第二节 板块构造的理论悬疑

地球科学中的许多基本问题，往往不能用直接观测的方法加以解决，特别是地球科学理论中的成因机理，很难或难以进行更多的科学实验，比如，对地球中心温度的测量根本是不可能的，而模拟与现实之间一般又有一定的差距，所以，总有一个反反复复的研究修订过程。那么，板块构造的理论悬疑在哪里呢？根据板块构造自身的假设条件，比如板块运动的地幔对流机制，板块登陆后所遇到的种种麻烦，以及与板块理论相悖的地质现象等都是目前板块构造理论的悬疑之处。

板块运动的驱动力问题

板块运动的驱动力迄今还没有一个令人满意的解释，仍然是一个假说。说它是假说是指至今还没有直接观察到这种奇异的地幔对流，人类还无法进行地幔对流运动的直接观测（地震观测并不是直接观测）。虽如此，它也并非全是无稽之谈，而只不过是被地震波速记录和地震层析成像所间接反映的科学假说罢了。

地幔的不均匀性和地球存在地幔大小尺度对流是深信地幔对流是客观存在的地质及地球物理学者们的共识，他们认为上、下地幔之间的地幔界面（MB670km）附近是活跃的地幔边界层，具有控制地幔对流的重要作用，这虽是事实，但近年的研究却表明，地幔对流还不限于上述及原板块理论所描述的对流模式，它至少有两种主要的地幔对流，即分层地幔对流和全地幔对流。当初板块学者所构思的板块运动驱动力主要是软流圈对流，即分层地幔对流。然而，最新研究认为，标志着软流圈的低速带在大陆之下似乎并不普遍存在，地震层析也没有发现全球性670km深处的地幔有显著的不连续性，这是其一。其二，某些学者（Van derHilst等，1997）还认为，分层地幔对流只是局部的和过渡性质的，其对流环不大可能推动全球板块运动，而全地幔对流才是主导性的稳定地幔物质的循环方式，这就动摇了原先基于软流圈对流而创建的全球板块运动模式，以及由此所引发的关于板块俯冲机制的某些欠缺。不过问题还不算很大，因为依据地震波对地球内部的探测，学者们还依然认为，不管对流方式如何，对流施加在板块基底上的牵引力仍是全球板块运动的动力源。即便如此，这种“全地幔对流”动力源，归根结底，也仍然还有许多需要进一步研究才能回答的问题，因为在回答的同时又会提出很多其他的问题，而对流的直接观察证据，不论是分层对流或全地幔对流，至少在今后相当长的一段时期内都是难以准确回答的。但是，想方设法了解板块运动驱动力的努力，不仅带来了20世纪地球科学的一场大革命，而且正在激励着学者们去理解更多目前还无法理解的东西，这正如物理学家爱因斯坦所说：“提出一个问题比解决一个问题更为重要，因为解决一个问题也许是数学上或试验上的成功，而提出新的问题、新的可能性，从新的角度看旧问题，却需要创造性的想像力，而且标志着科学的真正进步。”地幔对流如果在20世纪30年代仅仅是少数科学家的奇想，那么到今天所有地球科学家再也无法回避这一可能发生在地球内部的过程了。

板块动力源的成因也还有其他说法，我国学者徐道一（1998）提出，板块解体之前是一个宽达几万千米的巨大厚板，使它破裂所要求的能量巨大，地幔上涌对流是否能产生那么巨大的能量值得怀疑，可能还有另外的原因，其中地外原因，即陨击成因还是有可能的。通过大陨石或小行星等天体对解体之前的巨厚板块进行撞击，使它破而不碎，仍保持整体，之后过了一段时间，才由于地幔对流等作用使各板块之间产生相对位移，随后才是海底扩张的过程。陨击的地区，据有关研究，即现在的墨西哥湾和加勒比海地区。墨西哥湾大致呈半圆形，加勒比海呈长椭圆形，其北边由一系列群岛（西印度群岛、大安的列斯群岛和巴哈马群岛等）呈同心弧状排列，表明它可能是晚近时期的一个陨击盆地。陨击说对板块理论所回避的全球7大板块为什么分裂成现在这样的轮廓虽是一个可能补充，但亦是一个新的挑战，那就是板块运动的驱动力源仍然是一个不太容易解决的理论悬疑。

难以包容大陆构造演化的复杂结构

主要源自大洋的板块构造理论，由于把大陆板块仅仅看作是大洋板块所推移漂浮、简单刚硬的“筏”，所以，与对大洋板块演化充满活力的解释相比，对大陆板块及其板内构造演化的解释则显得苍白无力，难以包容大陆地质的复杂结构和丰富的构造演化记录，即使能容纳的也只是晚近时期的大陆演化，而对古远时期的大陆演化则相当棘手，因而也就自然不能圆满地解释大陆岩石圈的演化和成因了。当然，也有学者认为，板块构造很难深入讨论地球历史的早期阶段，这除板块理论的自身原因外，古远时期的构造记录往往遭受后期地质作用的改造和破坏，不易清理，其可靠性较差也是重要原因之一。

此外，如前所述板块理论一再强调大陆是一块刚性块体，刚性块体可以长距离传送应力，所以，板块之间的相互作用一般只发生在板缘。然而，已累积的大量古陆地质资料表明，除板缘外，板内所进行的各种构造作用不仅相当强烈，而且大陆板块所具有的深的地幔根，似乎也并未妨碍于板块的刚性运动，那么这究竟是怎样的一种大陆板块运动呢？

与板块理论不相协调的构造地质现象

板块理论虽然可以解释地球表层，特别是大洋岩石圈的大部分构造地质现象，但仍有许多构造现象解释起来相当困难。例如，对大洋中脊所做的侧扫声纳研究（Meyerhoff等， 1997）表明，平行于洋脊的线性构造所反映的洋脊深部的流体是沿洋脊方向运动的，此与板块构造中洋中脊侧向扩张理论相悖。洋脊上最可疑的是威尔逊转换断层的问题，为什么最初在大洋中脊必定会产生转换断层？如果洋中脊真是对流的上升部分，那么对流属流体运动，它应当形成一个圆滑曲线，而不是形成如此不圆滑的水平错位。此外，位于太平洋中脊上的门多西诺大断层，水平错动达1 100km，这种现象用大洋中脊的差异扩张来解释相当勉强。西太平洋的B型俯冲带在日本列岛以北，向大陆倾斜，倾角约为30°；在日本列岛仍倾向大陆，倾角约为45°；在菲律宾倾角近于直立，倾向可陆可洋；至巴布亚新几内亚则转而倾向大洋，倾角约为70°，是什么机制可造就如此旋扭般的俯冲呢？非洲周围三面被洋脊包围着，应处于推挤状态，然而板块有增无减，东非还出现张性裂谷，马达加斯加岛也向东漂移，这是为什么？汤加海沟附近高出海底约 8 200m的平顶山（Guyot）也是板块构造的解释难点。按照赫斯的说法，汤加平顶山原本是洋中脊上的火山岛，是海底扩张才把它送到了汤加海沟斜坡的，果如此，则在中脊形成时一定是以高出海面约5 000m的山峰，然后经过夷平传送到海沟时至少也应该是高出海面约 3 000m的高度，而不是在现在海平面之下的720m处，同时其倾斜度也应与海沟斜坡一致，而不是现在向西倾斜，斜度仅1°的比萨斜塔式歪斜。这都表明，汤加平顶山并不是从大洋中脊“传送而来”的，它很可能是原来就呆在海沟斜坡上的平顶山，目前的下沉深度和倾斜则是地壳均衡作用的结果。

由于板块构造来自大洋，所以它特别强调大洋的大陆化过程。但是近代和古代边缘盆地的构造研究表明，大陆的大洋化过程可能也是存在的。有学者提出西太平洋和菲律宾地区曾经是一块古大陆，而西太平洋即由这一古陆转化而来。

以上只是几个实例，也还有一些构造现象，比如海底条带磁异常图案与磁极方向之间的某些矛盾，大西洋中脊附近所出现的花岗岩和浅水灰岩问题等也都是与板块构造不相协调的地质现象，但瑕不掩瑜，板块构造所提出的设想毕竟是全球构造的一种新的可能性，它标志着科学技术的真正进步