一 什是地球科學？

    地球科學是研究地球演變史（包括大氣圈、水圈、岩石圈、生物圈和日地空間）的基礎學科。它涵蓋了天文學，地質學、地理學、地球物理學、地球化學、大氣科學、遙感科學、海洋科學和空間物理學以及新的交叉學科等分支學科。係統性，綜合性和全麵性是地球科學有別於其他科學門類的顯著標誌。

    “地球科學””麵臨許多未解之謎：

    為什在東西方都有關於大洪水的傳說？

    為什會有“滄海桑田”的變化？

    為什會有周期性的冰河期？

    廣袤的黃土高原是怎樣形成的？

    四川盆地和塔木盆地的成因

    中國古代傳說中“九日並行”和“後翌射日”傳說的由來

    地球板塊運動的能量來自何方？

    地球磁場為什會反轉和消失？

    地球為什出現周期性的冰河時代？

    大地震為什呈現出地域和季節特征？

    北極星在古代和現代為什不是同一顆星？

    地球生命形式的兩次大爆發（寒武紀，白堊紀）的真實原因

    八大行星中為什隻有地球上存在液態水？

    高緯度地區為什也有石油和天然氣存儲？

    經過多年認真思考，研究分析，作者發現這些表麵上看起來沒有關係的問題，其實都存在邏輯聯係。中國有句俗語：上天容易入地難，現實的情況也正是這樣。人類真正麵臨的現實問題還是下列這些方麵：氣候變化問題，能源問題，環境問題，火山和地震等。雖然自20世紀以來。人們已經開始注意到上述問題對人類生存發展的重要性，但是有關的研究與人類對外太空的探索努力比較，卻處於薄弱地位。“地球科學”是當今中國在世界科學界最具備突破可能性的科學研究領域。 並且願意為此貢獻自己一份微薄的努力。

    二 地球板塊構造的成因及其劃分標準

    (本文係中科院《科學智慧火花》欄目獲獎文章)

    現代板塊構造理論是建立在“大陸漂移說”和”海底擴張說”基礎上的。

    “大陸漂移說”用地幔內部的熱對流運動來解釋板塊的形成和變化是很牽強的，它既不能進行科學驗證，也明顯違反基本的物理學原理和邏輯。

    首先，板塊之間的“下嵌”假設，是明顯違反重力原理的-----組成地殼的較輕矽鋁層和矽鎂層怎能夠下沉到比它重的地幔中去。其次，那個有名的拚圖說法，更是矛盾百出———為什其他大陸的輪廓不能拚接？第三，地磁學研究表明，采自不同大陸的岩芯，均顯示出南北磁場曾經多次發生顛倒的規律性特征，而根據“大陸漂移說”大陸板塊的漂移方向完全是隨機的。

    “海底擴張說”認為大西洋樣脊岩石年齡分布情況是海底擴張的證據，但對這樣現象的解釋並不具有邏輯合理性和必然性。

    根據本人提出的地球板塊成因假說，大西洋洋脊是由於地球體積和表麵積收縮形成的。由於大洋底部地殼很薄，這種擠壓應力不僅造成海底抬升形成洋脊，同時海伴隨著火山噴發。火山噴發出來岩槳冷卻以後變成岩漿岩。多次發生的上述過程必然形新舊岩石覆蓋，疊壓現象。隨著洋脊不斷抬升，新舊岩石自然呈現出岩齡越老離，離洋脊越遠的分布規律。

    綜上所述，大西洋洋脊是呼籲底部地殼內部擠壓抬升結果，洋脊兩側岩石年齡規律性分布，是不同年代海底火山噴發造成的。海洋底部屬於地殼的一個組成部分，所謂的海底擴張是部可能發生的。

    科學研究的本質要求，應該是透過事物表麵現象發現隱藏在現象後麵的本質。如果地球表麵和太陽係其他類地行星類都是固體岩石構成，沒有被海洋覆蓋大部分表麵，那“大陸漂移說”和“海底擴張說”肯定不會被人們接受。雖然作者認為魏格納提出的“大陸漂移說”假說不能成為科學理論，但因為他首先指出地殼不是一個整體，仍然是值得尊重的。

    應該客觀地承認，地球的外殼是由板塊拚接而成，而不是一個整體的判斷是正確的。但是地殼分裂成不同的板塊的真正原因是什呢？

    我們首先來討論為什地球表麵會形成板塊構造。

    在展開討論之前，有必要先對“板塊”和“亞板塊”給出定義。

    板塊——指構成地殼且相互之間存在縱向分界（裂縫）的岩漿岩圈層。它是一個和龜殼類似的結構體。這個圈層構成地球外殼（地殼），它包括陸地表麵和海洋底麵。根據地質勘探測定，這個圈層的厚度在海洋和陸地範圍是不同的。陸地板塊厚度一般在30-75千米之間；海洋底部板塊的厚度在7-10千米之間。一般認為其平均厚度大約為17千米。

    亞板塊——板塊內部形成的更小的地質單元。它和板塊同質，但區別在於它們之間的縱向分界並沒有貫穿到地幔，而隻是存在於板塊一定的深度。

    作者的觀點是：在地球誕生不久後的遠古時代，它灼熱的表麵開始冷卻，逐漸形成以矽鎂層和矽鋁層組成的玄武岩，花崗岩地殼。隨著地球體積的收縮，地殼的麵積也有所縮小，並且這個過程今天仍然在繼續進行中。地球的表麵積收縮，必然會造成地殼內部的擠壓。使得一部分地麵抬升，地殼變厚。並且由於這樣的收縮，地殼之間也會產生裂縫。這樣就形成了最初的板塊雛型。

    地球在漫長的地質年代之間，曾經多次遭受隕星（彗星或者是小行星）的撞擊。這樣的撞擊也是地殼分裂成不同板塊的重要原因。由於地殼同時受體積收縮應力和季節溫差應力，以及南北半球溫差應力的共同作用，故不同板塊的收縮程度也是不同的。相對而言，在收縮趨勢中也存在膨脹現象。

    作者在前麵提出地球板塊的成因有兩個：1、地球地殼在由熱變冷過程中的收縮應力；2、彗星對地球表麵的撞擊應力。

    我們先來談第一個成因。眾所周知，當地球從一個灼熱的星球逐漸冷卻，它的外殼也在逐漸形成和變硬而發生受縮現象。這種由於收縮產生的應力是巨大的，完全可以把原來完整的地球表麵擠裂而形成板塊，形成巨大的山脈（如歐洲的阿爾卑斯山脈，亞洲的喜馬拉雅山脈），甚至將整個大陸抬升數百米（如非洲大陸，澳大利亞大陸）。而地球深處的岩漿則會及時地填補這些由於溫度應力而形成的板塊之間的裂縫這就是火山噴發的原因。

    作者通過研究發現，非洲大陸和澳大利亞大陸基本沒有明顯的擠壓斷裂痕跡。它們的地貌特征是原始古老的，屬於板塊之間緩慢擠壓抬升的結果。這個地質特征可以用它們被海洋包圍的地理特征加以解釋。大家都知道，海洋溫度的季節變化比陸地溫度的季節變化小很多，因此所在板塊的溫差變形也比陸地板塊小，兩個大陸上麵也基本沒有火山和地震活動，

    當然也不能把問題簡單化。地球上麵不少地質現象應該是冰河作用和彗星撞擊雙重作用的產物。如美洲西岸的安第斯山脈則主要是彗星撞擊太平洋板塊擠壓形成的。北美洲著名的尤卡利半島和墨西哥灣也是由於彗星撞擊而形成的。類似這樣的彗星撞擊痕跡還有中國的四川盆地和塔木盆地等。而北冰洋則是彗星撞擊和多次冰川刻蝕雙重作用的結果。

    和太陽係其他行星一樣，地球曾經，並且會繼續遭受進入太陽引力範圍的彗星的撞擊。這樣的撞擊在太陽係類地行星和衛星的表麵，都留下了明顯的痕跡。如月球，水星，土衛6上的環型山等。不同之處在於這些行星沒有海洋，沒有經曆過冰河時代的刻蝕作用。所以這些撞擊痕跡能夠完整保留至今。而地球表麵由於多次冰河時代的刻蝕，絕大部分撞擊痕跡已經模糊不清了。唯一能夠證明這些天地大碰撞確實曾經發生的證據，就是部分地球板塊之間的裂縫（如環太平洋火山地震帶等）。

    作者認為，比較科學合理的板塊劃分標準，應該是地殼的裂縫分布帶。而這些裂縫分布帶一般而言，也就應該是地震和火山帶。比如環太平洋火山地震帶就是太平洋板塊和其他板塊的分界。

    從這樣的思路出發，對歐亞板塊完全可以進行重新劃分。按照世界火山地震分布圖，我們可以斷定：青藏高原和中國大陸應該是相對獨立的板塊。而在這些板塊內部也還存在亞板塊，比如中國大陸內的的塔木盆地亞亞板塊，四川盆地亞板塊，渤海灣亞板塊等。北美板邊緣的科克斯亞板塊等。

    綜上所述，應該肯定地球板塊構造運動產生的基本動力是地球表麵總的收縮應力。如果地球表麵積縮小1/10000，則會引起巨大的擠壓和抬升作用，足以把一塊大陸抬升數千米（例如青藏高原的形成）。因此，地球板塊不是在漂移而是在相互擠壓和抬升。當然，由於地球板塊相互擠壓形成的地質地貌變化一般是很緩慢的，所以我們在短時期內很難察覺。由於地球體積收縮和岩石溫差作用引起的地球板塊之間的這種擠壓變形，現在仍然在進行著。這既是地球造山運動的基本動力來源，同時也是造成地震的主要原因------緩慢的擠壓抬升形成山脈；瞬間劇烈的擠壓斷裂則產生地震。

    最後，作者鄭重聲明：本人提出的地球板塊成因及其劃分標準，隻是一種新的科學假說。雖然作者認為該假說和建立在“大陸漂移說”“海底擴張說”基礎上的現代主流板塊理論比較，更接近客觀事實 ，更符合基本的物理學定理，是一種建立在地質學事實和物理學原理之上的邏輯推理結果。但在定量分析論證方麵，還存在一定暇疵。希望能夠得到相關專業學科的專家教授的批評指正。

    三“金釘子”的意義

    最近央視10頻道《地理中國》播出了“尋找金釘子”。這是一個關於如何確定地質學年代分界線的話題。