地球动力学理论
地球隆起说
❁岩浆侵入沉积岩中和火山活动的壮观景象， 给隆起说学者以深刻启发。他们推论地壳的 各种地质现象都是由地下热能在上升过程中 造成的。从而认为地壳运动中起主导作用的 是垂直方向的上升运动，隆起的原因在于熔 融岩浆的上升。岩浆向上侵入岩层，还会派 生出斜压力或水平侧压力，导致岩层褶皱变 形并围绕隆起中心向四周推挤。
重力分异说
❁重力作用可以影响一切构造变 形，在岩石圈-软流圈中由各种 因素引起重力失稳的动力系统中， 会有足够的势能驱动全球板块的 水平运动。
重力分异说
❁重力分异说把地球的垂直运动与水平运动联 系在一起，并能解释局部的水平位移和构造 形变，但把地表大规模的水平运动都用岩石 圈-软流圈的重力失稳来派生却很困难，因 为地表的水平位移量远远地大于垂直位移量。 就地壳运动而言，重力虽然无处不在，但它 往往不是构造作用的起始原因，而是某种构 造作用破坏了地壳或岩石圈的均衡状态，均 衡恢复才导致随后的隆起或沉降。。
地球膨胀说
❁地球膨胀说认为地球的引力常数减小的速率为 5×10-11/a，地球膨胀速率约为0.025mm/a，即地球 半径40亿年间共膨胀了大约100km，体积增大了 1.18％，而地球形成初期半径只有现在的50％。 ❁地球膨胀说的难题是解释地球膨胀所引起的巨大密 度变化，按照地球的直径增加了2倍来算，体积增加 了8倍，密度就减小了8倍，现在地球的平均密度为 5.5g/cm3，那么地球开始膨胀前的平均密度应达到 44g/cm3 ，这样大的密度变化带来的结果是，地球 开始膨胀前的地表重力加速度是现今值的4倍，这是 不符合地质事实的。
地幔柱
地幔柱
❁热点和地幔柱的特征：①热点底下有一个狭 窄(150～200 km宽)的中心热柱，它由温度异 常高的地幔物质组成；②上涌地幔流在板块 下散开，形成一蘑菇状头部，其温度比正常 温度高100～200 ℃；③蘑菇状柱头的直径为 1000～2000 km；④地幔柱引起的岩石圈上 隆幅度可达1000～2000 m。
地球自转说
❁地球自转说可以解释地块的有限水平位移， 其致命弱点在于没有定量计算这种自转速度 的变化到底能够在地壳内引起多大的构造应 力。计算结果显示，地球自转速度变化而引 起的构造应力值为几个Pa，不到大气压力的 万分之一，而实测出来的地壳构造应力值却 都在几十到上百GPa，这样小的应力也许能 使一些共轭剪切节理发生重新活动或者在特 定条件下诱发地震，但不可能引起大规模固 体岩石圈变形。
地幔柱
❁核幔边界附近D”层的稳定性的二 维对流模拟结果表明，如果D”层受 到某种局部热扰动，地幔柱就会激 发产生。热扰动会使D”层物质的粘 度降低，流动必增强，在热梯度的 驱动下，所有受热扰动作用的高温 低粘度物质会向热边界层最低处汇 聚，并在那里形成地幔柱。
地幔柱
地幔柱
❁据估算外核温度高达3800 K左右，而下地 幔底部温度为3000 K左右，二者之间存在 800K左右的温度差。这样地核会不断向地 幔中释放热量。由于原始地核物质组成不 均或其他某些因素，这种放热作用在不同 位置可能有所不同，从而产生热扰动，导 致地幔柱的产生。
地球自转说
❁这些现象用地球自转的动力作用最容易解 释，如凸面朝东的岛弧—海沟系，从地球 自转角度可以提出下述解释：在大陆块体 向西运动过程中，后缘地带普遍处于拉张 状态，导致其与大陆分离，并相对大陆而 言表现为落后的运动状态而形成向东的突 出的弧形。白箭头：地幔流ຫໍສະໝຸດ 东运动；黑箭头：各大板块向西运动；
地球脉动说
地球自转说
❁地球上朝东定向的构造现象：①火山弧和弧后盆地集中 在西太平洋，弧形指向东方；②位于加勒比海和斯科舍 海边缘的火山弧都有弧后盆地，是另外两个凸面朝东的 火山弧；③大陆内的火山弧沿太平洋东缘分布，并且有 关的深海沟紧贴大陆；④许多褶皱带中的SN方向的火 山深成岩带，随着时间向东迁移；⑤走向NW一SE， SW—NE，W—E的火山深成岩带的尖端部分也随时间 向东迁移；⑥SN向褶皱带内的区域构造作用随时间向 东迁移；⑦SN向盆地的沉积中心随时间向东迁移。
地幔柱
❁③理论模拟计算表明，如果地幔柱起源于上地幔底 部，那么由地幔柱释放出的热量将占整个地球放热 的60％，而实际上由地幔柱释放的热量仅是整个地 球放热的6％～10％，这个热量释放范围刚好与地核 释放的热量比例相近，说明地幔柱来源于核幔边界 附近；④理论模拟还表明，在所许可的上升速度范 围内，从上下地幔边界起动的地幔柱穿过上地幔这 样的距离，最多只能形成直径为300 km的球状柱头， 而实际上许多地幔柱头的直径都超过1000～2000 km；⑤上下地幔间不连续面的性质目前并不完全清 楚，也有资料显示其为相变界面而非化学界面。
❁涌流构造的触发机制是地球收缩引起的岩石 圈塌陷，但地球收缩引起岩石圈塌陷的可能 性和强度以及地球收缩与地质旋回的相关性 等还不够完善。
层块构造热涌说
❁层块构造热涌说认为，在热涌过程中，被动 的涌流物质也表现为一种构造热动力作用； 热作用和热涌运动的发源地是软流圈，软流 圈中热物质的小对流、平流和涌动受上地幔 层块构造变动的导引和驱动，软流圈物质的 运动又驱动和控制着岩石圈层块的运动；热 涌是幕式的，或者软流圈是时空上幕式变化 的动态系统，这是由软流圈周期性的热聚集 和热释放决定的，或者是受其它周期性动力 因素的调制。
地幔柱
❁地幔柱：是指地幔深处甚至核-幔边界上产 生的圆柱状上升的热物质流，它携带地幔物 质和热能直至地幔上层，并在岩石圈和软流 圈分界处四散外流，激起软流圈的水平运动， 可以解释板块运动的驱动机制。
地幔柱
地幔柱
❁地幔柱提出：太平洋中的夏威夷海岭和天皇海岭，是 由成线状展布的一系列火山锥构成的火山链，从夏威 夷岛沿岛链向西北，随着距离的增加火山岩的年龄依 次增加，在夏威夷海岭与天皇海岭的转折处，火山年 龄约4000万年。天皇海岭呈NNW走向伸向堪察加半 岛东侧，北端的明治海山的年龄则达7000万年。一般 认为，随着岩石圈板块经过热点的不停运动，先形成 的火山从热点处移开并逐渐熄灭成为死火山，新的火 山又在热点上方形成，结果就形成了一串年龄定向分 布的线状火山链。火山链的走向，实际上记录了太平 洋板块的运动方向，即在4000万年前为NNW向运动， 最晚在2600万年以后转变为NWW向运动。
重力分异说
❁重力分异说认为地球最初是冷的固态的，在 放射性热的作用下，地壳下层物质熔化而引 起重力分异作用，轻的物质上升，重的物质 下沉形成垂直流，引起地壳的垂直运动。不 同深度的压力和温度条件不同，熔化和分异 作用的发展是多层的，主要有浅层和深层两 层：浅层的分异作用较强较快；深层的分异 作用较为缓慢。
地幔柱
地幔柱
❁流体力学模拟实验表明，产生于地幔中的低粘度地 幔柱，好像是一个连着输液管的上升的球形囊，也 就是说，地幔柱的最早阶段是体积很大的柱头的发 育和上升。它拖着一条狭窄的、可能长期活动的柱 尾。易漂浮的源物质通过这条管道不断补充到上升 的柱头中。地幔柱头在通过地幔上升时，其直径估 计可达800～1200km。起源于核—幔边界的地幔柱 头上升至接近地表处，扩展成一个热物质的圆盘。 其直径为1500～2500 km、厚度达100～200 km，这 接近于几个大陆溢流玄武岩区大小。起源于650km 震间断面的地幔柱，在地表扩展的直径仅达600 km。
地幔对流说
❁地幔对流是板块运动的第一个动力学机制， 认为岩石圈板块的运动完全取决于深部地幔 的对流。板块被冷的、重的、向下运动的地 幔所带动而产生俯冲作用，在热的、向上运 动的地幔影响下造成洋底板块扩张，上部地 幔的水平运动带动了板块的水平运移。
地幔 对流 原理
地幔对流说
地幔对流说
❁夏威夷火山链被认为是热地幔向上运动、局 部熔融在地表的表现，后来称之为热点。对 于夏威夷火山链的火山岩年龄，从西向东逐 渐变新的现象，被解释为地表附近的板块在 向西运移，而代表地幔热活动中心的热点则 是其参照系，基本不动。火山链就是岩石圈 相对于热点运动的轨迹。
地球隆起说
地球收缩说
地球收缩说
❁该学说认为地球最初是由炽热气体组成的，在其发展
的早期，从外向内逐步冷缩而变成熔融状态，进一步的 冷却，分异为一个铁质的核部和一个基本上是硅质的幔 部，幔部从液态铁核处的基底向外凝固，通过传导逐渐 变冷，地表700km以下范围内，从地球开始凝固以来还 没有来得及发生任何显著的冷却或体积变化； 700km70km范围内，冷却使这一范围内的物质收缩；0-70km 范围内，岩石早已冷却，靠太阳辐射维持热平衡。
地幔柱
地幔柱
❁地幔柱的产生：要求地幔中存在一个高温、低 粘度的热边界层，其温度要高出周围地幔物质 的温度300～400℃，粘度要比周围地幔低几个 数量级，这个高温低粘度层具有极不稳定的物 理性质，一旦受到某种热扰动，就会在浮力作 用下呈柱状上升。地幔中符合这样条件的边界 层只有两个，一个是上下地幔之间的不连续面， 其深度在650～700 km；另一个是核—幔边界 附近的D”层。
涌流构造说
❁涌流通道可分为洋盆涌流通道、大陆边缘涌 流通道和大陆涌流通道三大类。大洋中脊及 其主要分支下的通道，是洋盆涌流通道中的 主干通道，其长度可达几千km，宽度可以 从1000 km到大于3000 km。这些通道可为构 造运动提供浅层作用机制，它们的存在可以 用全球地热图来证实。
涌流构造说
❁也就是说70km以下的熔融物质冷却收缩，以上的地壳
为了保持平衡而挤压成褶皱山系，与苹果失水干缩原理 类似。
地球收缩说
❁地球收缩说无法解释板块运动与大陆位移， 不能解释构造运动的成因，而且该学说认 为全球的应力场是相同的，这与实际事实 不符。
地球膨胀说
地球膨胀说
❁地球膨胀的机制：①热效应；②地球内部 物质的化学变化或相变；③万有引力常数 的缓慢减小。 ❁地球膨胀说优势是可以解释岛弧和海沟的 形成以及海洋造山运动。
地幔柱
❁多数学者则认为地幔柱来自核幔边界附近的D”层， 其理由是：①与洋中脊玄武岩和岛弧玄武岩相比， 大陆溢流玄武岩、洋底高原玄武岩和大洋岛玄武岩 等典型地幔柱成因的玄武岩常反映“富集型”地幔 特点，而上地幔由于分异出地壳后常表现“亏损型” 地幔的化学组成，因此地幔柱不可能来源于上地幔； ②与大洋中脊玄武岩相比，大洋岛弧玄武岩具有较 高的3He/4He比值，反映出原始地球形成物质的特点， 表明地幔柱来源于地幔更深部位；