关于地球起源与构造运动动力的简单探索

■沙如华

（南通创维测绘有限公司江苏南通226300）

关于地球起源与构造运动动力的简单探索

■沙如华

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承袭笔者的宇宙探索，地球的起源就是宇宙空间一个小小的单个天体运动体系，就是组成地球的一团物质，在宇宙运动的散热降温进程中，不断的耗散自身的能量，从“气态”的星云团到液态的岩浆地球，再到固态的岩石地球，不断地冷却收缩堆积，形成了今天的地球。围绕宇宙运动能量耗散与散热降温的运动主题，地球自身也衍生了特有的演化活动。

1　对岩浆地球的简单探索

灼热的液态岩浆地球是固态地球的前身，是液态岩浆地球通过散热降温逐渐冷却凝而来的，这是一个确定性的事件，只有在确定了这样的主题状况后，围绕这个主题的探索才具有确定性的现实意义。

1.1岩浆地球的分异演化

岩浆地球的散热从地球的内部中心呈球形向外部空间发散，这是一个长期的渐进性活动，这个活动使得岩浆地球的总体热量处在不断的减少之中，岩浆地球的整体温度也处在逐渐的降低进程中，散热状况使岩浆地球自身由内部向外形成了相应的地热流状况，散热有两种方式，一是热对流，另一是热传导，在岩浆地球处于高温状态时，散热现象以热对流为主，在总体温度下降后，渐渐向热传导的方式发展，在热对流作用控制下的物质移动现象，使组成地球的物质向上产生了相应的热浮力，配合液态岩浆地球的重力分异状况，岩浆地球产生了相应的分异，一方面，比重相对大的物质不断下沉，并随热浮力的逐渐减小，在相应的深度逐渐沉积，比重相对轻的物质则不断上浮。在岩浆地球散热降温的进程中，随着整体温度的渐进性下降，不同的物质，根据各自的比重，由重到轻，由下往上依次沉积，岩浆地球由此形成了相应的层状结构，这个层状结构随岩浆地球的总体降温逐渐趋于稳定状态，层状结构围绕地球的中心形成，地球由此形成了相应的圈层结构，这个圈层结构最终发展成为固体地球的岩石圈。

在岩浆地球分异演化的进程中，比重最小，熔点最低的物质始终飘浮在岩浆地球的最表面，在最后，由于其数量不足以再构成一个完整的球状地层，只能在其下的母质表层之上，形成了相应的飘浮层，这些飘浮层的存在导致了岩浆地球表面组成物质的区域性差异，由于这个区域性差异的产生，岩浆地球表面冷凝固结时，它们不能同时进入冷凝状态，出现了时间先后的差异现象，这种状况导致了地球表面两大类地壳的产生，地球的演化活动从此产生了进一步的分化状况。

1.2原生地壳的生成

岩浆地球的冷凝固结首先发生在冷凝点相对高的飘浮层以外的区域，岩石的熔点就是相应岩浆的冷凝点，最早的固体地壳是由岩浆地球表面原生岩浆直接冷凝形成的，最初的岩浆岩构成了原生地壳。原生地壳不是一次性快速形成的，它随岩浆地球总体温度的渐进性下降而缓慢发展，这是一个相对缓慢的进程，当岩浆地球整体温度从高温向低温逐渐发展时，表面岩浆的冷凝处于由液态→塑性态→固态的渐进性发展进程，这也是所有原生岩浆岩生成的基本方式，冷凝速度取决于地球的整个温度状况，表层岩浆的冷凝具有相应的全球属性，当表层岩浆全部冷凝时，一个固体的地球就相对生成，那些未凝固的飘浮层区域，相当于固体的球壳上存在几个“软斑”而已。飘浮层是由比表层母质轻的低熔点熔融物质构成的，在岩浆地球表面，它们存在着大范围的差异状况，但在相应的接合部位，物质的组成成分并不存在突变状况，存在相应的渐变过渡区域，这个区域成为表层岩浆冷凝固结的缓冲区域，它们环绕着飘浮层存在，在表层岩浆冷凝固结时，固体表层与液态飘浮层间的形成了相应的液→塑→固过渡地带，随着岩浆地球整体温度的继续下降，飘浮层也逐渐冷凝固结，具有固体球壳的地球至此正式成型，这就是今天地球的确定性起始状态。

1.3大陆地壳与大洋地壳

很简单，液态的岩浆地球，在散热降温进程中，随着整体温度的渐进性下降，表面率先冷凝固结，形成了固态的地球球壳，这就是固体地球的简单来源。但是，从总体上看，岩浆地球表层从冷凝开始到完全固结存在相应的降温温差，再到飘浮层的冷凝固结，也存在相应的温差，这个温差的存在将导致了地球整体上的冷却收缩，由于固体的岩石是热的不良导体，当固体的球壳生成后，地球内部热量散发受到了相应的阻碍，巨大的地球内部，存在足够的热量，它们都通过地球表面向空间散发，随着地球表面的冷凝固结，当地壳冷却收缩时，内部岩浆不能及时散热降温，总体积不能与外表球壳保持同步冷却收缩，产生了相应的收缩差，这个收缩差使固体球壳对内部岩浆产生了相应的收缩挤压力，这个收缩挤压力通过内部液态岩浆的液压传递，均匀反作用与所有地壳的底部，形成了相应的涨压力，这个涨压力反过来阻止了固体球壳的收缩进程。对于均一的液态岩浆地球来说，在地球重力均衡作用下，其表面处在相应的水平面状态，由于飘浮层区域构成物质比重相对轻，它们的表面向上相对凸起，通过增加飘浮层的自重维持地球重力的均衡现象。在表层地壳形成后，飘浮层未凝结，仍然处在液态，当表层球壳冷却收缩时，仍然具有流变性的飘浮层区域进一步向上凸起，一方面释放了相应的收缩量，另一方面，飘浮层抬升由此增加了相应的自重，保持了相应的均衡状态，这个相对增加的自重就是表层地壳底部受到的涨压力。在飘浮层冷凝之前，表层球壳在降温进程中不断地冷却收缩，所带来的收缩量也通过飘浮层的抬升来实时释放，并且处于相应的动态平衡之中。飘浮层的抬升产生在具有塑性的过渡带内，这个过渡带环绕飘浮层。随着地球整体降温进程的推进，飘浮层也逐渐冷凝固结，在地球表面形成了相应凸出的地台地。在飘浮层冷凝固结以后，固体的地球正式成型，飘浮层区域在全球表面形成了相应的凸出地台，过渡带区域构成了相应的坡地，这就是原始的固体地球，飘浮层区域就是原始的古大陆架地块，过渡带就是古大陆坡，除此以外广大的表层区域就是古大洋地块。

2　固体地球的简单探索

固体的地球就是液态的岩浆地球表面具有了一个固态的球壳，随着地球整体散热降温的进程的渐进性发展，岩浆的冷凝现象由表及里，不断地向地球内部发展，固体的球壳不断增厚，并由此带来了相应的构造演化活动。

2.1地壳的冷凝生长

散热降温导致了岩浆地球表面的冷凝固结，生成了最早的原生地壳，随着整体温度的继续下降，地壳底部岩浆也将逐渐依次进入冷凝固结之中，地壳由此得以在降温中，从底部向下冷凝生长，基于散热降温的连续性，从地表向下的温度变化存在相应的地热梯度，地壳的生长不是一次性快速凝固的，同样存在了液→塑→固的发展进程，这个状况在地壳的底部生成了一个液→塑→固过度地层，这个过度层就是固体球壳下的软流圈，这个软流圈在地球整体的降温进程逐渐由表及里，向地球的深部逐渐移动，它移动的速度取决于内部热量的散发速率，它存在的深度取决于降温进程及内部压力状况。软流圈对内部的液体岩浆形成了全面的包裹，它的存在为地球构造运动和构造活动提供了完备的缓冲机制。

2.2地壳的堆积增生

在地球球壳生成后，此时的地球仍然存在足够的高温状况，表面球壳在降温中冷却收缩，由于内部岩浆不能及时散热降温与外部球壳同步收缩，球壳收缩对内部岩浆形成了相应的挤压作用，这个作用通过内部液态岩浆的液压传递，均匀反作用于所有球壳的底部，对表面球壳形成了相应的涨压力，阻止了固体球的收缩进程，固体的球壳通过自身的结构强度与内部液态岩浆的涨压力相抗衡，并在地球重力均衡作用下，处于相应的动态平衡状态之中。由于地球表面球壳不是一个均一结构体，结构强度存在强弱之分，在同样的涨压力之下，结构强度小的地壳岩层在涨压力作用下，从地球表面向上相对凸起，利用增加的自重，保持相应的均衡状态。固态的地壳岩层不同于液态的岩浆，凸起变形将影响固态岩层的内部结构，当降温继续进行时，收缩程度将逐渐增大，相应地壳的变形状况也逐渐发展，当变形程度超过地壳岩层自身的变形限度时，地壳产生破裂，内部岩浆从破裂处运移到地壳表面，长期积累的收缩量和收缩压力得到了一次快速的释放，通过这样的构造活动，一方面内部岩浆的外部运移，带出了相应的热量，加速了相应区域的散热进程，另一方面，运移出来的岩浆在原地壳表面覆盖，它们冷却后构成了新的地层，地球地壳通过这种方式从表面向上堆积增生。

地壳从底部下的冷凝生长与从表面向上的堆积增生是地壳增厚的基本形式，也是地球整体降温的必然结果，冷凝生长同时发生在所有地壳的底部，它们的生长速度取决于地球整体的降温速率，生长的深度取决于地球整体降温的程度。堆积增生发生在产生构造活动的区域，通过构造活动，活动区域内部的热量得到一次快速的外部释放，这将加快了内部热量的散发速度和进程，相应部位的地壳得到一次较快的冷凝生长，同时，外部地壳的堆积增生也进一步导致了地壳的增厚，地壳岩层通过构造活动得到一次相对快速的增厚，相对于同期的其它地壳，它的抗涨压力的能力得到一次较大的发展。

对于古大陆与古大洋地壳来说，基于它们形成时的次序，它们的增生活动也产生了相应的次序，率先冷凝固结的表层球壳，具有全球属性，也正是基于表层球壳的整体冷却收缩，才导致了飘浮层区域的大面积抬升，才导致了古大陆的形成，在地球地壳生成的初期，后生成的大陆地壳先于大洋地壳产生构造活动，通过构造活动，大陆地壳向下冷凝生长，向上堆积增生，大陆地壳通过构造活动得到相对快速的增厚，同期的大洋地壳，由于它是全球性的，它存在相应的全球整体结构，它对地球的整体收缩具有全面的决定性控制作用，它允许大陆地壳相对快速地增厚，即使不考虑大洋地壳的整体收缩，重力均衡作用至少允许大陆地壳的厚度发展到底部与大洋地壳的底部同等的高度上，当考虑表层大洋地壳的整体收缩时，由于大陆地壳的结构强度相对小，它底部高度可以比大洋地壳底部更低，大陆地壳只能通过更大的自重弥补与大洋地壳结构强度上的缺陷，这就是大陆地壳不仅高大，而且深厚的简单成因。

3　对构造运动动力的探索

简单的说，地壳构造运动的动力就是地球地壳整体冷却收缩带来收缩作用，这是一个全球性的事件，无论是地球表面众多的水平构造现象，还是垂直构造运动现象，都是地球整体收缩的直接效应。在地球的一生中，组成地球的物质始终在整体上处于收缩之中，只是在固体的球壳形成后，才产生了伴随地壳的构造运动现象。

当固体球壳在整体降温中产生收缩时，在整个地球表面构成了一个水平应力圈，在应力圈内的岩石层在全球范围内处于联动状态之中，整个地壳在水平应力作用下，在水平方向产生相互推挤。由飘浮层构成的古大陆地壳，生成时间晚，结构强度小，在水平推挤中，始终处于相对的退却和堆积的状态之中，在大陆地壳内部生成了众多的水平构造现象。垂直方向的作用是水平方向面积收缩的附加作用，球壳表面积的收缩导致了包裹体积的缩小，而内部岩浆总体积不能与外部的包裹球壳同步收缩，由此带来了相应的涨压力，涨压力通过地壳岩石圈层的结构强度得到相应的平衡。地壳自身的结构强度和自重的合力与涨压力形成作用力和反作用力，它们大小相等，方向相反，它们依托地球内部的软流圈层处于重力均衡状态。在地壳内部不同的参考平面上，固体球壳的结构强度、自重、收缩挤压带来的涨压力三者处于动态的均衡状态之中。对于由岩浆地球表面岩浆直接冷凝的原生地壳来说，这种状况得到了充分的体现，最早生成的表层地壳厚度最大，底部也最低，它受到的涨压力也最大，而由飘浮层构成的地壳生成最晚，厚度最小，底部也最高，它受到的涨压力也最小，在飘浮层地壳生成开始，表层地壳底部已经具有了相应的初始涨压力，这个初始涨压力就是同高度上的液态飘浮层的自重与表层同高度上组成物质自重的差值，这个初始的涨压力随着完整球壳的生成，在地球球壳内封存，在随后的地球演化进程中，表层球壳内的涨压力将以初始涨压力为起点，处在渐进的增加之中，而飘浮层地壳的涨压力将从零为起点。在地球的散热降温进程中，固体的球壳将继续逐渐增厚，地壳整体也将在降温进程中逐渐收缩，涨压力也逐渐增大，以球壳底部最低点的高度为参考面，其上所有的物质将通过固体地壳的结构强度及自重、未固结岩浆的自重，利用内部液态岩浆的液压传递作用，在地球重力均衡作用下，处于动态平衡之中。

地壳的生成是岩浆地球表面岩浆降温后冷凝形成的，但它不是一次性生成的，首先，表面的原生地壳经过了液塑固发展进程，由于岩浆地球表面组成物质的区域性差异，导致了古大洋地壳、古大陆地壳、古大陆坡的生成，生成了两大类型的地壳；第二，地壳增厚也不是一次性进行的，它随内部岩浆散热降温进程的推进从底部向下逐渐冷凝生长，这个生长进程同样经历了液塑固的发展状况，在固体的地壳与内部液态岩浆间，基于散热降温的连续性渐进进程，生成了相应的液塑固过渡地层，这个过渡地层形成了固体地壳下的软流圈，这个软流圈包裹着内部的液态岩浆，并在地壳增厚的进程中逐渐往下移动，与固体的岩石地层不同，软流圈的具有相应的的流变特性，它就是地球地壳构造运动和构造活动的缓冲依托，地球地壳的构造运动和构造活动依据软流圈形成了相应的脉动状况。软流圈是地球地壳向下冷凝生长的过渡地层带，地球整体收缩的表现就是收挤软流圈层，由软流圈层的流变性调节地球内部整体压力的分布状况，由此带来内部岩浆的局部运移，在软流圈内不存在构造运动现象，所有的构造运动和活动现象均发生在软流圈上的固体地壳岩石层内，地壳不是一次性冷却生成的，这随地球整体温度的下降，处在一个逐渐增厚的进程之中，地表下不深度的地壳岩层，它们存在各自的生成年代和不同的冷凝程度，因此也具有了不同的收缩状况，同时期，有的处于主动收缩状态，有的处于被动收缩状态，在不同的时期，也会产生相反的收缩状态，下部岩层收缩也会驮动上部岩层产生运动，等等，在不同状况下它们构成了地球地壳内部许许多多立体的地质、地理现象，具体的状况现代地球科学已经进行了大量的详细探索，读者可以自行查找相关的地质、地理学科的书籍，笔者在此仅是从动力的角度在整体上作些简单的说明而已。

地球的冷缩学说早已有之，120多年前，法国学者鲍蒙提出了“冷缩说”，但是，这个学说与其它膨胀说、脉动说、分异说一样，没有形成全面系统的理论，而在大陆漂移的板块构造学说问世后，它逐渐发展成为一个主流学说，众多学说都可以解释地球上的许多现象，但又不能最终成为一个完整的理论，即使是盛行的板块构造更是理论，也无法全面解释地球上的众多客观现象，特别是板块运动的动力问题，这是一个至今没有解决的重大问题，在此，根据笔者的宇宙探索，对地球的起源与演化提出自己的认识，特别对地球的演化及构造运动和构造活动的动力提出了确切的解释，对于当今的地球探索来说，是否具有一定的启发意义，盼望得到地球科学相关探索人士的指点，笔者表示感谢！

［1］探求宇宙的秘密--赵峥著.

［2］地质力学概论--李四光著.

［3］地球科学探索--莫杰李绍全著.