壳-幔动力学与活化构造(地洼)理论.pdf

卷(Volume)29，期(Number)1，总(SUM)104 页(Pages)87～98，2005，2(Feb．，2005) 大地构造与成矿学 et Geotectonica Metallogenia 壳一幔动力学与活化构造(地洼)理论 陈胜早 Webster (GeomatrixConsultants，Inc．，2101St．，12“Floor，Oakland，CA94612，USA) 摘要：壳一幔动力学是地球内部物理学和大地构造演化的重要研究方向之一。本文从地球物理角度出发，以物 理概念和数学描述相结合的定量方式，对陈国达院士生前所创建的活化构造(地洼)理论研究中的某些地球深部动 力学问题进行了较系统的综合评述和探讨。主要论题包括岩石圈的性质与物理学、地幔流变学、重力与均衡理论、 地球的温度和热传递，诸如热传导、物质的物理运动所引起的热传输、地球内部的热对流及地幔柱的形成和作用 等。作者特别强调了构造演化的定量分析问题，如热时间常数、热应力与其它力源、水平运动与垂直运动的关系， 以及地壳断裂作用。岩石圈的构造作用与演化是与深部热运动有关的水平(压缩和扩张)应力和由地壳厚度差异 所导致的垂直应力差的共同结果。热应力的构造意义主要表现为短时间尺度的脆性断裂或柔性应变松弛过程。 局部对流机制对活化构造(地洼)研究值得重视。 关键词：壳一幔动力学；岩石圈物理；地幔流变；重力与均衡；地球温度与热传递；活化构造 中图分类号：P541 文献标识码：A 文章编号：1001—1552(2005)01—0087—12 1 理论背景 化(地洼)构造理论的重要内核；壳体概念和地幔蠕 动，热能聚散交替说则为活化构造理论的两个重要保 活化构造(ActivatedTectonics)或地洼(Diwa) 理论是由著名地质学家、中国科学院院士陈国达教 授早于20世纪50年代后期所创建并经其后数十年特征无疑受控于深部动力演化过程。由于壳体构造 的不断充实、发展而形成的一种新的大地构造与成 的多样性与复杂性，试图以全球构造的模式来统一解 矿理论(陈国达，1956，1959a，b，C，1996；Chen，释其形成、演化过程及全球壳体构造格局将是相当困 2000)。其发展过程基于但又超越了传统的槽一台难的。然而，将壳体理解为大的岩石圈层块构造，将 理论，解释了单一槽一台转化说所难以解释的地台 其局部或区域演化过程与热体制及其演变历史联系 “活化”或“地洼”现象、成因及相关的成矿规律。在 起来，对解决深部动力机制是十分有益的。从这个意 研究方法上，它不仅要解释板块构造理论所强调的 义上来讲，现今用于解释板块构造的地幔对流研究方 板块边界问题，而且要更多、更深层次地解释板内的 法亦可为活化构造理论所参考或借鉴。但这并非指 构造现象、成矿作用与力学机制。这就决定了活化 全球规模的地幔对流体系，而是局部对流和热扩散对 构造理论在本质上区别于板块构造的均匀岩力圈力 巨型壳体构造的制约和影响。 学假定，对地球深部动力学提出了新的挑战。 陈国达院士生前对活化构造的深部动力机制研 地洼(活化区)概念和地壳动定转化递进说是活 究充分把握了问题的本质，从热能这一关键论题入 收稿日期：2004-09．20 大地构造研究所客座研究员(1993—1998)，现在美国加州GeomatrixConsultants，Inc．从事地震学和地震灾害评估研究工作． 万方数据