地球的层圈结构与垂向运动

牛树银　孙爱群

　　地球是物质的，物质是运动的。人类一直不懈地探索地球物质的运动规律。当今，随着科学技术的发展，人类已能“上天、入地、下海、登极”，能从多角度、多视野来认识、研究地球及其物质运动特征。
　　(1) 地球圈层结构的形成：一般认为，地球形成初期，是成分相当均匀的星际物质。在其46亿年的漫长演化过程中，在热力膨胀和引力收缩的统一作用支配下，地内物质开始对流，密度大、熔点低的铁、镍呈熔融状态渗透过硅酸盐物质流向地心形成地核，铁镁硅酸盐物质上浮形成地幔。地幔的表层，由于散热及挥发份物质的逃逸很快冷却，并逐渐演化为固体地壳。这种密度分异、结构调整一直在进行着。
　　(2) 地球物质垂向运动的证实：由于历史的局限和科学技术发展的限制，以往地学研究多注重地壳运动，研究范畴也主要是地壳或岩石圈。地内流体、地幔热柱多级演化的研究使人们认识到，地球不仅具有明显的圈层结构和显著的内外温差，而且垂向物质运动亦十分强烈，两者互为依托，相互转化。尽管对热幔柱、冷幔柱的认识尚不完善，但地球除圈层分异外，存在着强烈的物质垂向运动是毫无争议的，也是符合客观规律的。因为吸引与排斥、聚集与分散、结合与分异、热能的交换与传输等都是宇宙中普遍存在的物质运动形式。太阳具有明显的内部结构分层，物质对流异常强烈，太阳光球上经常出现温差相当大的黑子和耀斑便是这种物质对流的表现形式。类地行星，如金星表面温度高达480　℃，并分布有大小不同的环形构造，很可能是金星深部的“幔流柱”球形顶冠作用于其表面的结果。地球也具有明显的内部结构分层，存在着显著的内外温差，物质分异和热传导(传导形式可有差别)就不可避免。
　　热幔柱、冷幔柱的对流便是地球内部热传导的主要形式。地幔热柱经过地幔上升到冷的岩石圈底部时会呈喇叭状或伞状散开，形成巨大的球状顶冠，其直径可从几百公里到上千公里，并可引起地壳的上隆、减薄、伸展、古陆解体和洋壳增生，以及大规模的玄武岩岩浆溢流或喷发。同时，还可能伴有区域变质、地壳重熔、构造变形等，甚至引起全球气候变化、大地水准面升降和生物灭绝等。
　　很显然，剧烈的地壳运动只是表象，强烈的地幔运动，甚至核幔运动才是地壳运动的原动力，地质学家应重视对地球的核幔运动的研究。此外，大规模内生成矿作用的研究应重视深部作用及深部矿源。