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地球化學(xué)助推大地構(gòu)造科學(xué)發(fā)展

更新時間:2023-10-29 文章作者:佚名 信息來源:網(wǎng)絡(luò)整理 閱讀次數(shù):

月球數(shù)學(xué)推動大地構(gòu)造科學(xué)發(fā)展gEm物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

中國科大學(xué)梁光河gEm物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

“上天容易入地難”,目前人類對月球深部的認(rèn)識仍很做作,國外外對月球動力學(xué)問題的研究仍在探求過程中,2005年刊物公布的125個重大科學(xué)問題中的第10個問題是“地球內(nèi)部是怎樣運(yùn)行的?”,強(qiáng)調(diào)驅(qū)動月球藍(lán)籌股運(yùn)動的動力機(jī)制尚不清楚。2017年出版的《中國學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略-藍(lán)籌股構(gòu)造與臺灣動力學(xué)》認(rèn)為藍(lán)籌股構(gòu)造理論盡管取得了巨大成功,但該學(xué)說仍然存在其產(chǎn)生以來就存在的困局,即藍(lán)籌股動力、板塊起源及藍(lán)籌股上陸三大問題,驅(qū)動藍(lán)籌股運(yùn)動的動力機(jī)制是最為重要的問題,也是急待解決的問題。月球上的藍(lán)籌股就會運(yùn)動是不爭的事實,但究竟是哪些動力驅(qū)動它們運(yùn)動則仍然存在爭議。歷史上月球化學(xué)證據(jù)在這個方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用,例如海底擴(kuò)張和藍(lán)籌股構(gòu)造假說就是基于古地磁和海底磁異常條帶這種月球化學(xué)證據(jù)而提出來的。但那些都是表面證據(jù),只是證明了藍(lán)籌股的確發(fā)生了運(yùn)動,但究竟為何運(yùn)動,還有好多爭議。月球數(shù)學(xué)應(yīng)當(dāng)在這方面發(fā)揮更大作用,繼續(xù)推動大地構(gòu)造科學(xué)發(fā)展。gEm物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

1水災(zāi)波點(diǎn)亮了月球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)gEm物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

要想探究藍(lán)籌股運(yùn)動的動力機(jī)制,必須了解月球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和物質(zhì)組成。這就須要首先了解月球的產(chǎn)生歷史,之后將月球化學(xué)觀測證據(jù)和地質(zhì)推斷相結(jié)合進(jìn)行合理推論解譯。藍(lán)籌股的概念在1910年泰勒早已使用過,當(dāng)時的藍(lán)籌股概念代表的是運(yùn)動的地幔,而與后期藍(lán)籌股構(gòu)造中的藍(lán)籌股概念迥然不同。gEm物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

現(xiàn)今普遍覺得,46億年前初生的月球表面是由巖漿組成的“海洋”。月球產(chǎn)生時主要是各類石質(zhì)物的混和物,初始月球的平均氣溫恐怕不超過1000℃。產(chǎn)生后,因為長壽命放射性物質(zhì)的衰變等物理能的釋放,內(nèi)部漸漸增溫,致使原始月球所含的鐵元素轉(zhuǎn)化成液態(tài),個別鐵的氧化物也被還原。液態(tài)鐵因為密度大而流向地心,產(chǎn)生地幔。因為重的物質(zhì)向地心集中,釋放的位能可使月球的氣溫下降。這就促使了物理分異過程,由地殼短發(fā)出地幔。gEm物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

按照水災(zāi)縱波和橫波在地下不同深度傳播速率的變化,將月球內(nèi)部份為三個同心球?qū)樱旱蒯!⒌蒯:偷蒯!V行膶邮堑蒯#恢虚g是地殼;內(nèi)層是地幔。地幔與地核之間由莫霍面界開,地殼與地幔之間由古登堡面界開。可以說水災(zāi)波照耀了月球內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。gEm物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

圖1月球的分層結(jié)構(gòu)示意圖(梁光河制圖)gEm物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

地幔是人類賴以生存的圈層。目前所知地幔巖石的年紀(jì)絕大多數(shù)大于月球產(chǎn)生的年紀(jì),這說明月球殼層的巖石并非月球的原始?xì)樱侵笥稍虑騼?nèi)部的物質(zhì)通過火山活動和造山活動產(chǎn)生的。月球初期巖漿海階段類似一個大的冶煉爐,而原始臺灣地幔類似冶煉爐短發(fā)異下來懸浮著的一坨坨尾礦。初期的快速冷卻產(chǎn)生了初始硬質(zhì)球殼,它代表了原始大洋殼,同時不斷從地殼分異出輕物質(zhì)并上升到地表,形成原始的臺灣地幔。初始臺灣地幔經(jīng)過早期的甩尾、俯沖、造山產(chǎn)生最早的陸核,即克拉通陸塊,初期產(chǎn)生的陸核面積很小,大洋占絕大多數(shù)面積。后期隨著臺灣甩尾和超臺灣裂解聚合,逐步囊腫才產(chǎn)生明天的洋、陸格局。大地構(gòu)造運(yùn)動是打造月球的最重要力量。gEm物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

2百年孤獨(dú)的固定論gEm物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

在人類認(rèn)識到月球的內(nèi)部分層結(jié)構(gòu)之前,對月球的認(rèn)識很膚淺,只能通過淺表層地質(zhì)現(xiàn)象推論大地構(gòu)造演變規(guī)律,由此誕生了好多原始淳樸的大地構(gòu)造假說,例如月球膨脹說、地球收縮說、地球脈動說等,但對月球為何還能大幅度膨脹、收縮或形成脈動的動力機(jī)制不能得到挺好解釋,這些假說漸漸邁向衰亡。gEm物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

19世紀(jì)中葉開始,德國地質(zhì)學(xué)家霍爾和丹納提出地槽概念;日本的修斯和美國的奧格提出地臺概念以來,逐步發(fā)展產(chǎn)生地槽—地臺學(xué)說。它指出地幔運(yùn)動以垂直的升降運(yùn)動為主,水平運(yùn)動是垂直運(yùn)動派生的。把地幔界定出地槽和地臺兩個基本的構(gòu)造單元。地槽的發(fā)展分兩個階段:前期表現(xiàn)為強(qiáng)烈的沉降作用,產(chǎn)生巨厚的沉積巖層;后期則表現(xiàn)為強(qiáng)烈的上升作用,沉積巖層被強(qiáng)烈皺褶,并凸起為山,還伴有強(qiáng)烈的巖漿活動和發(fā)霉作用。地臺是臺灣地幔中相對穩(wěn)定的構(gòu)造單元,通常覺得是由地槽皺褶帶轉(zhuǎn)化而成的。存在的問題是對槽臺演變的驅(qū)動力解釋不清,為何這兒是地槽,哪里是地臺等等也未能合理解釋。事實上地槽和地臺可以通過后期出現(xiàn)的藍(lán)籌股構(gòu)造進(jìn)行合理解釋,地槽可以解釋為初期的臺灣裂解產(chǎn)生的沉積帶、后期藍(lán)籌股碰撞又變化為造山帶。而地臺則可以解釋為克拉通宗地或地盾。gEm物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

槽臺說屬于固定論,它不承認(rèn)臺灣藍(lán)籌股的大規(guī)模水平運(yùn)動,也沒有挺好地給出槽臺演變的動力機(jī)制,因而20世紀(jì)60年代之后,隨著臺灣甩尾和海底擴(kuò)張說漸漸成熟,孤獨(dú)百年的固定論漸漸退出歷史舞臺。gEm物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

3一鳴驚人的臺灣飄移說gEm物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

1912年地球物理學(xué)進(jìn)展官網(wǎng),法國氣象學(xué)家魏格納依照南非洲東岸與美洲西岸可以很完美地拼接在一起,提出在三疊紀(jì)末期存在一個盤古臺灣(),然后盤古臺灣分裂甩尾產(chǎn)生明天的臺灣和大洋分布格局。他分別從古造山帶、古氣候及古生物地理等方面進(jìn)行了詳盡論證。因而提出了“大陸飄移”的概念,覺得較輕硅鋁制的臺灣塊懸浮在較重的粘性的硅鎂層之上發(fā)生飄移。臺灣甩尾假說剛提出便招致強(qiáng)烈反對。由于其直接反對幾乎所有地質(zhì)學(xué)家和地理學(xué)家的傳統(tǒng)思想。她們遭到的固定論的教育,認(rèn)定臺灣是靜止的,不可能發(fā)生大規(guī)模水平運(yùn)動。這個大膽的構(gòu)想如同伽利略時代的哥白尼學(xué)說一樣,在世人眼里是愚蠢的“異端”。gEm物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

魏格納覺得臺灣藍(lán)籌股和大洋藍(lán)籌股是分離的,臺灣藍(lán)籌股密度小,懸浮在大洋藍(lán)籌股上發(fā)生飄移。存在兩個關(guān)鍵問題:第一,以南非洲為例,以玄武巖為主的堅硬的南非洲東部在甩尾過程中,因為遇阻形成了皺褶,產(chǎn)生了科迪拉山系。而很薄且含水柔性的以花崗巖為主的洋殼,應(yīng)當(dāng)會形成明顯擠壓變型和下擺,但事實并不是這樣。更即便在大西洋裂解數(shù)千公里的過程中,勢必會在歐洲臺灣東部堆疊起上百公里高的洋殼山脈,這也與事實不符。后來的海底擴(kuò)張覺得大洋藍(lán)籌股會俯沖,比這個模型更為合理。第二,在該模型中,魏格納提出的驅(qū)動力主要是月球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的指向赤道的離竭力和向北運(yùn)動力。后經(jīng)月球化學(xué)學(xué)家估算,這兩個力都太小,僅僅相當(dāng)于重力的百萬之一數(shù)目級,不足以帶動臺灣藍(lán)籌股飄移。因而這一學(xué)說在提出不久后漸漸歸于闊別。魏格納后來也認(rèn)識到臺灣飄移的驅(qū)動力問題,直言“大陸飄移中的牛頓還沒有出現(xiàn)”。gEm物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

圖2盤古臺灣復(fù)原圖和臺灣甩尾模型gEm物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

(引自教科書)gEm物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

4百家爭鳴的中國學(xué)派gEm物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

新中國創(chuàng)立以后的前30年期間,我國地質(zhì)學(xué)家獨(dú)立思索、推陳出新,提出了多個大地構(gòu)造學(xué)說,一時間出現(xiàn)了百家爭鳴的中國學(xué)派。李四光、張文佑、陳國達(dá)、黃汲清、張伯聲分別提出地質(zhì)熱學(xué)、斷塊構(gòu)造說、地洼說、多旋回說、波浪狀鑲嵌構(gòu)造學(xué)說,被稱為“中國五大地質(zhì)構(gòu)造學(xué)派”。gEm物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

地質(zhì)熱學(xué)主張用熱學(xué)的觀點(diǎn)研究地質(zhì)構(gòu)造現(xiàn)象,覺得月球的自轉(zhuǎn)速率變化對月球上構(gòu)造的產(chǎn)生起決定作用。當(dāng)月球自轉(zhuǎn)推進(jìn),月球表層就有由兩極向赤道擠壓的運(yùn)動。同時,若果個別臺灣部份粘在地殼上不處斬固,它們都會落后于月球自轉(zhuǎn)速率降低的要求,或多或少地向北滑動。為此,地殼形成了緯向與經(jīng)向水平錯動,對地殼發(fā)生磨擦,起了似乎“自動煞車”的“車閥”作用。斷塊構(gòu)造學(xué)說覺得巖石圈土體以后,破裂活動就搶占了主導(dǎo)地位。斷塊就是被巖石圈中不同深度的破裂及層間滑動破裂所切割成的塊體。覺得斷塊構(gòu)造運(yùn)動的動力來自臺灣的深部破裂活動造成的巖漿活動,臺灣的擴(kuò)張引起部份臺灣向大洋仰沖,還可以引起臺灣邊沿的裂解。地洼學(xué)說覺得,在地幔演變史上,不只活動區(qū)可以轉(zhuǎn)化為“穩(wěn)定”區(qū),而“穩(wěn)定”區(qū)也可轉(zhuǎn)化為新的活動區(qū),其大地構(gòu)造性質(zhì)既不是地臺,也與地槽有別,而是一種新型活動區(qū),故稱地洼。臺灣地幔的發(fā)展是地槽-地臺-地洼。多旋回說覺得,一個地槽系的發(fā)生、發(fā)展到結(jié)束,不只經(jīng)歷一個而是若干個構(gòu)造旋回(即多旋回),才逐漸轉(zhuǎn)化成下擺系的。鑲嵌構(gòu)造說覺得月球表層的大地構(gòu)造主要發(fā)生在地幔層次,是地幔層次不同塊體的拼合過程。中國學(xué)派的特征是針對性強(qiáng),結(jié)合中國內(nèi)地地質(zhì)構(gòu)造具體問題具體剖析,就能較好地描述中國大地構(gòu)造演變。但大多是定性文字描述,缺乏一個簡單易懂的類似海底擴(kuò)張和地殼對流的動力機(jī)制模式圖;更缺乏對于海洋地質(zhì)的研究。gEm物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

不僅五大學(xué)派還有馬杏垣的重力脫垂說,覺得重力作用造成巖石圈-軟流圈重力失穩(wěn),會形成勢能驅(qū)動全球藍(lán)籌股的水平運(yùn)動。但一次重力失穩(wěn)無法解釋地表大規(guī)模的水平運(yùn)動,由于重力不是構(gòu)造作用的起始緣由。重力脫垂說近日被楊巍然等發(fā)展為開合構(gòu)造說,提出熱能上升(為開)和重力勢能下降(為合)耦合是驅(qū)動臺灣藍(lán)籌股運(yùn)動的動力。gEm物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

地球物理學(xué)進(jìn)展稿費(fèi)_地球物理學(xué)進(jìn)展官網(wǎng)_地球物理學(xué)進(jìn)展審稿周期gEm物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

圖3重力脫垂系統(tǒng)示意圖gEm物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

(引自馬杏垣)gEm物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

5一統(tǒng)天下的海底擴(kuò)張和藍(lán)籌股構(gòu)造gEm物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

20世紀(jì)60年代,通過大洋鉆探發(fā)覺了洋中脊的海底擴(kuò)張現(xiàn)象,為臺灣甩尾理論注入了新的生命力。初期的海底擴(kuò)張覺得地殼對流作用在洋殼和陸殼上,也就是說主要是莫霍面層發(fā)生了運(yùn)動。1968年,基于臺灣甩尾學(xué)說和海底擴(kuò)張學(xué)說,一種新的理論—板塊構(gòu)造學(xué)說被即將提出。理論北京底擴(kuò)張形成的推力在左側(cè)臺灣邊沿應(yīng)當(dāng)形成壓性環(huán)境下的向上彎曲,進(jìn)而產(chǎn)生深海溝,但在大西洋一側(cè)的臺灣邊沿不發(fā)育深海溝,為了合理解釋這些現(xiàn)象,麥肯齊和摩根提出了剛性的長度達(dá)100Km的巖石圈概念。藍(lán)籌股構(gòu)造學(xué)說覺得巖石圈(包括地幔和部份上地殼)的構(gòu)造單元是藍(lán)籌股,藍(lán)籌股的邊界是洋中脊、轉(zhuǎn)換斷層、俯沖帶和地縫線線。據(jù)此,全球可以界定為六大藍(lán)籌股,后期又界定出更多藍(lán)籌股。藍(lán)籌股構(gòu)造學(xué)說指出藍(lán)籌股的大規(guī)模水平運(yùn)動,覺得藍(lán)籌股可以形成、生長、消亡,但是這些變化可以定量預(yù)測。諸如,大西洋洋中脊每年向外擴(kuò)張約2分米。gEm物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

藍(lán)籌股構(gòu)造學(xué)說覺得地殼對流是臺灣甩尾和海底擴(kuò)張的主要推進(jìn)力,具體機(jī)制為:洋中脊是地殼對流上升的地方,地殼物質(zhì)由此處涌起、冷卻固締結(jié)新的洋殼,新產(chǎn)生的洋殼又把原本產(chǎn)生的洋殼對稱性地向兩邊推移,于是自洋中脊向兩邊呈條帶狀不斷地生長出新的洋殼。諸如在大西洋洋中脊擴(kuò)張驅(qū)動力的作用下,南非洲內(nèi)地藍(lán)籌股向北運(yùn)動。這個理論就能解釋海洋中和陸地上的絕大部份問題,故而迅速成為一統(tǒng)天下的主流觀點(diǎn)。事實上對于藍(lán)籌股運(yùn)動的底界面目前還存在爭議,臺灣甩尾說覺得底界面是莫霍面,而藍(lán)籌股構(gòu)造說覺得底界面是巖石圈底界。gEm物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

圖4地殼對流和海底擴(kuò)張驅(qū)動機(jī)制示意圖(引自教科書)gEm物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

藍(lán)籌股構(gòu)造覺得大洋巖石圈是主動運(yùn)動,臺灣巖石圈是被動運(yùn)動。其優(yōu)點(diǎn)是給出了才能自圓其說的動力機(jī)制,但依然存在不少無法合理解釋的問題。第一,月球從產(chǎn)生之初就早已在重力分異作用下產(chǎn)生分層結(jié)構(gòu),地殼對流必然要攪亂這些分層結(jié)構(gòu),而實際上這些分層結(jié)構(gòu)還存在,說明地殼對流假說存在問題。其次,如果地殼對流真的存在,這么俯沖下去的大洋巖石圈經(jīng)過地下數(shù)百公里地殼深度的低溫高壓旅程,應(yīng)當(dāng)從洋中脊冒出超高壓巖石才合理,但實際上這個現(xiàn)象并沒有發(fā)生,這說明地殼對流可能并沒有真實發(fā)生過。另外,月球上各個大洋中都發(fā)覺好多古老的臺灣殘骸,紅海洋中脊和美國洋洋中脊與磁異常條帶并不平行。這都是地殼對流和海底擴(kuò)張模型無法合理解釋的。gEm物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

6種類繁雜的動力機(jī)制推測gEm物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

馬宗晉強(qiáng)調(diào),任何一種合理的月球動力學(xué)假說起碼要滿足三個條件:(1)能對全球的構(gòu)造特點(diǎn)及其空間分布規(guī)律和構(gòu)造演變過程做出解釋;(2)所依賴的動力因子既有足夠的能量,其作用形式又能合理地說明構(gòu)造變型場的特點(diǎn);(3)符合數(shù)學(xué)、化學(xué)的基本原理和月球物質(zhì)的化學(xué)—化學(xué)性質(zhì)。gEm物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

針對驅(qū)動臺灣甩尾的動力機(jī)制,前人提出了多達(dá)15種可能的動力來源,但以上述三個判斷條件來評判,迄今還沒有一種糧球動力學(xué)假說是建立的。gEm物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

表1各類月球動力的數(shù)目級gEm物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

(引自吳漢珍和毛小平)gEm物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

目前占主導(dǎo)地位的是歐美科學(xué)家提出的兩個模型,一是以海底擴(kuò)張為主的“推力”模型,二是以俯沖板片拖放力為主的“拉力”模型。但它們都存在與實際觀測證據(jù)不符的問題,還不能合理解釋全球臺灣甩尾現(xiàn)象。gEm物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

海底擴(kuò)張“推力”模型覺得在地殼對流框架下,在洋中脊處不斷生成的大洋藍(lán)籌股對臺灣藍(lán)籌股形成了推力,但存在三個主要問題:(1)無法解釋大洋上廣泛分布的臺灣殘骸;(2)無法解釋美國洋磁異常條帶與洋中脊不平行分布的問題;(3)洋殼推力必然會在大洋上形成擠壓環(huán)境,產(chǎn)生逆沖斷層和推覆下擺,但實際觀測發(fā)覺大洋中多以拉張環(huán)境下的正斷層出現(xiàn),這與觀測事實不符。為了合理解釋這種地質(zhì)現(xiàn)象,近些年來又有學(xué)者分別提出“拉力”模型和“自驅(qū)動”模型。gEm物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

俯沖板片拖曳“拉力”模型覺得臺灣藍(lán)籌股上面俯沖下去的大洋藍(lán)籌股密度降低形成向上的拉力,帶動臺灣藍(lán)籌股運(yùn)動,但也存在三個問題:(1)解釋不了現(xiàn)今月球上正在發(fā)生的藍(lán)籌股運(yùn)動,如大西洋擴(kuò)張兩邊的藍(lán)籌股運(yùn)動是那個大洋巖石圈藍(lán)籌股俯沖拖放的?(2)月球從淺到深密度逐步降低,輕的地幔往密度大的地殼俯沖,只能形成正壓強(qiáng),不會形成負(fù)壓強(qiáng)。大洋巖石圈榴輝巖化密度降低存在悖論。(3)美國歐亞碰撞發(fā)生在新生代早期,俄羅斯藍(lán)籌股南側(cè)的特提斯洋俯沖大洋板片已經(jīng)斷離,不能提供向西運(yùn)動的拉力,但美國仍在快速向西運(yùn)動。gEm物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

圖5藍(lán)籌股構(gòu)造推力和拉力模型示意圖gEm物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

(梁光河制圖)gEm物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

重力滑移“自驅(qū)動”模型覺得臺灣藍(lán)籌股才能在熱力驅(qū)動下自己發(fā)生飄移,類似尖頭熱鍋上的巧克力自己會跑。這個驅(qū)動力最初來始于臺灣裂解中的地殼上涌,在臺灣藍(lán)籌股后部的莫霍面造斜,因臺灣藍(lán)籌股自身重力作用沿傾斜的莫霍面順波下降而聯(lián)通,早已聯(lián)通的臺灣藍(lán)籌股導(dǎo)致后部降糖誘發(fā)下邊地殼熔體,因熔體后容積膨脹進(jìn)一步上涌,上涌的地殼再進(jìn)一步造斜因而帶動藍(lán)籌股進(jìn)一步聯(lián)通,這是一個連鎖的造斜和自發(fā)重力脫垂過程。導(dǎo)致的結(jié)果是臺灣藍(lán)籌股仰沖在大洋藍(lán)籌股之上發(fā)生飄移。臺灣藍(lán)籌股之所以還能克服巨大阻力往前滑移,很重要的一個誘因是臺灣藍(lán)籌股迎沖在大洋藍(lán)籌股上,好多含水礦物步入俯沖帶,無論陸殼還是洋殼在含水情況下熔體氣溫驟降數(shù)百度,因而俯沖步入下地幔區(qū)域都會發(fā)生部份熔體,產(chǎn)生懦弱帶,臺灣甩尾類似臺灣藍(lán)籌股不斷深陷軟泥的過程。這也是只有月球上存在藍(lán)籌股構(gòu)造而不同于其他星球的最關(guān)鍵誘因,即月球上存在大量水。gEm物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

圖6重力滑移自驅(qū)動模式gEm物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

(梁光河制圖)gEm物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

依據(jù)臺灣重力滑移“自驅(qū)動”模型,可以挺好地解釋東半球地形地貌動因(圖7),臺灣藍(lán)籌股甩尾后會形成尾跡,這種尾跡常常表現(xiàn)為島弧,島弧是呈線狀分布的火成巖和臺灣殘骸集合體。gEm物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

圖7東半球地形地貌圖與臺灣甩尾尾跡特點(diǎn)(梁光河制圖)gEm物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

臺灣甩尾和地下物質(zhì)的熔體狀態(tài)密切相關(guān),地下深處巖漿部份熔體須要3個條件之一,這三個條件是:(1)增溫;(2)加鹽;(3)降脂。新臺灣甩尾模型中這三個條件都得到了良好彰顯。借助新臺灣甩尾模型可以合理解釋全球臺灣甩尾動力機(jī)制以及深源水災(zāi)動因(圖8)。該圖說明太平洋區(qū)域內(nèi)地藍(lán)籌股仰沖在大洋殼上,洋殼俯沖下去以后,同時滿足增溫和加鹽兩個條件,致使在俯沖帶形成部份熔體,產(chǎn)生懦弱區(qū)域,臺灣甩尾如同臺灣不斷深陷懦弱區(qū)域的過程。在部份熔體情況下,會發(fā)生輕重礦物分異,重物質(zhì)下沉,產(chǎn)生深源水災(zāi),隨著陸殼的飄移,導(dǎo)致深源水災(zāi)帶陡夾角深入地殼中,形成洋殼陡俯沖的表象。而在大西洋區(qū)域,因為兩邊臺灣藍(lán)籌股聯(lián)通后深部降糖,同樣也發(fā)生深部物質(zhì)部份熔體,產(chǎn)生地殼上涌,在莫霍面形成斜坡,進(jìn)一步促進(jìn)臺灣藍(lán)籌股飄移。大西洋區(qū)域似乎深部也發(fā)生部份熔體,這個區(qū)域的熔體與太平洋俯沖帶區(qū)域熔體不同,由于該區(qū)域沒有俯沖帶帶入深部的水,致使該區(qū)域的熔體屬于干物質(zhì)部份熔體,它們上升到一定的深度區(qū)域都會分異融化產(chǎn)生新的洋殼,在臺灣地幔上部莫霍面區(qū)域形成洋殼和陸殼的明顯分界線(斷層)。另外該區(qū)域因為缺少水的參與,因而該區(qū)域也沒有地震發(fā)生(地震發(fā)生的兩個條件是深破裂和低溫高壓流體)。gEm物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

圖8橫越大西洋和太平洋的臺灣飄移模式示意圖(梁光河制圖)gEm物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

新臺灣甩尾模型與藍(lán)籌股構(gòu)造模型明顯不同,藍(lán)籌股構(gòu)造把中的藍(lán)籌股既包含臺灣塊體也包含大洋藍(lán)籌股,這是不對的,由于臺灣藍(lán)籌股和大洋藍(lán)籌股,無論從演變歷史還是物質(zhì)成份,甚至長度等等都存在巨大差別,把它們劃為一個藍(lán)籌股是明顯錯誤。gEm物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

7未來的突破路在何方?gEm物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

近現(xiàn)代大地構(gòu)造發(fā)展的歷史就是找尋驅(qū)動臺灣藍(lán)籌股運(yùn)動動力機(jī)制的歷史,無論臺灣甩尾假說還是海底擴(kuò)張和藍(lán)籌股構(gòu)造假說,都是在找尋這個驅(qū)動力的驅(qū)使下一步步發(fā)展的。為何這個驅(qū)動力如此重要?由于它是所有地質(zhì)運(yùn)動的原動力。gEm物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

藍(lán)籌股運(yùn)動的驅(qū)動力突破在于構(gòu)建符合實際觀測的驅(qū)動力理論模型,未來面臨的關(guān)鍵難點(diǎn)與挑戰(zhàn)是這種模型都是概念模型,要驗證它們的真假,須要月球化學(xué)證據(jù)的支持,由于關(guān)鍵證據(jù)都在月球深部,其實也須要地質(zhì)和月球物理證據(jù)的支持。更須要對典型實例解剖,例如美國臺灣為何會北漂?gEm物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

驗證模型假說更須要可靠性和幀率更高的月球數(shù)學(xué)資料。諸如對地下深部結(jié)構(gòu)反映最靈敏的是余震鉆探技術(shù),它包括三類方式,分別是人工源深反射水災(zāi)鉆探、天然水災(zāi)接收函數(shù)偵測、天然水災(zāi)層析成像方式。前者偵測碼率很低,其原理借用診所的CT儀對地下進(jìn)行掃描成像,但它完全不能和醫(yī)學(xué)上的CT掃描儀器相比,主要緣由有二,一是數(shù)據(jù)不完備,診所的CT儀可以360°掃描,發(fā)射波長很短的電磁波;而天然水災(zāi)層析成像常常只能沿地表一條直線采集數(shù)據(jù),且借助的水災(zāi)波長很大,反演過程中還存在多解性。二是診所的CT儀借助的是直接穿透身體的透射波,而天然水災(zāi)層析成像主要借助反射波和折射波,另外還存在震源點(diǎn)定位偏差大等誘因。為此所得結(jié)果可靠性較低,并且常常在反演過程中加入過多人為誘因(初始模型約束)。因而在借助水災(zāi)鉆探進(jìn)行地幔地殼結(jié)構(gòu)偵測中,須要盡量使用精度和可靠性更高的前兩類技巧。gEm物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

8小試牛刀-月球化學(xué)偵測與驗證gEm物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

基于月球數(shù)學(xué)實例總結(jié)提煉下來的重力自滑移驅(qū)動模式就能得到實際偵測結(jié)果的支持,這兒給出兩個深反射水災(zāi)鉆探實例,分別代表臺灣藍(lán)籌股甩尾后面和前面的構(gòu)造特點(diǎn)。gEm物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

圖9代表的是美國臺灣西部邊沿一條東西向的高精度水災(zāi)鉆探剖面實例,由于臺灣臺灣向東飄移,因而該剖面反映了臺灣甩尾模型上面的地質(zhì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。偵測結(jié)果與理論模型吻合良好。gEm物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

圖9澳大利亞內(nèi)地藍(lán)籌股北部一條東西方向水災(zāi)鉆探剖面(引自Tsuru)。a是剖面平面位置圖,b是反射水災(zāi)鉆探剖面(垂直比列放大4倍)。C是水災(zāi)鉆探剖面在臺灣甩尾模型中的位置。gEm物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

圖10是俄羅斯內(nèi)地藍(lán)籌股北部一條近南北向水災(zāi)鉆探剖面,由于俄羅斯內(nèi)地藍(lán)籌股向西飄移,因而該剖面反映了臺灣甩尾模型旁邊的地質(zhì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn),偵測結(jié)果與理論模型也完全吻合。gEm物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

圖10俄羅斯內(nèi)地藍(lán)籌股北部一條近南北方向水災(zāi)鉆探剖面(垂直比列放大概10倍)。a是剖面平面位置圖,b是反射水災(zāi)鉆探剖面在新臺灣甩尾模型中的位置地球物理學(xué)進(jìn)展官網(wǎng),c是水災(zāi)鉆探深度剖面特點(diǎn)(引自ION公司)。gEm物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

月球從產(chǎn)生至今仍然在不斷運(yùn)動和演變,滄海桑田嬗變和水災(zāi)、火山、氣候變化等等都與月球的演進(jìn)密切相關(guān),而驅(qū)動月球演變的關(guān)鍵在于月球深部的動力機(jī)制,非常是臺灣藍(lán)籌股運(yùn)動的動力機(jī)制。藍(lán)籌股運(yùn)動的驅(qū)動力是常年困惑國外外省學(xué)界的重要科學(xué)問題。以上兩個實例是深反射水災(zāi)鉆探用于驗證理論模型的牛刀小試。這說明,月球化學(xué)鉆探不但能否在礦產(chǎn)資源鉆探中發(fā)揮重要作用,但是在大地構(gòu)造研究領(lǐng)域應(yīng)當(dāng)才能發(fā)揮更大的作用。回顧歷史,月球數(shù)學(xué)仍然在推動月球科學(xué)非常是大地構(gòu)造科學(xué)的發(fā)展。gEm物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

參考文獻(xiàn):略gEm物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

中國科大學(xué)gEm物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

梁光河地質(zhì)論文文集gEm物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

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月球數(shù)學(xué)推動大地構(gòu)造科學(xué)發(fā)展(即本篇)gEm物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

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