中国大陆动力学研究导向和思考

来源:地球物理学进展 作者:杨 辉1, 刘 财3 发表于:2010-01-13 20:51  点击:
【关健词】壳、幔结构,大陆动力学,物质与能量交换,圈层耦合,动力机制
摘 要 大陆动力学是研究和探索地球内部物质大尺度运动和深化认识地球本体与其在整体运动中深部圈层耦合、 介质与结构变异的物理-力学属性、物质与能量的交换、深层动力过程和机制的一门边缘科学.地球动力学集成了当 代众多高、新学科技领域和学科交叉的研究成果,它涉及到成山、成盆、成岩、成矿、成灾和深化对地球本体的认识,它 在地球科学研究中占有极为重要的地位.本文通过深入研究、综合集成与剖析讨论了该领域五个重要的基本科学问 题,即:(1)地球动力学在地球科学研究中的地位和作用;(2)国际上地球动力学研究的进展

0 引 言
地球动力学是地球物理学的重要组成部分,它
涉及对地球内部不同圈层的物质属性、流变学行为、
岩石和矿物的变形特征,以及岩石圈物质的运动轨
迹和应力分布及驱动力源[1~6].它关系着成山、成
盆、成岩、成矿、成灾和对地球本体的认识,特别是其
深部物质与能量的交换、深层过程和动力机制[7,8].
基于地球动力学在地球科学中的重要性,早在
1911年,英国力学家洛夫(A.E.H.Love)在他的名
著《地球动力学的若干问题》中最早使用了“地球动
力学”这个词,但文中只谈到了造山运动、固体潮、地
球的自由振荡和地震等几个方面.不过早在19世纪
下半叶,开尔文(Kelvin)就已研究过地球整体的刚
度,认为与钢的刚度相近.达尔文(G.H.Darwin)等
还研究了粘性球体在引潮力作用下的形变.美国地
球物理学家古登堡(Gutenberg.B)分析了地球内部
的作用力,推断了地球内部介质的力学性质[9].
自20世纪60年代以来,板块大地构造学说的
提出为地球动力学增添了许多新的内容[10,11].有的
学者从大地构造的角度出发研究了地壳的构造运动
及其力学机制;有的学者则从板块构造出发,侧重于
研究地幔对流、海底扩张和大陆漂移;另外一些学者
则致力于研究极移、固体潮和地球自由振荡等整体
性的力学现象.70 年代,世界上各国学者组织了地
球动力学计划[9],其中地球动力学一词是指地球内
部的力和变化过程的研究,其主要内容是验证板块
构造学说,即与地球内部物理学几乎同义.这便充分
表明,地球内部各圈层的精细结构,物质组成与物理
属性,各圈层间物质与能量的变换和其深层过程与
力源机制在地球动力学研究中具有着非常重要的地
位.随着地球科学的整体进展,特别是岩石圈、地幔、
核-幔边界与地核以及天文学的发展使得地球动力
学研究得以不断深化.
地球动力学是以研究和探索地球内部及其远近
空间物质运动和力源机制为重要对象,从地心到地
壳,乃致星际空间地球物质的运动和机制,并形成了
门类众多的学科.半个世纪以来,随着板块构造的提
出,特别是成山、成盆、成岩、成矿和成灾的深层过程
与动力学响应的研究和对地球本体不断深化认识的
需求,地球动力学发展迅猛.为此当今出现了各种类
型、各种内涵、各种定义和不同属性的地球动力学名
称,如构造动力学、沉积动力学、地球化学动力学、地
震动力学等等.国内、外已出版的标名为动力学的论
著也大量涌现,尽管所言地球动力学不一定与其内
涵十分贴切,但却说明:地球科学界对地球动力学的
关爱和重视.
当今壳、幔精细结构和地球物理边界场响应的
最新研究表明,大陆地壳并非简单地与大洋刚性块
体类同,它没有一个共同的成因和起源,而且不但在
纵向和横向都是不均匀的和各向异性的,其形成与
演化又是非线性的,是由不同物质组成的不同块体
的镶嵌.它们受着大范围的构造和热历史变异,深部
流体和熔融体对其作用又改变着大陆岩石圈流变学
的结构[12~14].因此不同块体深部物质的分异、调整
和运移使得大陆流变学结构和演化过程十分错综.
因为它们具有复杂的深层过程和流变学属性,人们
发现运用经典的板块理论愈来愈难于解释大陆板内
构造,这表明,海洋板块“登陆”的说法是欠妥的,有
很多问题尚有待深化研究和探索.
然而当我接受要撰写这一专题的发展和导向
时,却有些踌躇,一种写法是抄、编和浓缩已有版本,
另一种写法则是要在他人的基础上依据自己的认识
和理解去提炼,并对今后的发展,特别是中国地球动
力学的发展提出方向、任务和内涵,我是采取了后
者.当然对于这一基础性很强、涉及面又极为广泛的
科学问题,当必有其自身发展的继承性、连续性和创
新性,因此如何取、舍、增,在很大程度上尚避免不了
自己的主观判断.当然着重于论述或阐明其科学的
主体内涵和导向乃是本文的基本原则和任务.
1 地球动力学在地球科学研究中的地位和
作用
1.1 何谓地球动力学
在人类历史进程的长河中,在人们探索地球的
起源、发展和活动中,人们只有在承认地球为维系人
类生存提供一切物质源泉后,才能真正认识到了解
地球和提高生产、提高生活水平与质量之间的直接
联系.对于地球这样一个复杂的物理、化学和生物体
系的探索,必须采用当代最先进的科学方法,引入最
先进的高、新技术和训练有素的、高造诣的、多元化
的梯队人才及群体方能凑效.(责任编辑:南粤论文中心)转贴于南粤论文中心: http://www.nylw.net(南粤论文中心__代写代发论文_毕业论文带写_广州职称论文代发_广州论文网)

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