圈中去，而许多太古代（!２．５Ｇａ）年龄的大陆克拉
通，其岩石圈厚度高达２００～４００ｋｍ，却还能一直漂
游在软流圈之上？稳定的大陆克拉通在什么条件下
会变得不稳定或破坏（即发生活化与岩石圈减薄）？
莫霍面是否为滑脱面？壳幔耦合及其在构造变形中
的作用与随地质年代的演化？挤压造山带，如喜马
拉雅山究竟能升多高？为什么在侧向静岩压力梯度
作用下青藏高原深部地壳可以做大规模的隧道流动
以及这种流动是否存在？高原隆起到什么高度才发
生喜马拉雅山式的地壳挤出逃逸？地震“孕育”、发
生和发展与震源处介质破裂和破裂链如何形成、成
因机制是什么？第二深度空间金属矿产形成和岩基
体与介质的流变学行为？要回答这些当今地球动力
学的重要问题，无不需要我们对地壳和地幔的流变学
行为有着深刻而又详尽的认识［３，１３］．流变学做为地球
动力学的理论基础，其研究的重要性在国际上已被越
来越多的地质和地球物理家认识和重视．为此：
（１）用以厘定和给出比较切合实际的深部物质
运移机理的模型，则必须加强流变学在复杂地球模
型应用中初始和边界条件的研究，即在多要素约束
下提取科学的和合理的地球动力学模型．
（２）充分利用当代发展和成熟的高新科学技术，
通过高温、高压实验研究岩石的变形，即通过精确研
１９２５
地　球　物　理　学　进　展２４卷　
究上、中、下地壳和上地幔盖层中主要岩石的变形机
理，以达正确认识不同地域、不同地层中岩石的流变
学属性．因为大陆动力学的核心问题是岩石圈流变
强度的变化和应变局部化．影响地壳和地幔岩石流
变学性质的因素很多，包括温度、围压、应变和应变
率、水含量、熔体含量、颗粒径、变形机制（位错蠕变、
晶内扩散蠕变、超塑性等）、造岩矿物含量、氧逸度等．
４．３．２　地球内部地幔对流
地幔在地球科学的研究中占有重要地位，因为
它是促使地球内部物质与能量交换的一个热动力系
统，而核－幔边界、Ｄ’’层乃是热动力边界层，然而
却又是一个复杂的非线性系统．由于高精度数字地
震观测系统的建立，地震层析成像技术的进步，使得
人们对于地球内部逐渐有了一个全新的认识；地球
内部物质的复杂运动与机制，特别是地壳和地幔的
横向不均匀性和各向异性，即由地幔精细结构和横
向不均匀性所呈现的地幔物质运移与其热动力学过
程．为此人们可以利用这种深层过程和动力学响应
去追溯、探索全球构造体系，特别是地幔构造演化的
历史，从而深化对人类所居住的这个星球演化过程
的认识和理解．
近２０多年来出现了不少的地幔结构和热动力
学模型［９０，９１］，板片俯冲可达３００ｋｍ［９２，９３］、６００ｋｍ，
以致于１３００ｋｍ 或更深［９４］．应当承认它当必是一个
非常复杂的系统，绝非理想的简单模式所能等效，但
它却记录了地幔底辟和上升的历史．应当看到，核－
幔边界、Ｄ’’层以上的地幔对流乃是驱动板块运动，
以致造成区域构造运动、地震和火山发生的重要力
源［９５］，为此要深化研究和探索其形成的运动学轨迹
和动力学响应．
（１）地幔对流的物理模拟
物理模拟有着十分重要的作用［９６］，如垂直构造
运动与水平构造运动的关系和物质运移的轨迹；上
地幔中玄武岩浆的形成、运移、萃取与聚集；圈层耦
合、解耦的深层动力学过程；成山、成盆、成岩、成矿
和成灾的深层过程；６６０ｋｍ 间断面做为化学界面能
够阻止对流；地幔对流的逼近模型［９７，９８］．
（２）地幔对流的数学模拟
在给定边界条件下的数学模拟往往当必带有一
定的先验性，但却在不断深化［９９～１０４］．显然，地幔物
质的混合，即地幔均匀化是地幔对流研究中不可回
避的问题［１０５～１０７］．早期研究认为：依照地球化学组分
推测大洋中脊玄武岩（ＭＯＲＢ）和洋岛玄武岩（ＯＩＢ）
源于６６０ｋｍ 间断面的上、下地幔［１０８～１１０］．显然，必
须深入研究板块在地幔对流的驱动下，多尺度的地
幔混合，３Ｄ 球域中现代地幔对流条件下的地幔混合
效率．
（３）地幔对流的实际观测和检验
地震层析成像得出，俯冲板片介质突破６６０ｋｍ
间断面扦入深部地幔处，从而使得地幔对流结构成
为超级全球地幔对流．也有研究认为，即使是分层地
幔对流，若下地幔粘滞性大于上地幔达１００倍时，全
地幔对流仍然能使下地幔保持地幔原始状态［１１１］．
这便表明，地幔混合效应是与地幔粘滞性的横向变
化或原始地幔中高粘滞性密切相关．(责任编辑：南粤论文中心)转贴于南粤论文中心: http://www.nylw.net(南粤论文中心__代写代发论文_毕业论文带写_广州职称论文代发_广州论文网）