第三节 板块构造的未来发展

对板块构造未来的展望涉及到对板块构造理论全球科学价值的评价，以及对目前所处发展阶段的评估。

关于板块理论的全球科学价值，世界地质学界几乎众口一词，那就是板块理论深刻地解释了地质学中一系列久而难决的棘手问题，改造和更新了传统地质学中的许多旧观念，使得既承认水平运动又承认垂直运动的活动论取代了统治地质学长达100多年的固定论，是地球科学的一场大革命，也是创新地质学的真正开端。

关于所处发展阶段，据有关研究（肖庆辉等，1991），板块理论目前正处于非累积性变化的前夜，将进入一个既不断发展又困难重重的新的飞跃发展阶段，其未来取决于对大陆动力学、全球动力学和行星—地球统一理论的研究进展。

研究大陆变形，建立大陆动力学理论

这一理论是将大陆作为独立系统，对大陆地质现象和要素的力源性质和动力作用模式进行理论概括，实际上是将源自海洋的板块理论向大陆再扩展。这正如一些地质学家所指出的那样，板块理论各个定量方面的应用，一方面显示出板块理论应用于大陆的全部能力，另一方面也暴露出板块构造理论的局限性，它不能像描述大洋板块那样，精确定量地描述大陆的变形运动，所以板块登陆后面临着板块理论如何发展和如何适应复杂的大陆地质问题，这就是大陆动力学的理论和模式问题。这些问题的几个主要方面如下。（1）测定大陆变形运动参数，使变形和位移定量化，进而确定大陆变形的基本形式。（2）通过古地磁研究，确定大陆地块的旋转性质，判别其旋转驱动机制。（3）利用地震波和地震层析成像，研究大陆深部构造，这是一个主要的方面。我国大尺度地震层析成像已揭示出我国大陆边缘及大陆内部存在有板块俯冲带和板内裂谷带，华北、塔里木、扬子克拉通存在有大陆地幔根，秦岭—大别造山带的地壳和上地幔波速和物性参数显示出其结构上有分段差异性。大别超高压变质带高分辨地震层析成像还表明，俯冲于华北板块之下的扬子板块在130～170km深度，其俯冲板片断离。之所以断离是超高压变质岩折返的主导动力学机制所致。青藏高原最新的地震波研究表明，南面的印度板块现正以5cm/a的速率分层或整体向我国拉萨地块俯冲推移，这是目前影响我国大陆的最主要外力，也是青藏高原地壳加厚至70～80km的主要源动力。（4）测定大陆抬升（高原）和下降（盆地）的动力学模型，确定其应力和应变状态。（5）通过甚长波基线干涉测距（VLBI）、卫星激光测距（SLR）和全球定位系统（GPS）等空间新技术测定现代板块运动和地壳形变以获得高精度观测数据。（6）在对大陆板块的具体构造，例如，在进一步查明拆离、伸展和陆内转换断层、A型俯冲等各种碰撞造山作用的同时，应同时阐明古板块的形成机制及动力学过程。

研究全球动力学，建立新地球观

20世纪90年代以来的最新研究表明，地球内部可能存在着三种动力学体系，一类是目前已被认知的岩石圈动力学体系，这是当代板块构造运动的主要驱动力体系；二是学者们正在努力探索，涉及下地幔和核—幔界面的所谓“深部地质作用”的地幔动力学体系，以及核—幔界面的热流变化系统，有迹象表明，这个系统可能是控制板块构造演化和岩浆活动的主要动力学机制；三是美国哥伦比亚大学的中国学者宋晓东博士等人（1996，1998）揭示的地球内核差速旋转的动力学体系。学者们普遍认为，这三大体系的观测研究，在21世纪很可能会引发一场从思维方法到研究目标和研究内容都发生深刻变革的大革命，这将是地球科学的第二次大革命。

由于地球动力学研究的方面和层次多样，牵涉的面较广，很难一概而论，这里主要介绍我国学者王仁教授（1998）的意见。他认为，当代地球动力学研究可以通过空间技术精确地测得地壳的运动，求解位移场和应力场，但地球动力学的一个重要目标乃是寻找这些运动的驱动力，这是一个典型的反演问题，反演的成败关键在于构造模型的筛选和用以对反演结果进行检验的实测资料。从固体力学角度看，地球动力学有待深入研究的问题是：地壳水平运动与垂直运动的关系；地球介质的流变性质、变形传播及蠕变破坏；地球介质中的流体运行；地球内部地幔运动及其与板块运动的关系；非线性反演理论及解的优化。

对于古远时期的地球动力学，应与现代地球动力学的研究方法和研究重点有所不同，我国著名地质学家王鸿祯教授认为，地球历史的节律现象可能是地球动力学的普遍规律，它的时空框架可以以地球历史发展的“点断前进说”和“聚散周期说”为依据来进行验证。“点断前进说”主张突变，主要特征，一是阵发性，二是不可逆性或前进性；“聚散周期说”主张全球构造活动论，根据是地球圈层结构的纵、横向不均一性，二者（时、空）的结合即地球动力学的演化观，也就是说，地球表层岩石圈演化节律现象形成的原因和机制，是与地球内部动力学系统的演化过程密不可分的。

创立行星—地球统一构造理论

这是一个更高层次的追求，这一追求的实现有赖于发达的航天科技和广泛的行星探测，以及空间天文学的巨大贡献。

现有证据表明，板块构造只代表地球演化的一个特定阶段，可能是地球岩石圈构造演化的主要部分。目前国内、外开展的地球动力学研究，虽然较板块构造的探求范围又向前推进了一大步，但也仍限于地球的固体部分，难以形成能全面解释地球复杂结构、构造及其动力学机制的系统而完整的理论体系。然而，地球科学的最终目的是要探求全地球的起源与演化，创立全球统一的构造理论，是大地球科学，所以，还需要对整个行星—地球系统开展广泛研究。基本框架应包括日—地系统、核—幔系统、岩石圈系统、地球流体系统、人—地系统和大陆动力学系统等（毕思文，1998）。但也有学者（肖庆辉，1991）认为，行星—地球统—理论可以在相互关连的圈层研究中寻求突破和发展。第一圈层，由太阳系行星及其卫星、彗星、小行星的星际空间所构成，主要探索行星的起源和演化。手段是通过地球卫星、太阳系飞船和星际飞船，从太空对地球进行整体监测。第二圈层，由岩石圈、水圈、大气圈和生物圈之间的复杂相互作用所构成。主要是对它们之间的耦合，以及物理、化学、生物作用关系进行监测研究。第三圈层，是岩石圈，要对岩石圈的运动学和动力学进行定量研究。第四圈层，是地球深层结构，应揭示内—外地核、核—幔、幔—壳的相互作用过程及其动力学特征。

上述圈层的监测研究都与太空和地球深部的高科技探测关系密切。美国等发达国家业已把建立行星—地球统一理论列为大地球科学的议事日程，所追求的目标是以建立统一构造理论来取代板块构造理论，但其现实性仍然比较渺茫。