问题描述

自魏格纳一百年前提出大陆漂移假说以来，驱动板块运动的动力机制一直是地球科学中最重要的问题之一。地球上的板块都会运动是不争的事实，但到底是什么动力驱动它们运动则一直存在争议。历史上地球物理证据在这个方面发挥了关键作用，比如海底扩张和板块构造假说就是基于古地磁和海底磁异常条带这些地球物理证据而提出来的。但这些都是表面证据，只是证明了板块的确发生了运动，但到底为什么运动，还有很多争议，目前主要有三种观点，一是以海底扩张为主的“推力”模型，二是以俯冲板片拖拽力为主的“拉力”模型，三是以重力滑移驱动为主的“自驱动”模型。板块运动的驱动力应该在地球深部，仅仅依靠表面的地质证据难以突破，地球物理证据在这方面应该发挥关键作用。

问题背景

近现代大地构造发展的历史就是寻找驱动大陆板块运动的动力机制的历史，无论大陆漂移假说还是海底扩张和板块构造假说，都是在寻找这个驱动力的驱使下一步步发展的。为什么这个驱动力这么重要？因为它是所有地质运动的原动力。板块运动的驱动力是长期困扰国内外地学界的重要科学问题，中国国家自然科学基金委员会和中国科学院2017年出版的《中国学科发展战略-板块构造与大陆动力学》认为板块构造理论虽然取得了巨大成功，但该学说依然存在其形成以来就存在的难题，即板块动力、板块起源及板块上陆三大问题。驱动板块运动的动力机制是最为重要的问题，也是亟待解决的问题。传统的海底扩张“推力”模式遇到了很多新的挑战，近期大量地质和地球物理观测表明，大洋中或洋中脊上存在大量大陆残片，还有一些洋中脊与海底磁异常条带并不平行的问题。

最新进展（截止问题发布年度）

海底扩张“推力”模型认为在地幔对流框架下，在洋中脊处不断生成的大洋板块对大陆板块产生了推力，但存在的问题有三个：（1）解释不了大洋上广泛分布的大陆残片；（2）解释不了印度洋磁异常条带与洋中脊不平行分布的问题；（3）洋壳推力必然会在大洋上产生挤压环境， 形成逆冲断层和推覆褶皱，但大洋中实际观测却以拉张环境下的正断层出现，这与观测事实不符。为了合理解释这些地质现象，近年来又有学者分别提出“拉力”模型和“自驱动”模型。

俯冲板片拖曳“拉力”模型认为大陆板块前面俯冲下去的大洋板块密度增加产生向下的拉力，拉动大陆板块运动，但也存在三个问题：（1）解释不了现在地球上正在发生的板块运动，如大西洋扩张两侧的板块运动，南美洲向西漂移是哪个大洋岩石圈板块俯冲拖拽的？（2）不符合物理基本原理，地球从浅到深密度逐渐增加，轻的地壳往密度大的地幔俯冲，只能产生正浮力，不会产生负浮力。大洋岩石圈榴辉岩化密度增加存在悖论，传统的榴辉岩形成需要首先到达上百公里才能形成高密度体，在这之前它们密度小，不能提供向下拉力，只能是向上的浮力。（3）印度欧亚碰撞发生在65Ma前，印度板块北侧的特提斯洋俯冲已经超过50Ma，俯冲下去的特提斯洋板片早已断离，不能提供向北运动的拉力，但印度仍在快速向北运动。

重力滑移“自驱动”模型认为大陆板块能够在热力驱动下自己发生漂移，类似平底热锅上的奶油自己会跑。这个驱动力最初来源于大陆裂解中的地幔上涌，在大陆板块后部的莫霍面造斜，因大陆板块自身重力作用沿倾斜的莫霍面滑脱而移动，已经移动的大陆板块造成后部降压诱发下面地幔熔融进一步上涌，上涌的地幔再进一步造斜从而推动板块进一步移动，这是一个连锁的造斜和重力滑脱过程。造成的结果是大陆板块仰冲在大洋板块之上发生漂移。大陆板块之所以能够克服巨大阻力向前滑移，很重要的一个原因是大陆板块迎冲在大洋板块上，很多含水矿物进入俯冲带，无论陆壳还是洋壳在含水情况下熔融温度下降数百度，因此俯冲进入下地壳区域就会发生部分熔融，形成软弱带，大陆漂移类似大陆板块不断陷入软泥的过程。

未来面临的关键难点与挑战是这些模型都是概念模型，要验证它们的真伪，就需要地球物理证据的支持，因为关键证据都在地球深部。也需要对典型实例解剖，比如印度大陆为什么会北漂？

重要意义

板块运动的驱动力问题一旦获得突破，对地球科学发展的影响将是巨大的，不但对大地构造学研究领域有突破性进展，而且对地形地貌演化、古地理学、地球生态环境系统演化以及“人类生存共同体”的发展都具有重大影响。