卷( Volume)29,期( Number)1,總(SUM)104頁( Pages)87~98,2005,2(Feb,2005)大地構(gòu)造與成礦學(xué)Geotectonica et Metallog殼-幔動力學(xué)與活化構(gòu)造(地洼)理論陳勝早Geomatrix Consultants, Inc, 2101 Webster St, 12 Floor, Oakland, CA 94612, USA)摘要:殼-幔動力學(xué)是地球內(nèi)部物理學(xué)和大地構(gòu)造演化的重要研究方向之一。本文從地球物理角度出發(fā),以物理概念和數(shù)學(xué)描述相結(jié)合的定量方式,對陳國達(dá)院士生前所創(chuàng)建的活化構(gòu)造(地洼)理論研究中的某些地球深部動力學(xué)冋題進(jìn)行了較系統(tǒng)的綜合評述和探討。主要論題包括巖石圈的性質(zhì)與物理學(xué)、地幔流變學(xué)、重力與均衡理論地球的溫度和熱傳遞,諸如熱傳導(dǎo)、物質(zhì)的物理運(yùn)動所引起的熱傳輸、地球內(nèi)部的熱對流及地幔柱的形成和作用等。作者特別強(qiáng)調(diào)了構(gòu)造演化的定量分析問題,如熱時間常數(shù)、熱應(yīng)力與其它力源、水平運(yùn)動與垂直運(yùn)動的關(guān)系,以及地殼斷裂作用。巖石圈的構(gòu)造作用與演化是與深部熱運(yùn)動有關(guān)的水平(壓縮和擴(kuò)張)應(yīng)力和由地殼厚度差異所導(dǎo)致的垂直應(yīng)力差的共同結(jié)果。熱應(yīng)力的構(gòu)造意義主要表現(xiàn)為短時間尺度的脆性斷裂或柔性應(yīng)變松弛過程。局部對流機(jī)制對活化構(gòu)造(地洼)研究值得重視關(guān)鍵詞:殼-幔動力學(xué);巖石圈物理;地幔流變;重力與均衡;地球溫度與熱傳遞;活化構(gòu)造中圖分類號:P541文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1001-1552(2005)0140087-121理論背景化(地洼)構(gòu)造理論的重要內(nèi)核;殼體概念和地幔蠕動,熱能聚散交替說則為活化構(gòu)造理論的兩個重要?；罨瘶?gòu)造( Activated Tectonics)或地洼(Dwa)護(hù)層(陳國達(dá),1996;Chen,2000)。從動力學(xué)的角度出理論是由著名地質(zhì)學(xué)家、中國科學(xué)院院士陳國達(dá)教發(fā)殼體( Crustobody)的形成、演化、時空分布和運(yùn)移授早于20世紀(jì)50年代后期所創(chuàng)建并經(jīng)其后數(shù)十年特征無疑受控于深部動力演化過程。由于殼體構(gòu)造的不斷充實、發(fā)展而形成的一種新的大地構(gòu)造與成的多樣性與復(fù)雜性,試圖以全球構(gòu)造的模式來統(tǒng)一解礦理論(陳國達(dá),1956,1959a,b,c,1996;Chen,釋其形成、演化過程及全球殼體構(gòu)造格局將是相當(dāng)困2000)。其發(fā)展過程基于但又超越了傳統(tǒng)的槽一臺難的。然而,將殼體理解為大的巖石圈層塊構(gòu)造,將理論,解釋了單一槽-臺轉(zhuǎn)化說所難以解釋的地臺其局部或區(qū)域演化過程與熱體制及其演變歷史聯(lián)系“活化”或“地洼”現(xiàn)象、成因及相關(guān)的成礦規(guī)律。在起來,對解決深部動力機(jī)制是十分有益的。從這個意研究方法上,它不僅要解釋板塊構(gòu)造理論所強(qiáng)調(diào)的義上來講現(xiàn)今用于解釋板塊構(gòu)造的地幔對流研究方板塊邊界問題,而且要更多、更深層次地解釋板內(nèi)的法亦可為活化構(gòu)造理論所參考或借鑒。但這并非指構(gòu)造現(xiàn)象、成礦作用與力學(xué)機(jī)制。這就決定了活化全球規(guī)模的地幔對流體系,而是局部對流和熱擴(kuò)散對構(gòu)造理論在本質(zhì)上區(qū)別于板塊構(gòu)造的均勻巖力圈力巨型殼體構(gòu)造的制約和影響。學(xué)假定,對地球深部動力學(xué)提出了新的挑戰(zhàn)陳國達(dá)院土生前對活化構(gòu)造的深部動力機(jī)制研地洼(活化區(qū))概念和地殼動定轉(zhuǎn)化遞進(jìn)說是活究充分把握了問題的本質(zhì),從熱能這一關(guān)鍵論題入中國煤化工收稿日期:20040920作者簡介:陳勝早(1952-),先后獲南京大學(xué)理學(xué)博士學(xué)位和加拿大 Carleton大學(xué)CNMH至博士后(p38-18和加拿大 NSERC博士后研究課題(1988-1991)。曾任 Laurentian大學(xué)物理-天文系( ELRFS)研究員(1991-1995),中國科學(xué)院長沙大地構(gòu)造研究所客座研究員(1993-1998),現(xiàn)在美國加州 Geomatrix Consultants,ln,從事地震學(xué)和地震災(zāi)害評估研究工作88大他虛戰(zhàn)第29卷手,為殼-幔動力學(xué)研究奠定了基礎(chǔ),開辟了新的領(lǐng)巖( Peridotite)的流變學(xué)變化特征來定義的。由于地域。作者認(rèn)為,對殼體構(gòu)造依據(jù)其構(gòu)造類型、演化階幔巖的流變特性在巖石圈底部的一定范圍內(nèi)表現(xiàn)為段和成礦機(jī)理等進(jìn)行分類,采用適當(dāng)?shù)臒釀恿δＪ?溫度的連續(xù)函數(shù),在巖石圈和軟流圈之間可能存在以定量分析的方法來完善這一相對復(fù)雜的深部動力個過渡帶,即下部熱邊界層(LTBL)。該熱邊界層模型,對最終實現(xiàn)活化構(gòu)造的熱演化模擬具有極其包含于熱學(xué)上的巖石圈之內(nèi),而排除于力學(xué)上的巖重要的理論和現(xiàn)實意義。石圈之外。上地幔低速層有時出現(xiàn)于100~200km亞洲陸海殼體大地構(gòu)造》一書的出版(陳國達(dá)深度范圍內(nèi),但它不是處處普遍存在的,因而不能作等,1998)展示了活化構(gòu)造理論研究的重大進(jìn)展和確定巖石圈底界的充分判斷標(biāo)志。成就,也揭示了地質(zhì)觀察、地球物理探測和深部構(gòu)造隨著大地測量和地球動力學(xué)的研究進(jìn)展(htp與動力學(xué)相結(jié)合的研究方法的必要性和可行性。為www.earth.ox.ac.uk,2004),有證據(jù)表明至少大繼續(xù)這一研究方向和研究領(lǐng)域的探索,本文擬就殼陸巖石圈在地質(zhì)時間尺度里表現(xiàn)為類似于地幔的粘幔動力學(xué)研究的相關(guān)議題加以概述,以期與同仁滯性流體。當(dāng)形變加快時,其粘滯性相對減小,并強(qiáng)學(xué)者共同探討,攜手合作;并愿以此為契機(jī),共同緬烈地依賴于溫度,象乳脂糖似的。牛津大學(xué)地球科懷陳國達(dá)院士為祖國科學(xué)事業(yè)所作出的卓越貢獻(xiàn),學(xué)系的研究表明,許多復(fù)雜的大陸形變是由兩組力學(xué)習(xí)他老人家對地球科學(xué)孜孜不倦、無私奉獻(xiàn)的精的相互作用而引起,即板塊運(yùn)動導(dǎo)致的水平壓縮與神,勇攀高峰,不斷進(jìn)取,為欣欣向榮的科學(xué)明天而擴(kuò)張和由形變引起的地殼厚度變化而最終產(chǎn)生的壓堅持不懈地繼續(xù)奮斗。力差異。作者(陳勝早,1983,1988)對此得出相同的認(rèn)識。基于這一原則,有望在已知形變帶中尋找2地幔與地殼物理概論我們所期待的某種特定的形變類型和風(fēng)格。圖1是山爆發(fā)和造山作用等地球動力宏觀現(xiàn)象。地幔對流60地幔和地殼的構(gòu)造物理作用引起地震活動、火0110120將地球內(nèi)部放射性衰減和地球冷卻所獲得的熱能轉(zhuǎn)換成板塊構(gòu)造運(yùn)動的連續(xù)位移。但一般認(rèn)為,地球表面的形變主要發(fā)生于板塊邊界斷層(如俯沖帶和大陸板塊邊界相鄰的寬廣形變帶(如喜馬拉雅碰撞帶)。然而,即便就板塊構(gòu)造而論,迄今也未能對其驅(qū)動力問題得到滿意的定量解釋。有人甚至懷疑全球板塊構(gòu)造的基本原則( Pratt,2000)。為定量地解釋那些存有爭議的問題,我們需要了解更多關(guān)于地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)和地幔粘滯性變化的信息。2.1巖石圈的力學(xué)性質(zhì)地殼和地幔的最上部分組成地球的巖石圈外層,其厚度一般約100~150km。目前對巖石圈的10性質(zhì)和力學(xué)行為有兩種基本假定:一是認(rèn)為巖石圈為熱學(xué)上的地球外殼,其中熱傳導(dǎo)是主要的熱傳遞0120方式;其二,將巖石圈定義為運(yùn)動學(xué)或力學(xué)上的地球外殼,其中速度場的水平分量在垂向上呈均勻分布,圖1由第四紀(jì)斷層滑移速率計算得到的亞洲速度場與理論速度場的比較.理論計算假定亞洲大陸是粘滯即不存在垂直速度梯度。性流體并由印度大陸的北向運(yùn)動而產(chǎn)生形變(見牛巖石圈之下的軟流圈則以熱對流為主導(dǎo),并大學(xué)地球科學(xué)系:hp:∥w.et.aeuk水平速度場的較大垂直梯度為特征。巖石圈和軟流中國煤化工 ated from slip rates oned with a theoretical圈之間的邊界并不是簡單地由地球物理方法,如地CN MH Gumption that Asia i震學(xué)方法來確定的,因為該邊界并非物質(zhì)成分上的viscous nuid, deformed by Indias northwardmovement( See Oxfords Department of Earth不連續(xù)面。相反,它是由組成地幔的巖石——地幔Scienceshttp://www.earthox.ac.uk)第1期陳勝早:殼-幔動力學(xué)與活化構(gòu)造(地洼)理論亞洲實測速度場與理論預(yù)測速度場的比較實例(見中,有時將剪切應(yīng)變率定義為以上所示牛津大學(xué)地球系網(wǎng)站),其中假定亞洲大(5)陸巖石圈是一沾滯性的流體,因印度大陸的北向運(yùn)移而產(chǎn)生形變。巖石流變具有明顯的時間效應(yīng)。在低溫低壓情2.2地幔流變特性況下,即使負(fù)載時間較長,它也呈彈性行為,例如巖在相對長的時間尺度里(比如103-104年),地石圈的上部地殼。在短時間負(fù)載的條件下,即使具球的熱狀態(tài)意味著地幔流。這與在短時間尺度(幾備高溫高壓環(huán)境,地球總體仍然呈現(xiàn)彈性特征。只秒到幾小時)情況下所討論的某些流變特性,諸如有高溫高壓和長時間負(fù)載條件同時具體,它才呈現(xiàn)地震波傳播的非彈性響應(yīng)和地球自由振蕩是不同流體特性(牛頓和非牛頓流體)的,因為在高頻情況下,地球表現(xiàn)為一個彈性體,盡瞬時蠕變函數(shù)c(t)有不同的表達(dá)形式。用于管存在非理想彈性特性,即滯后的彈性響應(yīng)——非說明實驗觀測的經(jīng)驗定律包括指數(shù)滯后方程彈性。(t)=A[I-exp(-t/r)]地球內(nèi)部的流變特性同樣適應(yīng)于地核——液體 Andrade蠕變方程:外核的對流產(chǎn)生地球磁場。因此在地球動力學(xué)研究E(1)=At“,a>1(7)中,地球在總體上被視為流體。上部巖石圈有些例以及對數(shù)蠕變律:外,那是因為較淺的地殼部分溫度過低而不足以產(chǎn)6,(t)=Aln(1+at)生足夠的粘滯松弛( Ranalli,1995)。其中A,r,a和a均為物質(zhì)參數(shù)(內(nèi)在參數(shù))。當(dāng)然,指數(shù)律蠕動和非牛頓粘滯性是重要的流變學(xué)概物質(zhì)流變還依賴于外在參數(shù),即環(huán)境參數(shù),如溫度、念。對牛頓流體而言,剪切應(yīng)力與剪切應(yīng)變率之間壓力等。呈線性關(guān)系。另一類流體雖然在小應(yīng)力情況下也呈非線性流變時間效應(yīng)表現(xiàn)為塑性瞬時應(yīng)變。其現(xiàn)出穩(wěn)態(tài)流動,但其函數(shù)關(guān)系為非線性的,此即非牛表達(dá)式通常兼具 Andrade一型(7)時間依賴性和對頓流體。迄今為止,最重要的非線性應(yīng)力-應(yīng)變率應(yīng)力的非線性依賴性:關(guān)系通常表現(xiàn)為指數(shù)律方程,其中應(yīng)變率與應(yīng)力的E,(t)=Aa"t"°(9)n次方有關(guān)(n>1)。這種非牛頓流變行為對硅質(zhì)多或?qū)懗珊愣☉?yīng)力條件下應(yīng)變率形式:晶物質(zhì)在高溫低壓情況下十分常見(T>。T。,其中6()≈Am(1-a)aT為固態(tài)溫度;≈10~100MPa)。 Ranalli(1995)其中a>1(通常a≈3),m≥1,應(yīng)變率隨時間而減對此導(dǎo)出了以張量形式表達(dá)的指數(shù)律蠕動方程小巖石形變實驗表明,由應(yīng)力突然改變所誘發(fā)的在簡單剪切情況下,os和s是唯一的應(yīng)力和下地殼和上地幔粘滯性流動可導(dǎo)致震后所常見的地應(yīng)變率非零分量。此時σ'=σs,sg=ss,因此表形變。這種地表形變實際上是地球流變特性對于Ao2)大地震的應(yīng)力響應(yīng)。多數(shù)地球動力學(xué)模型借助于線其中A一般表示為壓力、溫度和物質(zhì)參量的函數(shù),n性(牛頓)應(yīng)力-應(yīng)變率關(guān)系來解釋下地殼和上地幔的流變特征。但許多實驗結(jié)果證實,業(yè)經(jīng)變形的如果參量A不是由簡單的剪切而是由單軸應(yīng)熱巖石圈的粘滯流更符合指數(shù)律—應(yīng)變率正比于力實驗所確定的(A'),上述張量方程(1)應(yīng)表示為應(yīng)力的n次冪。 Freed and Burgman(2004)用地幔如下形式:粘性流動指數(shù)律,取n=3.5,成功地解釋了20世紀(jì)(3)90年代發(fā)生于美國南加州的兩個大地震所引起的地表形變的時空演化,并證明至少在 Mojave沙漠地非線性(非牛頓)粘滯性,亦即有效粘滯性η,定幔之下義為中國煤化工流動律一般具有(4)如下CNMHG and bu2004)其中ys=2s為剪切應(yīng)變率的表述。在流體動力學(xué)e=Age-/kr(11)犬他和嘉飆第29卷其中6為應(yīng)變率(S),A是預(yù)先給定的指數(shù)因子作用為特征。地幔熱物質(zhì)的運(yùn)移或蠕變作用對構(gòu)造(MPaS"),a是偏差應(yīng)力(MPa),即a=σ1-o3,地貌、地殼類型和成礦機(jī)理亦應(yīng)有重要的相關(guān)性H代表活化能( kJmol),R為氣體常數(shù)(Jmol1(陳勝早,1988)。K),T是溫度(K)。在下地殼和地幔上部約200值得注意的是,位于地球內(nèi)部約2900km深度km深度的溫度、壓力條件下,物質(zhì)流動伴隨著位錯的D過渡層,壓力高達(dá)135GPa,溫度約2000K蠕變,此時的冪指數(shù)n通常在2與4之間變化。有4000K。在與此相當(dāng)?shù)臏?、壓條件下竟發(fā)現(xiàn)了繼鈣效粘滯性(n=a/26)以指數(shù)律物質(zhì)流動的形式鈦礦( Perovskite)之后新的晶體結(jié)構(gòu)(Post- peros(11)表示為kite)(Dufy,2004)。這一實驗發(fā)現(xiàn)與理論推測的地n=a(")e"r/(2A)(12)幔底部約200~300km厚度區(qū)間的相變相符,并與其應(yīng)力依存性意味著粘滯性隨應(yīng)力的增加而減小。地震波速度在該處的突然改變或不連續(xù)相一致。其這種應(yīng)力狀態(tài)的突然變化在地震前后的瞬間是十分密度比鈣鈦礦高出1%~2%。該新相晶體的物理明顯的。震前的粘滯性將隨著地震應(yīng)力通過粘滯流性質(zhì)和熱動力考慮對地球動力學(xué)研究將產(chǎn)生重要影動的消耗而得到恢復(fù)。由高冪次(n>3)指數(shù)律可響?？闯?粘滯性在孕震過程中的減小是很顯著的,這就2.4地球的重力均衡與巖石導(dǎo)致了非常迅速的早期震后應(yīng)變率,并與牛頓流變2.4.1重力勢能與重力場(n=1)形成鮮明的對照。重力勢能是地球內(nèi)部演化的一種重要能量形作者(陳勝早,1998)曾從微觀地球物理的角度式。重力場之所以重要,是因為它與地球內(nèi)部的密討論了地幔流和蠕變問題。其有關(guān)內(nèi)容可作參考。度分布有關(guān)。根據(jù)高斯( Gauss)發(fā)散定理,可證明重2.3地幔柱的形成與熱釋放力位滿足拉普拉斯( Laplace)方程:地幔占地球體積的最大部分,它不僅通過對流a u au aUV“U(13)釋放其自身的熱,而且作為地核(液態(tài)外核)對流和釋放熱量的轉(zhuǎn)動樞紐。地幔的結(jié)構(gòu)并不象早先所認(rèn)其球坐標(biāo)(r,6,A)表達(dá)式為為的那么均勻。地震成像發(fā)現(xiàn)上地幔和核-幔邊界aUCMB)區(qū)域以強(qiáng)烈的非均勻性為特征,而中地幔表sine現(xiàn)出微弱的非均勻性( Ritsema et al.,1999)。因此1 aU0(14)地?；蛟S可進(jìn)一步劃分出化學(xué)成分上截然分明的三層或更多層。由此認(rèn)為地幔對流也不是整個地幔的其中rO和A分別為半徑余緯度(=90°-9,9為單一對流或上、下地幔雙層對流,而更可能為多層對緯度)和經(jīng)度。流(陳勝早,1997; Anderson,2004)。通常以球諧函數(shù)展開式(略去高階項)來表示在地幔的最下部約250km厚度區(qū)間,即D”過式(14)的解。在實際應(yīng)用中,位于海平面上的重力渡帶雖然其所占體積較小,但對理解許多與此相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)值由大地參考系重力公式(GRS67)給出的地球物理現(xiàn)象將起到關(guān)鍵性的作用。地幔柱g=9.78031846(1+0.005278895sinφ+( Plume)的形成起因于此,核-幔的相互作用以及0.00003462sinφ(15)消減巖石圈板片的返回也與此關(guān)系密切?！盎罨瘶?gòu)其中g(shù)。表示重力為緯度(q)的函數(shù),以ms2為單造”的不同構(gòu)造類型、殼體的時空分布和演化格局位。其它常用的重力單位為伽(gl=cms-2)。在考(陳國達(dá),1996,1998;Chen,2000)或許亦可從中得慮重力異常時,一般以毫伽(1mga=10gal)為單到啟示。位地幔柱穿過地幔和地殼可形成火山島或火山鏈利用重力異常反演巖石圈密度結(jié)構(gòu)是研究深部(夏威夷)(如 Jacob,2000);接近地表時可形成洋殼構(gòu)造的重要途徑。有關(guān)研究方法和文獻(xiàn)參見陳勝早較厚的洋底高原;儲存于深部地?？尚纬苫瘜W(xué)和礦(19198ah19oa1993,1997a、b,1998物學(xué)上的地幔成層結(jié)構(gòu)( Gasperini et al.,2000)。巖Cher中國煤化工石圈因地幔柱的底部加熱和抬升而發(fā)生破裂,進(jìn)而2.4CNMHG形成板塊擴(kuò)張中心或大型裂谷系。在大陸地區(qū),這大陸高程起伏與巖石圈內(nèi)密度分布的某種相關(guān)種與“地幔熱點”有關(guān)的構(gòu)造應(yīng)以地幔物質(zhì)的底劈性早已為人們所認(rèn)識,如地表形態(tài)與Moho甚至青第1期陳勝早:殼一幔動力學(xué)與活化構(gòu)造(地洼)理論藏高原巖石圈底面的鏡象關(guān)系(陳勝早,1983,位等勢面。巖石圈密度結(jié)構(gòu)的側(cè)向變化會引起大地1992a)即為一例。重力場在地球表面的異常變化反水準(zhǔn)面異常( geoid anomalies映深部質(zhì)量的分布差異,長波長異常反映的深度大,△h-2丌G△p(x,x)zdz(18)反之亦然。橫貫造山帶的重力測量表明,海拔高程大的地區(qū)一般表現(xiàn)為深部質(zhì)量虧損。即地表的質(zhì)量式中G為萬有引力常數(shù)(6.67×10mkg's2,過剩由深部的質(zhì)量虧損所補(bǔ)償,這就是Aiy型的均△h以米為單位衡補(bǔ)償——山根說。另一種補(bǔ)償模式,即 Pratt均衡(18)式表明,大地水準(zhǔn)面異常可直接與密度分模型,基于同樣的原理,但考慮地殼側(cè)向密度變化而布的偶極矩( dipole moment)相聯(lián)系。若石圈重力勢假定在某一相同的深度上不同的殼體具有相同的靜能的變化由大地水準(zhǔn)面異常而反映出來。約5m高壓力這一深度即均衡補(bǔ)償深度。這兩種均衡模式的大地水準(zhǔn)面異常相當(dāng)于大約1×102Nm的重力均早于巖石圈概念的提出,并考慮均衡補(bǔ)償可在地位變化。均衡大地水準(zhǔn)面異常與不同構(gòu)造區(qū)的高程殼內(nèi)實現(xiàn)。變化關(guān)系及補(bǔ)償區(qū)域問題見作者另文闡述(Chen對青藏高原與北印度洋地區(qū)的重力與均衡研究2004)。表明,均衡補(bǔ)償可能發(fā)生于石圍底面,或在地殼厚3溫度、熱傳遞與對流——地球局限于地殼厚度(陳勝早,1992a; Chen and Ranalli,動力學(xué)的核心論題1997)。這是因為重力均衡補(bǔ)償僅僅考慮了垂向壓地球內(nèi)部的溫度參數(shù)在地球動力學(xué)中起到核心力,而忽略了水平溫度梯度變化所引起的側(cè)向密度作用。溫度控制地球的流變性,與地幔粘性流和巖梯度由熱力所誘發(fā)的水平密度變化可導(dǎo)致熱均石圈厚度有關(guān),并通過各種形式的能(量)流而影響衡作用,并進(jìn)而導(dǎo)致巖石圈的地表高程變化。這不大地構(gòu)造演化過程。在地球演化的動力、化學(xué)和地僅會擴(kuò)大均衡補(bǔ)償?shù)膮^(qū)域面積而且加大均衡補(bǔ)償質(zhì)分析中,熱對流機(jī)制又起著十分關(guān)鍵的作用。深度。經(jīng)典意義上的均衡補(bǔ)償只是局部的垂向應(yīng)力的3.1熱傳遞的基本形式熱能傳遞有兩種基本形式:一是通過物質(zhì)的熱平衡。在深度h處,垂直應(yīng)力σ表示為擴(kuò)散,即熱傳導(dǎo)( conduction);二是通過物質(zhì)的物理(sdZ(16)運(yùn)動而傳輸熱量( advection)其中g(shù)為重力加速度,p(z)一密度為深度(Z)的函熱傳導(dǎo)的速率(熱流)取決于物質(zhì)的性質(zhì)。由數(shù)。對于常密度的情形,(16)式即變?yōu)閛a=pghFourier熱擴(kuò)散定律,熱流q在各向同性介質(zhì)中與溫此即流體靜力平衡條件下(σzx=σx=σn)的巖度梯度成正比,但方向相反,即q,=-kVT=-kaT/ax(19)石圈單位柱體在深度h處的壓力(p=σ)。式中負(fù)號表示熱流方向與地溫梯度方向相反。K為在均衡巖石圈底面,單位面積上柱體的重力位熱導(dǎo)率。對各向異性物質(zhì)而言,熱導(dǎo)率是一個張量可以垂直應(yīng)力的積分表示之。因此,兩個相鄰巖石圈(K)。當(dāng)x與深度方向(Z)一致時,(19)式即簡化柱體的重力位之差可寫成△U=g△p(x,z)zdz(17)為9=-KVT=-Kz熱導(dǎo)率的另一表達(dá)形式為其中△p(x,z)=p1(x1,z)-p2(x2,z)。對于常密度熱擴(kuò)散系數(shù)(k)K=K/pC(20)情形,即△p=p-p2。重力位的橫向變化可引發(fā)相當(dāng)可觀的水平作用式中p為密度,C為C或Cv,即等壓(P)條件下的力(浮力),并為巖石圈的水平運(yùn)動和形變提供重要比熱或等容(體積V)條件下的比熱。的驅(qū)動力。重力是作用于巖石圈質(zhì)量并分布于整個以歐勒( Eulerian)參考系描述質(zhì)點的運(yùn)動,通過個固質(zhì)量所在體積內(nèi)的體力,它垂直于重力位等勢面而中國煤化工可表述為指向地心。巖石圈的均衡作用受控于水平和垂直兩YHECNMHGv ar +v, ar種作用力。大地水準(zhǔn)面(geod)是與海平面相一致的重力=i+·只T(21a)大他虛嘉飆眼第29卷式中x1、x2、x3依次為相互正交的三個坐標(biāo)軸方向,其中右邊第二項與物質(zhì)運(yùn)動傳輸熱量有關(guān),參見即x,y,z。僅考慮任一方向熱物質(zhì)運(yùn)動速度為V(21)式。的情形(其余兩個方向速度分量為0),此時(21a)表3.3熱對流示為地球內(nèi)部的溫度分布表明,熱傳導(dǎo)作用難以在Dt+V VT(21b)地球已知年齡的時間范圍內(nèi)完成其對內(nèi)部熱產(chǎn)生的傳遞過程,而要求熱對流,即熱物質(zhì)對流運(yùn)動為主要其中溫度梯度VT。僅代表該考慮方向上的溫度偏的熱傳遞方式。對流的基本條件是物質(zhì)必須為流變微分。(21)式表明,溫度的時間微分由兩項組成:學(xué)意義上的“流體”。當(dāng)時間因子足夠大(>103年)代表空間中某一固定點溫度對時間的依賴性;時,巖石圈之下的地幔物質(zhì)可以滿足這一條件。VVT為對流項,代表非均勻溫度分布質(zhì)點運(yùn)動所引對流在本質(zhì)上是重力不穩(wěn)定的結(jié)果,而重力失起的溫度變化率(注意:VT的量綱為n1)。這穩(wěn)被認(rèn)為起因于熱變化所引起的密度不平衡。這種就是物質(zhì)運(yùn)動熱傳遞與熱擴(kuò)散的區(qū)別之處與熱狀態(tài)直接相關(guān)的密度非均衡所導(dǎo)致的浮力才是3.2熱擴(kuò)散與熱運(yùn)動方程驅(qū)動對流的真正動因。由熱能平衡條件很容易導(dǎo)出熱傳導(dǎo)( heat con流體可由底部加熱,也可由內(nèi)部加熱而形成上duction)方程升的熱柱(密度較小),到上表面冷卻后而形成下沉的“冷”柱(密度較大),從而完成對流循環(huán)。如前所cp=KV T+pH(22a)述,地幔對流可以是整個地幔對流,也可以是成層對式中H為單位質(zhì)量的熱產(chǎn)生。若以熱擴(kuò)散系數(shù)κ流(圖2)或局部對流(圖3),亦可能為地幔底劈或代替熱導(dǎo)率K,則有(22a)的另一表達(dá)形式:熔融遷移(圖4)。作者強(qiáng)調(diào)在總體對流體制控制下TH(22b)的成層對流和局部對流的“對流體系”(陳勝早1997b)。其中VT=V·Vr=9T,d2TaT+,即溫度梯度從物理學(xué)的角度出發(fā),熱對流的數(shù)學(xué)表達(dá)式必須遵循能量守恒、質(zhì)量守恒和動量守恒定律,它們可的散度。對非穩(wěn)定熱狀態(tài)(T/0≠0)但無熱源(H=0)依次表示為溫度方程、連續(xù)性方程和運(yùn)動方程:aT的情況,熱傳遞方程寫成kV2T-VaT H(27a)VaT1 aT(23)0(pV)(27b)此即熱擴(kuò)散( diffusion)方程。對穩(wěn)定狀態(tài)(?T/?t=0)并無熱源的情況,熱傳+nV2V1-∞p0(T-T。)X2=0(27c)導(dǎo)方程(22)簡化為其中p、η、κ和C分別代表密度、粘滯性、熱擴(kuò)散系(24)數(shù)和比熱,V為速度,P和T為流體壓力和溫度,H此即拉普拉斯方程。(注意:熱導(dǎo)率K為常量的假同(2)(25)和(26)式,代表放射性和剪切摩擦熱,定只是一種近似。對一些實際問題,有時必須保留其偏微算子,如各向異性的情形。對多晶體介質(zhì)而L為潛熱( latent heat)率—與相變和熔融有關(guān)[唯言,熱導(dǎo)率K恒定的假定是近乎合理并可以接受不同于(26)式的地方],X代表單位質(zhì)量的體的。)力——依賴于溫度異常和熱膨脹系數(shù)α。式(27c)對穩(wěn)定狀態(tài)但有熱源存在的情況(H≠0),熱傳中體力的唯一非零分量是x,=g(重力加速度)。單導(dǎo)方程變?yōu)?位質(zhì)量的浮力為2g(T-7)H/K(25)對流問題的求解要求(27a)和(27e)同步解,取這就是泊松( Poisson)方程。決于中大古積, Dalier(1989)對此作了對于既有熱傳導(dǎo)又有熱物質(zhì)運(yùn)移的情形,給出廣中國煤化工數(shù),如Rleigh數(shù)熱傳導(dǎo)(擴(kuò)散)和熱運(yùn)動的統(tǒng)一方程式如下:CNMH女和 Peclet數(shù)等也可aT+p·VrH(26)用于對流起始問題的研究( Ranalli,1995)。其中Rayleigh數(shù)適用于流體由底部加熱和由內(nèi)部加熱的第1期陳勝早:殼-幔動力學(xué)與活化構(gòu)造(地洼)理論T(K)中脊}1z10001000下地幔整體地幔對流化學(xué)和動力學(xué)邊界核-幔邊22洋中脊1000↓密度下地幔2000學(xué)和動力學(xué)邊界30003000圖2整個地幔對流和成層對流模式以及相關(guān)的粘滯性和溫度隨深度的變化(見 Peltier et al.,1989);下地幔的粘滯性變化范圍由 Ranalli(1995)補(bǔ)充Fig 2 Pattern of whole- mantle and layered convection with relevant viscosity and temperature variations with depthFrom Peltier et aL., 1989): viscosity range in the lower mantle added by Ranalli( 1995)表達(dá)式分別表示為:小規(guī)模對流Rn=ag△Th/(kU)(28a)R, =agpHh/(KUK)巖右圈式中a、K、K、、H和p具有同前物理意義;h和△T分別代表對流層的厚度和穿過該層的溫度差,U為運(yùn)動粘滯性。一般來說,R。大于臨界值R~10°量軟流圈級時對流可能發(fā)生,但其臨界值取決于邊界條件和熱擾動的波長。軟流圈Peclet數(shù)表示熱運(yùn)動與熱擴(kuò)散之比,即圖3形成板內(nèi)非“熱點”脊的小規(guī)模對流或擴(kuò)張模型示意( Sandwell et al.,1995)。熔融作用發(fā)生于對流元其中v為特征速度,l代表對流系的特征長度,K的的內(nèi)翼或巖石圈扭裂變薄帶的“地幔上涌”之上方物理意義同前。一般來說,P.>10時,物質(zhì)的熱運(yùn)F,3 Schematic illustration of two of the models sug動占熱演化的主導(dǎo)地位,熱擴(kuò)散可忽略;而Pe△T底劈地幔流綜上所述,地球的溫度變化和熱傳遞方式在地(a)地幔底劈模型球演化過程中起著核心作用,其定量分析對大地構(gòu)造研究必然具有廣闊的應(yīng)用前景。非轉(zhuǎn)換地殼4大地構(gòu)造作用與演化的定量分析問題地幔巖石墨熔融區(qū)域d-tb)三維熔融遷移模型K-2+pH=0(33)圖4(a}與底劈作用有關(guān)的地幔上涌模型,或稱地幔底利用適當(dāng)?shù)倪吔鐥l件q=-qs和T=T可劈模型:因上地幔對流不穩(wěn)定性而形成一系列底劈對(33)積分求得任意深度z的地溫分布或刺穿構(gòu)造。熔融產(chǎn)物和地殼厚度受控于底劈構(gòu)造的位置T,=T,+2-4x(34)b)受控于板塊擴(kuò)張幾何形態(tài)的被動式上涌模型其中T和qs為巖石圈頂部的表面溫度和表面熱或稱三維熔融遷移模型(見 Magde et al.,1997)Fig 4(a)Model of upwelling associated with the for-流,A=pH代表單位體積的熱產(chǎn)生。mation of a series of diapirs due to convective in熱響應(yīng)時間(r)是在熱傳導(dǎo)條件下衡量介質(zhì)對tle. Melt pr熱擾動的特征反應(yīng)時間尺度。在地質(zhì)意義上,它相and crustal thickness is controlled by the loca當(dāng)于“地幔柱”在巖石圈底面加熱時巖石圈上頂面tions of the diapirs感應(yīng)到來自其底部熱擾動所需的時間。很明顯,熱b) Model of passive upwelling controlled by the響應(yīng)時間依賴于巖石圈的厚度(h),反比于熱導(dǎo)率geometry of plate spreading( from Magde et aL.(K)或熱擴(kuò)散率(K),一般有r∝h2/k,通常取比例1997)系數(shù)為。對巖石圈特征厚度h=100-125km,K其中υ為運(yùn)動粘滯性或粘度,其余參數(shù)的意義同前。=106m2s1,r≈32~50Ma?？梢?巖石圈熱傳導(dǎo)Pr值大時,流體對動量的擴(kuò)散作用相對快于熱擴(kuò)散。是一個相當(dāng)長的過程,50Ma幾乎相當(dāng)于跨越一個通過快速的動量耗散,沿垂直熱邊界層的浮力將夾帶新生代的地質(zhì)時期(始新世始于約56Ma,古新世也更多的流體進(jìn)入運(yùn)動狀態(tài)因而導(dǎo)致粘滯流邊界層的不過始于約65Ma)。厚度遠(yuǎn)大于熱邊界層。 Reynolds數(shù)由下式表示:在物理意義上,熱響應(yīng)時間亦即熱時間常(31)數(shù)——在這個特征時間尺度內(nèi),熱擾動衰減至初始其中V、l和υ皆具有同上意義。Re值大時,層流不值的50的執(zhí)撲動奮減可達(dá)約3r的時間復(fù)存在,而呈湍流狀態(tài)。區(qū)中國煤化工與巖石圈熱時間常數(shù)對流環(huán)的水平與垂直尺度比在簡單情況下通常(3CNMHG關(guān)的裂谷盆地的沉為1~3。對流熱傳遞的相對重要性一般以 Nusselt陷過程可達(dá)約100~150Ma。熱擾動和熱沉陷隨時間呈指數(shù)衰減。巖石圈的厚度因構(gòu)造單元的不同而勝早:殼-幔動力學(xué)與活化構(gòu)造(地洼)理論變化,熱時間常數(shù)也隨之而改變(表1列出一些特△E=pg2+p.8H+)△pg(△H)2(36)征參考值)?？梢栽O(shè)想,僅靠熱傳導(dǎo)作用,要在青藏高原形成一個熱裂陷盆地可能需要約130-180Ma式中p.為地殼密度,△P為殼幔密度差。由于△E的時間,因為那里的巖石圈最大厚度可達(dá)120~140與4和△H呈非線性關(guān)系,因而為克服重力而形成km(陳勝早,1992,1993;Chen,2004)。造山帶所做的功將隨造山帶的平均高程呈非線性增加。在均衡條件下,平均高程和地殼厚度均會達(dá)到表1熱時間常數(shù)在熱傳導(dǎo)情況下隨巖石圈厚度的變化定的極限值。當(dāng)兩者超過該極限時,造山帶則會側(cè)向增長,因而與側(cè)向密度變化所引起的水平應(yīng)力Table 1 Thermal constant varying with lithospheric作用可相比較。這就說明了均衡調(diào)整并非垂直柱體thickness under thermal conduction內(nèi)的調(diào)整,而是一定區(qū)域范圍內(nèi)的調(diào)整。反映巖石(K=10-6m2s1)圈密度非均勻的密度矩的應(yīng)用對大陸碰撞帶特別重h(km)5060708090100110120130140150200要,如喜馬拉雅碰撞帶的均衡研究(Chen,2004),因r(Ma)812162126323946546372129為整個巖石圈都增厚了。3r(Ma)243648637896117138162189216387地幔柱的作用也可由(36)式加以分析。地幔柱從巖石圈底部擠人同樣會引起地形高程的變化作為實例分析,下?lián)P子新生代裂谷盆地和贛江因而引起位能的增加。以地幔柱擠入巖石圈1km流域一長江中、下游“三聯(lián)”裂谷系(陳勝早,1983,為例,取地殼密度pc=2800kgm3,用一級近似估1990b,1990c)可考慮為與熱裂陷有關(guān)的裂陷盆地算,地形高程每改變1km就會產(chǎn)生約1.4x10系。那里不僅有異常地幔頂部的發(fā)現(xiàn),而且有中地Nm-的附加張力。由此附加張力而產(chǎn)生的效應(yīng)是殼膨脹的結(jié)構(gòu)形態(tài)和地表斷陷的對應(yīng)特征(陳勝提高地幔溫度,比平均對流溫度高約300℃。這意早,1987b;Chen,1988)。這表明,除熱傳導(dǎo)作用之味著軟流圈的解壓熔融將出現(xiàn)于裂谷作用的更早階外,尚有地幔熱物質(zhì)上涌或殼-幔邊界處局部熔融段。熔融物質(zhì)運(yùn)送到巖石圈內(nèi)又會加強(qiáng)巖石圈勢能的可能性。該區(qū)中地殼膨脹-壓縮和Mho隆凹相并使之弱化,從而增加業(yè)已開始的擴(kuò)張形變。間的橫向變化特征(陳勝早,1992b;Chen,1992)進(jìn)4.3驅(qū)動力源與熱應(yīng)力步提示,對其進(jìn)行局部對流或地幔底劈作用的深構(gòu)造運(yùn)動與演化的驅(qū)動力源問題始終是一個充入定量研究是十分必要的。中國東部中、新生代盆滿爭議的論題。熱應(yīng)力作為一種非延續(xù)(non-re-地的深部構(gòu)造及形成機(jī)理基本相似(陳勝早,1995; newable)力源,起因于溫度變化所引起的體積改變Chen,1995)量。在地殼中、上部15-20km巖石圈壓力和各向42殼體的垂向與水平運(yùn)動——地幔柱的作用同性彈性條件下,由溫度改變△T而產(chǎn)生的應(yīng)力滿板內(nèi)由地殼厚度和(或)密度變化所引起的擴(kuò)足 Duhamel-Neumann定律,應(yīng)用于連續(xù)介質(zhì)平衡方張與壓縮應(yīng)力的構(gòu)造意義并不亞于板塊邊界的應(yīng)力程而將熱彈性問題簡化為彈性問題,從而得到狀態(tài)。簡單的應(yīng)力分析( Dalmayrac and MolnarEa2△T(37)1981)表明,在常密度情況下,垂向應(yīng)力σa的梯度與密度成正比;在均衡補(bǔ)償深度上,造山帶之下的垂式中E為楊氏模量,yp為泊松比,a為線性體膨脹直應(yīng)力高于平原或盆地地帶。從能量角度考慮,可系數(shù)。利用已知地殼參數(shù),△T=100K時就可導(dǎo)致以得到與此相同的結(jié)論( Molnar and Lyon-Caen,約100MPa量級的熱應(yīng)力( Turcotte and Schubert,1988)?？紤]地殼增厚和正常地殼厚度的兩個單位1982)。這個量級的應(yīng)力值顯然是不可忽略的柱體,如果它們處于均衡狀態(tài),并以l和△H代表增與熱應(yīng)力相近或稍高的非延續(xù)應(yīng)力還有與巖石厚柱體的地形高程和“山根”,則這兩個柱體之間的圈在聚斂帶撓曲有關(guān)的應(yīng)力差以及板塊曲率半徑隨位能差表示為緯度變應(yīng)力亦化/藩瞄效應(yīng)一 membraneHeffect)中國煤化工士作用的可延續(xù)應(yīng)△E=(P2(z)-P5(z))dz(35)力與CNMHG圈載荷有關(guān),其中H為標(biāo)準(zhǔn)地殼厚度,P和Ps分別代表增厚柱般具有10~100MPa應(yīng)力變化范圍( Bott and Kusz體和標(biāo)準(zhǔn)柱體的靜壓力。其結(jié)果簡化為nir,1984)。板內(nèi)由巖石圈不均勻性所引起的應(yīng)力第29卷亦可具有相當(dāng)量級的應(yīng)力分布( Hasegawa et al.,孔隙流體壓力時,即有(38)式所描述的不同類型的1985;陳勝早,1988,1990;Chen,1990b)。所有這些斷層滑動條件。應(yīng)力聯(lián)合作用于地殼體而導(dǎo)致巖石圈的不同形式的從上節(jié)力源問題的分析可看出,在地殼斷層帶形變,如擴(kuò)張、擠壓、剪切或其結(jié)合,并由此而導(dǎo)致不溫壓條件下,臨界應(yīng)力差不大可能超過100MPa,這同的構(gòu)造風(fēng)格或特征。就要求流體孔隙壓力必須在斷層滑動中起相當(dāng)重要然而,熱應(yīng)力在長期地球動力過程中所起的作的調(diào)節(jié)作用(式38)。比較A=0和A=0.9時斷層用或許是有限的。作為一種非延續(xù)性應(yīng)力,它會伴滑動所需應(yīng)力差( Sibson,1974)則不難發(fā)現(xiàn),高的流隨地殼脆性破裂或柔性應(yīng)變松弛而釋放。對于粘彈體孔壓對斷層摩擦滑移是十分必要的,除非地殼的性體而言,其有效性只限于熱事件年齡的 Maxwell有效摩擦系數(shù)低于實驗室測量值。松弛時間或更短(<103年量級)。 Maxwell松弛時應(yīng)該指出的是,以上討論是建立在均勻、各向同間可解釋為在相同荷載條件下以與彈性應(yīng)變相同的性介質(zhì)和一個主應(yīng)力軸垂直的假定上的,式(38)只恒定應(yīng)變率完成蠕變所需的時間(n/=c/)。這適用于非內(nèi)聚性介質(zhì),而且早先存在的斷層走向必相當(dāng)于地幔粘滯性條件下冰期后彈性回返的時間須與構(gòu)造應(yīng)力場相一致。作為一種近似方法,在許(約10年量級)。在 Maxwell時間(rx)內(nèi),地球以多情況下,對于上地殼介質(zhì)的實際構(gòu)造背景,分析途彈性響應(yīng)為主;t>rn時,地球則以粘滯性響應(yīng)為徑是可行的;對研究已知斷層的活化作用更有重要主。因此,熱應(yīng)力的構(gòu)造意義主要表現(xiàn)在地殼介質(zhì)參考意義。有關(guān)新斷層形成和已知斷層走向隨機(jī)分的彈性行為時間尺度內(nèi)。布的滑移條件可參考 Ranalli and Yin(1990)和Yin4.4地殼斷裂動力學(xué)問題and Ranalli(1992)。地殼斷裂是一短時間的應(yīng)力釋放過程,但孕育斷裂作用的構(gòu)造力的形成是一長時間的應(yīng)變能積累5結(jié)語過程。在巖石圈上部T≤700K、最大深度10~30殼-幔動力學(xué)研究是地球科學(xué)領(lǐng)域的前沿課km的地殼內(nèi)(深度范圍隨地溫而略有變化),斷裂題,也是活化構(gòu)造(地洼)理論(陳國達(dá),1996)研究作用一般為脆性或準(zhǔn)脆性破裂。但在更大的深度區(qū)的重要方向之一。該研究方向涉及地球物理、地球間物質(zhì)呈流變特性,“斷層”往往形成于相對窄的化學(xué)和高溫高壓巖石學(xué)等眾多分支學(xué)科。本文僅從韌性剪切帶。與斷裂作用相關(guān)的流變模型通常為彈地球物理學(xué)的角度,以物理概念和數(shù)學(xué)描述的定量性和脆性的但塑性流變模型有時也不失為合適的結(jié)合為途徑,對有關(guān)研究論題、方法現(xiàn)狀和遠(yuǎn)景進(jìn)假定。許多作者對巖石破裂力學(xué)作了詳細(xì)的報道,行了較為系統(tǒng)的綜合評述和探討。希望以此為基其中動力摩擦和巖石孔隙流體壓力的斷層作用更受礎(chǔ),對活化構(gòu)造理論所涉及的地幔蠕動、熱能聚散問親睞(Chen,1998a,1998b)。 Sibson(1974)對逆沖題作些定量方面的探索和補(bǔ)充。在陳國達(dá)院士仙世走滑和正斷層三類不同的斷裂機(jī)制的應(yīng)力差隨深度周年之際,為紀(jì)念他老人家的杰出成就和巨大貢變化以及對有、無孔隙壓力的極限情況進(jìn)行了綜合獻(xiàn),衷心祝愿他所創(chuàng)建的活化構(gòu)造(地洼)理論不斷研究得出在相同深度上逆斷層的應(yīng)力差最大,正斷充實、完善和發(fā)展,為大地構(gòu)造與成礦理論研究發(fā)揮層最小;對相同的應(yīng)力差,則有正斷層作用深度最更大的指導(dǎo)作用。大,逆斷層最小。對8=的特別情況,三種斷層應(yīng)力差的極限致謝:作者感謝中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所所長夏斌研究員的邀請來所進(jìn)行學(xué)術(shù)交流和科研合條件可簡化為同一表達(dá)式(om,-omn)≥apgz(1-A)(38)作。感謝楊心宜教授提議撰寫本文并給予不斷的關(guān)式中aF是與斷層類型有關(guān)的因子,A為孔隙流體;感謝邱亮斌副編審對撰寫本文的支持和鼓勵。(壓力)因子,即孔隙流體壓力與巖石靜壓力之比(A參考文P/pgz)。Om和σm代表最大和最小主壓應(yīng)力。中國煤化工般有R=σnn/σ-,因此斷層滑動的臨界條件取陳著重討論華夏古陸問CNMHG形式σmn≥RUmn,考慮最大應(yīng)力差時,該不等式即陳國達(dá).1959a地殼的第三基本構(gòu)造單元—地洼區(qū)科學(xué)表示為(am,-mn)≥(R-1)σmn。當(dāng)進(jìn)一步考慮通報,4(3)第1期陳勝早:殼-幔動力學(xué)與活化構(gòu)造(地洼)理論陳國達(dá).1959b.地臺活化區(qū)及其找礦意義,北京:地質(zhì)出版 Chen Shengzao.1990a. 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Main topics discussed here, purely from geophysicalviewpoints, involve the nature and physics of lithosphere, mantle rheology, gravity and isostasy, temperature of theEarth and heat transfer including heat conduction, advection and thermal convection. Key topics of practical significance in quantitative geotectonics are particularly studied, such as thermal stress, heat response time( thermal constant), horizontal and vertical crustal movements, potential energy and roles of plume, as well as crustal faulting.A physical and quantitative approach is followed in stating the problems and solutions, which is necessary for betterunderstanding and attacking some of the most difficult issues in mantle and crustal dynamics that is also an important component of the activated tectonics( Diwa)theory. Tectonic Processing and dynamic evolution of the litho-sphere ( crustobody, as termed by Chen Guoda) is caused by a combination of horizontal compressive and extensional)forces, associated with thermal movement in the mantle, and the vertical differential forces due to variationsof crustal thickness. Thermal stress is most likely associated with a short time scale (less than Maxwell time, say10 year)in which it may be released by brittle fracture or ductile relaxation of strain. Due to the non-renewablenature of thermal stress, its long term geotectonic role, with the mantle viscous time scale greater than Maxwelltime ) seems to be of uncertainty. Local and small scale mantle中國煤化工 ve mechanism of acti-vated tectonics( Diwa) that is worthy of further studyingCNMHGKeywords: crust-mantle dynamics; lithospheric physicsmantleand isostasy: Earth s temture and thermal transfer: activated tectonics