;G5120-6370km內核

D″層是下地幔的底部層,與地核接觸,是高熱的地核往低熱的地幔傳導熱流的過渡帶。冷幔柱下降到下地幔時,通過D″層進入地核,造成地核中的對流重新達到均勻。顯然冷幔柱進入D″層也使其溫度不均勻分布,在溫度相對均勻的地核與地幔之間造成不穩定,即熱擾動作用增強,導致熱幔柱的上涌作用。所以在地幔柱的全球對流中冷幔柱的下降是主要因素,由此引起地核熱幔柱的形成和上升運動。


哎呀,終於解釋清楚了。問題又來了,板塊構造理論和地幔柱理論矛盾嗎?

板塊構造可以很好的解釋板塊邊界的運動,而地幔柱構造可以解釋板塊內部的活動,如大洋火山鏈和大陸溢流玄武岩。地幔柱構造理論提出了熱幔柱和冷幔柱對流的模型,是對地球運動的動力學的最全面的解釋,是對板塊構造的更深刻的解釋。不僅說明了板塊構造運動的深部機制,而且能解釋板塊內部的地質活動的各種現象。

問題還沒終結,一直會板塊運動嗎?

這就來了新全球構造模型。包括生長構造,地幔柱構造,板塊構造,收縮構造,終端構造,它們是行星演化的順序過程。在行星演化過程中,首先出現地幔柱構造,然後是板塊構造。這是把地球的死亡都考慮進來了。


基本同意@黃華樂 的答案,但是究竟是什麼驅動了板塊的運動,歷史上的板塊運動與現在是否一樣等等問題都是屬於地質學裡的前沿方向,還沒有板上釘釘的答案……


此答案純屬搞笑,勿當真:
視頻封面《冰河世紀4:大陸漂移》先行短片 搞笑升級 大陸漂移是砸出來的視頻


大陸漂移,板塊構造的概念提出已經很久,但是它是合適開始,如何開始,是什麼驅動它開始都是無法解釋的,因為我們目前的認知框架還不足以認識地質體的全貌,知識冰山一角,或者說正在"摸象"當中。


以下資料都是摘自維基(專業的資料不知道去哪找,維基在我眼裡算是很靠譜的了):
此學說(大陸漂移學說:http://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%A4%A7%E9%99%86%E6%BC%82%E7%A7%BB)在魏格納因實地考察中喪生後沉寂一時,到了六十年代,海底擴張學說中的地質報告證明了大西洋正在擴張,而三大洲就漸漸分離,令學界重新研究大陸漂移學說,後來更有人提出板塊構造學說(http://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%9D%BF%E5%9D%97%E6%9E%84%E9%80%A0%E5%AD%A6%E8%AF%B4),板塊構造學說亦是現今地理學根基
所以下面說的按板塊構造學說來,
2.2 億年前各大陸一直在一起? 這種叫超大陸,這時候的超大陸叫盤古大陸(這名字我喜歡)
板塊總是移動的,相互之間碰撞移動,所以就有了「分久必和,和久必分」這種事, 而2.2 億年前已經出現過很多不同的超大陸,具體我就不列舉了,可以去這按:
http://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%B6%85%E5%A4%A7%E9%99%B8
所以,板塊不總是在一起
動力未知,可參考劉星成的回答
(維基上是:板塊在軟流圈之上運動,由地幔對流柱產生驅動力而運動
,感覺有點像一塊飄在水面的泡沫塑料,只不過水流運動慢了點)
最後,給個冰河時代4的視頻(嗯,童話裡面看科幻,裡面某些東西還是有道理的)
http://v.youku.com/v_show/id_XMjM1MTkxNjI0.html


至今未有定論,最可能是地幔對流,驅動塑性軟流圈之上剛性地殼運動


地幔對流的原因很可能是因為重元素的裂變釋放熱量,我是補充的。


板塊運動的驅動力一般來說歸於地幔對流。地幔從洋中脊緩慢溢出,被海水冷凝形成新生板塊部分,從洋中脊向兩邊推擠,洋殼與陸殼碰撞後下插入陸殼底部,重新熔融稱為液態地幔物質。整個循環過程作為板塊運動的動力,也是地球熱動力學的過程。http://baike.baidu.com/view/1552923.htm


在德國地質學家阿爾弗雷德?魏格納發表《大陸的生成》和《海陸的起源》,提出大陸漂移學說的1910年代,幾乎沒有人相信地球堅硬的表面會發生大規模的水平運動,以垂直運動為主要主張的固定論佔據地學的主流。


大陸漂移的一些化石證據以及模擬的超級古陸拼合圖

大陸漂移的一些化石證據以及模擬的超級古陸拼合圖

魏格納的理論有大量的地層、構造、化石以及古地貌遺迹等間接證據支持,但相信他的人仍然寥寥無幾,究其原因主要有二:


第一,「大陸漂移」缺乏具有說服力的直接證據。魏格納一生都在試圖用測量手段證明大陸漂移,但在精確的大地測量還屬於科幻小說的20世紀初期,要說服人們相信大陸每年都在漂移無異於痴人說夢。現在我們知道,板塊之間的移動每年以厘米計算,而魏格納給出的估算數值實在是太大了——他認為格陵蘭島每年漂移的速度在1米左右,這讓人們很難相信他的觀點。

第二,「大陸漂移」缺乏力學機制的支持。魏格納認為,較輕的硅鋁層漂浮在深部較重的熔融狀硅鎂層上運動。同樣的,這個理論也無法被證明真實。退一步說,即使這種運動真的發生,那麼導致它發生的原因是什麼,這也是一個無法回答的問題。


硅鋁層與硅鎂層

硅鋁層與硅鎂層

魏格納窮盡畢生的精力也沒能說服人們相信他的觀點,最後在50歲時死在了格陵蘭的科學考察過程中。在他去世後,直至二戰結束前,大陸漂移理論再也沒有引起學術界的喧囂,完全沉寂了下來。


魏格納和他的愛斯基摩嚮導羅姆斯·威廉。他們二人在1930年11月試圖穿越格陵蘭時失蹤,八個月後,人們找到了魏格納的屍體,羅姆斯·威廉則失蹤

如果魏格納能夠看到1960年代後的世界,他一定會感到驚異和欣慰。人們不僅不再用嘲諷的態度看待移動論,而且徹底相信地質體的水平運動是固體地球表層宏觀運動的基礎。從二十世紀初被冷落甚至奚落的「大陸漂移」,到二十世紀中後期成為地學主流的「板塊構造」,這幾十年來發生的翻天覆地的變化,被人們稱為「地學革命」。


究竟發生了什麼,讓我們看待地球運動的方式和過去如此不同?


二戰期間,由於反潛的需要,海洋探測技術突飛猛進。二戰後,這些技術被用作科研,給地球科學帶來了革命性的變化。


執行深海鑽探計劃的「格羅瑪·挑戰者」號鑽探船

執行深海鑽探計劃的「格羅瑪·挑戰者」號鑽探船

有幾個關於洋底的有趣發現——

第一個是海底岩石的磁異常平行於洋中脊,呈條帶狀,像斑馬線一樣分布。1963年,E.J.瓦因和D.馬修斯提出,由於在岩漿冷凝至居里溫度時能夠俘獲當時地球磁場的磁性,因此在洋底的磁異常條帶實際上是對地磁倒轉現象的記錄過程,只有在大洋地殼發生擴張時,這種現象才能夠出現。


洋底的磁異常條帶,如同斑馬線一樣分布,反應了地質歷史上地球磁場的倒轉現象

洋底的磁異常條帶,如同斑馬線一樣分布,反應了地質歷史上地球磁場的倒轉現象

第二個海底的岩漿岩具有越靠近洋中脊越新,越靠近大陸架越老的規律,並且最老不超過兩億年(與之相對應,大陸地殼年齡最老可達三十億年以上)。與之相應的,1968年開始的美國深海鑽探計劃數據顯示,洋底沉積物也具有越靠近洋中脊越新的特徵。


洋底岩漿岩年齡,靠近大陸老,靠近洋中脊新

洋底岩漿岩年齡,靠近大陸老,靠近洋中脊新

第三,1965年,J.T.威爾遜根據橫切洋中脊的斷裂帶,具有調節兩側洋中脊軸部向兩側擴張的特點,提出轉換斷層的概念,解釋了大洋中脊的擴張與伴隨其擴張出現的垂向差異運動。


大西洋中脊及兩側的轉換斷層

大西洋中脊及兩側的轉換斷層

這幾個發現徹底改變了人們對地殼的認知,由此得出了海底擴張的結論。

海底擴張解釋了大陸漂移,使魏格納的學說再次引起了人們的重視。由於玄武質的大洋地殼較沉,在遇到花崗質的大陸地殼後,會產生碰撞與俯衝,這就為全球性的地殼運動提出了解釋。這種解釋,被人們稱為「板塊構造學說」。


經典的板塊構造演示圖

經典的板塊構造演示圖

經典的板塊構造現在已經成為地球科學教科書中必須要給予重點介紹的理論了。在入門級的書籍里,它甚至可能是關於大地構造學說的唯一觀點。


它的主要理論包括以下幾點:

一、固體地球的圈層垂向上分為彈黏性的岩石圈和黏性的軟流圈,岩石圈在軟流圈上做相對運動。由於有相應的地球物理(主要是地震波)證據存在,這種理論顯然比魏格納的硅鋁層在硅鎂層上部運動更能說服人。

二、岩石圈分為幾個剛性的板塊,板塊之間相互作用,這種作用決定了地球固體表層的基本構造格局。


最初劃分出來的六大板塊,目前認為有上百個小板塊存在

最初劃分出來的六大板塊,目前認為有上百個小板塊存在

三、板塊邊界分成離散型(增生)、匯聚型(俯衝、碰撞)和平移剪切型(轉換)幾種。


經典板塊理論中的俯衝帶——貝尼奧夫帶

經典板塊理論中的俯衝帶——貝尼奧夫帶

四、板塊在離散型邊界的擴張增生得到匯聚型邊界俯衝消亡的補償,因此地球體積保持不變。


板塊構造學說是如此的牛逼,以至於在它登場後的時間裡,之前所有的地質學理論都無法阻攔它攻城拔寨的步伐。第一次,全球範圍內的宏觀構造格架得到了有效的解釋,上至中生代的數億年地質歷史也融入到了它的懷抱之中。

19世紀的最後一天,歐洲著名的物理學家齊聚一堂辭舊迎新。在那個會議上,在那個時代,幾乎所有人都認為物理學的殿堂已近完美,開爾文男爵說道:「物理學的大廈已經落成,剩下的只是一些修飾工作了。」不過樂觀的情緒並沒有掩蓋住所有的問題,他又說:「動力理論肯定了熱和光是運動的兩種方式,現在,它的美麗而晴朗的天空卻被兩朵烏雲籠罩了……第一朵烏雲出現在光的波動理論上……第二朵烏雲出現在關於能量均分的麥克斯韋-玻爾茲曼理論上。」


最終,看似縹緲的兩朵烏雲撕裂了大廈的根基。在開爾文男爵發表這番講話後的第五個年頭,第一朵烏雲就導致了相對論的出現;隨後不久,第二多烏雲帶來了量子力學,頃刻間,大廈蕩然無存,經典物理學一統天下的局面徹底消失了。


地質學當然無法和理論物理學相提並論——還記得《生活大爆炸》里Sheldon Cooper的台詞么?「Geology is not a real science」他說。事實上,在板塊構造學說看似完美的理論體系中,還有許許多多的問題我們仍然無法回答。


Geology is not a real science?

Geology is not a real science?

首先映入眼帘的,便是困擾了魏格納先生的大陸漂移兩大難題之一的力學機制問題。對此,板塊構造學給出的解釋簡單說來,就是冷的固體的板塊俯衝至熱的塑性態的地幔中,從而打破了地球內部的熱平衡,帶來了地幔對流。地幔對流帶動了板塊在其上的大規模運動。但是這一理論並沒有得到實驗室數據的有效支持,地幔徹底熔融的可能性基本不存在,因此地幔對流以及由此而來的「地幔熱柱」和「熱點」理論,都缺乏令人信服的直接證據。


另外,大陸軟流圈不具備全球性,也是困擾著地質學家的一個顯眼的問題。根據地球物理方法得出的克拉通(古老穩定的大陸地殼)速度結構的全球層析和區域模型表明,軟流圈在古老地塊下往往缺失。高地震波速可在全球克拉通下持續到超過200-300km,北美陸根更是厚達400km(大陸地殼一般厚度為30-40km,理論認為,軟流圈深度為140-220km)。軟流圈的非全球性讓板塊的運動失去了深部物質運動的依據。


理想中的地幔對流、地幔熱柱、熱點理論

理想中的地幔對流、地幔熱柱、熱點理論

板內地質運動也是板塊構造學說無法有效說明的問題。近些年來的研究表明,造山作用的全過程和複雜性是板塊構造所無法解釋的。在地質學家對青藏高原的研究中發現,青藏高原新生代火成岩存在三種分布形式:與縫合帶平行的火成岩帶、局限於深大斷裂附近的火成岩帶和彌散性分布的火成岩區。因此,青藏高原新生代岩漿活動必然不都是直接與印度-亞洲大陸碰撞有關。再比如在阿爾卑斯山脈形成於300-400km深處的地幔物質在碰撞之後由於伸展作用上升至地表,表明造山帶在板塊碰撞後依然非常活躍。


喜馬拉雅造山帶中,仍有諸多問題無法依靠板塊構造來解釋

喜馬拉雅造山帶中,仍有諸多問題無法依靠板塊構造來解釋

新的研究成果,不斷對板塊構造提出新的挑戰。雖然在今天,還沒有一個成形的新理論能夠戰勝板塊構造學說,取代它在地球科學界的統治地位,但我們也能夠看出這個理論體系的先天不足和一些深層次問題。

卡爾·波普爾通過證偽主義定義科學——

人不可能找到某種作為所有真正知識之母的最終和絕對來源,這是我們人類的認知局限導致的。不存在任何標準可以宣稱發現了最終的真理,唯有時間才能為認識論保留一個評判真理的最終和絕對的標準。在大多數情況下,我們唯一能做的,就是發現存在於我們所提出的命題中的一系列錯誤並清除它。於是,理性的任務與其說是肯定性的,不如說是否定性的。

雖然真理可能永遠無法被有缺陷的人類所完全掌握,但我們可以在不斷的嘗試中努力去接近它。地質學的根本問題,在於我們現在了解地球內部的手段太過於匱乏。地質學理論的提出,很多時候都是在現有觀察結論基礎上歸納出來的自圓其說的體系。從這個意義上說,地質學本身並沒有問題,這是我們認知世界的基本方式。Sheldon顯然誇大其詞了,地質學的確是一門科學,它的存在是具有可證偽性的,只是有些時候,我們要等等基礎學科的步伐,才能夠擁有證偽的手段。


前蘇聯著名的科拉超深鑽,鑽進達12,262米

前蘇聯著名的科拉超深鑽,鑽進達12,262米

地球是一個半徑約為6400公里的巨大球體,今天,人類最直接地了解地球內部的手段——鑽探,普遍只能進行千米級別的鑽進。為了科研而打的超深鑽,也只能達到12000米左右,對地球來說,這連表皮都沒有穿透。即便如此,我們仍然從超深鑽里得到了對地球前所未有的了解。幾乎所有從地表的推測都不能夠清楚地預測地下的情況,那裡仍然是我們有待開發的財富源泉。


板塊構造學說本身可能並不完美,但是它是人類在二十世紀重新認識自己所居住的星球,並從內而外地理解它的一次大膽嘗試。也許又一天,一場新的地學革命將會徹底推翻它,但我們仍然無法否認它的價值。

我期待著新的革命的到來。

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ID:diqiuguanchatuan


首先,科學是無所謂主流與否的。關於大陸漂移,有幾種假說,當然都有其局限性。我說一個吧。這個也是最近提出來的(我本人認同這個):熱點地幔柱假說,這個假說包括兩個部分啊!
1熱點:在夏威夷一個島弧得到了證明。證明方法是這樣的,這一連串小島,是串珠狀(一條線上的珠子)排列的。對其中的岩漿岩測年齡(利用鋯石,u-pb等等方法)發現,他們的生成時間是定向的。俗話就是一個比一個新。於是就有了熱點假說,簡單講就是某個位置吧很熱很熱,能量很高,能量高會怎麼樣呢。就會鼓出來成島啊。但是為什麼會形成串珠狀的島鏈啊?是不是地殼在一直漂移,但是熱點不動,所以就形成了啊。
2地幔柱,為啥地殼會漂移啊?為啥有熱點啊?首先啊,地殼下面是軟流層,再下面是地幔,地幔能產生那種熱物質流帶著能量啊,物質啊衝到軟流層里去。

像龜牌氣功似的,衝到軟流層之後軟流層里的東西就開始四處亂串了啊。所以就帶動地殼漂移了啊。同時,也解釋了熱點,地幔柱上來的地方能量太大散不出去,衝到地殼成了小島,這就是之前講的熱點了啊。
手打的……希望這幾年學沒白上~~


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據我所知現在板塊運動的主因,準確一點應該說是subduction的主因是slab sink還是mantle push依舊在爭論之中

簡單點的說slab sink就是在Oceanic crust在一定年齡之後會密度會變高然後往下沉
mantle push上面已經有人說了


我在想,會不會地球在最開始是和月球一樣是全石頭類物質的球體,後來地球運動有了水,然後水把地球慢慢劃開,就像山裡的水侵蝕山體一樣,將地球漸漸分割,那麼對比原始的地球有了水的地球體積是不是增大了,我覺得地殼運動還有一部分可能是水在月球引力及慣性下侵蝕地球的陸地,


歸於地球三圈層(地殼、地幔、地核)之間的物質與物理性質差異。地殼固態、地幔液態、地核固態,地殼與地核間溫度差距極大且熱力場不均衡,驅動地幔熔岩對流產生。


我佛如來親自按下了啟動按鈕


噢,我玩了wow後一直中二的覺得,大陸漂移也是一次大爆炸


歸根到底還是核變


一切地學所糾結的問題,在這篇文章里完全可以找到答案。

盆地_沖積平原對成煤_成礦_地質災害起了決定作用_郭德勝


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