当代大陆内部物理学与动力学研究的导向和科学问题.pdf

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1、第41卷第3期中国地质Vo1．41．No．32014年6月GE0LOGYINCHINAJun．，2014滕吉文，宋鹏汉，毛慧慧．当代大陆内部物理学与动力学研究的导向和科学问题【中国地质，2014，41(3)：675—697．TengJiwen，SongPenghan，MaoHuihui．Theorientationandproblemsofcontemporaryintra-continentalphysicsanddynamics[J]．GeologyinChina，2014，41(3)：675—697(

2、inChinesewithEnglishabstract)．当代大陆内部物理学与动力学研究的导向和科学问题滕吉文宋鹏汉1,2毛慧慧1,2(1．中国科学院地质与地球物理研究所，北京100029；2．中国科学院大学，北京100049)提要：大陆内部壳、幔结构和动力学机制远比大洋“刚性”板块复杂得多，故板块“登陆”必受限定。为此必须重新认识大陆内部物质在力系作用下的重新分异、调整，即必须重新厘定其大陆内部形成的深层过程和动力学机理。文中指出了以壳、幔结构与深层过程为支柱的地球动力学应予以研究和探索的十大基本科学问

3、题。它们的‘核心”主题乃是研究、探索深部物质与能量的交换、运动行为与轨迹和动力学响应。关键词：壳、幔结构；物质与能量交换；分异、调整；大陆动力学导向和思考中图分类号：P541文献标志码：A文章编号：1000—3657(2014)03—0675—23尽管半个多世纪以来板块构造学说诠释了全层过程和动力学机制。在深化认识地球本体的基球构造的诸多现象n，并取得了显著成效(图1)，但础上，提供深部介质物理属性和结构的深部要素及以其来理解大陆内部成山、成盆、成岩、成矿和成灾空间环境，以达逐步建立起逼近的，深、浅耦合的运

4、及深化认识地球本体，即深、浅构造之间的耦合和动学与动力学模型。动力学问题迄今尚存在着一定的局限性口】。因为大1大陆动力学研究必须以壳、幔结构陆内部壳、幔深处的物质属性、结构及构造远比大和深层动力学过程为主体洋板块要复杂得多，故板块构造“登陆”势必会受到限定。为此必须重新审视大陆内部构造形成、演化大陆内部深层壳、幔结构和构造乃当今地球科的深层过程和动力学响应，以厘定能为更多人所共学研究的主体，它是研究与探索深部物质与能量的识的大陆动力学模式。交换和运移的基础。虽然海一陆板块构造诠释了全对大陆动力学尽管有不少人

5、涉及H，而在理解球构造的诸多现象或浅表层过程，但对大陆内部块上尚无完全一致。本文基于对大陆动力学的理解、体之间的相互作用，即对成山、成盆、成岩、成矿、成半个世纪以来的实践和研究、探索和积累，并结合灾和深化认识地球本体确有着相当的局限性。中国的实际提出：当今大陆动力学研究的核心科学1．1中一新生代以来东亚最具代表性的构造事件问题是地球深部物质与能量的交换、物质运移的深自中一新生代以来，由于印度洋板块、太平洋收稿日期：2014—03—04；改回日期：2014-04—29基金项目：国家自然科学基金项目(90914

6、012)和长江中下游、成矿带地壳结构与深部过程探测实验专项(201011o47)联合资助。作者简介：滕吉文，男，1934年生，研究员，中国科学院院士，博士生导师，主要从事地球物理学和地球动力学研究；E-mail：jwteng@mail．iggcas．ac．cn。通讯作者：宋鹏汉，男，1989年生，硕士生，固体地球物理学专；E-mail：phsong@mail．iggcas．ac．cn。http：／／geochina．cgs．go．on中国地质，2014，41(3)678中国地质出发，岩石应有4个特性，即刚性

7、、弹性、塑性和流(1)2006年美国国家研究理事会(NRC)下属的变性。介质流变性在力学上主要包含4个部分，即固体地球科学重大研究问题委员会(CommitteeO13蠕变、应力松弛、长期强度和应变率效应，而蠕变GrandResearchQuestionsintheSolid-Earth则为指在恒定应力作用下，变形随时间发展的现Science)通过凝练和探讨提出以“超前理念，超前规象。在实验室条件下，是对仅几厘米尺度样本施划，超前部署”积极推动固体地球科学发展的思以强大的围压，强迫岩石或矿物样本在瞬间产生路【

8、】，而大陆地壳和地幔的动力学研究则成为固体流变变形。地球科学的重中之重。这一计划的提出告诫人们，(2)在地表以下的物质(包括沉积建造，结晶基在地球科学研究中必须把大陆内部的研究提上议底，上、下地壳以及地幔盖层在物理属性和边界条程，这是一个新的历程嘲。件是属于固态的岩石组成)，只有当设定，即把时间(2)确切地说，中国地球科学界对所谓大洋板块的长度放大到无穷大的情况下(t一∞)，才可能将其“登陆”，以指导大陆内部的构