地壳运动原因探讨
地球的外层为地壳，分为硅镁层和硅铝层，所谓的地壳运动主要指的是硅铝层的地壳发生运动，当然有时也会牵及硅镁层的变化。地球是个球体，但并不是严格意义上的圆球，而且，随着地壳运动的发展，地球的形态也会发生变异，只是这种变化十分缓慢，只有通过亿万年的积累，才能体现得出来。而地壳的变动则比地球形态的变动要敏感的多，更容易为人们观察和感受到。
地壳是怎样运动的？长期以来，我国的地质学家们对地壳运动的方式进行了热烈的讨论。以黄汲清先生［8］为代表的传统地质学认为，地壳是垂直运动的。正是地壳的垂直沉降，才形成了一层层的地层：地壳的垂直上隆，才形成了山脉，成为陆源剥蚀区，成为沉积物的供应地；地壳沉降，形成地槽，成为沉积区；地槽回返，褶皱隆起，形成山脉。黄汲清先生在传统的地质学的基础上，提出了多旋回理论，他以秦岭地质构造为例，地壳是多次沉降、多次回返隆起成山的。李四光教授创立了地质力学［3］［4］，认为地壳是水平运动的，垂直运动和水平运动相比，仅仅是千分之几的比例，是微不足道的。张伯声教授创立了地壳波浪镶嵌理论［9］，则认为并不存在纯粹的垂直运动，也不存在纯粹的水平运动，波动是宇宙间最普遍、最根本的运动形成，一切自然的、物理的、化学的、生物的和社会的变动都采用波动的形式。地壳也是以波浪的形式运动的。地壳运动中的每个点，都既包含了垂直运动，又包含了水平运动，都可以分解成垂直运动和水平运动两个方面。
传统地质学在20世纪60年代以前，一直在我国地质界占据着领导地位。60年代后，随着地质力学的兴起，传统地质学受到很多的批评，但经过几十年的积淀，传统地质学并没有被废弃，仍然强有力地昂立着。究其原因，是因为传统地质学有层序的概念，有地质发展史的概念，而这又是建立在以古生物学为依据的地层学的基础上的。传统地质学还有区域地质的概念，从而区分不同地区的地质构造特征及构造发展史。地质力学虽然在构造形迹的研究上达到了登峰造极的境界，但是缺乏地质发展史的概念。这并不是说，地质力学不承认地层学的认识，而是说地质力学没有把构造形迹形成的过程和地层形成的过程统一起来，不能用地质力学阐述中国地质构造形成发展的历史。因此，广大地质工作者就必须沿用传统地质学的认识，去看待地史上的地质事件和地质构造。地壳波浪镶嵌理论形成相对较晚，正式作为一种构造地质理论提出，是在20世纪50年代末期。虽然它对地壳运动的方式有独到的见解，但由于这种理论主要只限于西北地区，没有完全进入中原，且更重要的是和地质力学一样，它只着重于构造形式，尤其是断层组合形式的研究，缺少构造发展史的概念，无法用地壳波浪镶嵌的理论阐述中国构造发展过程。传统地质学虽然在20世纪七八十年代受到地质力学的严厉批评，但批而不倒。因为地台、地槽之说已被批得站不住脚了，就用板块代替地台，用造山带代替地槽，重新占据地质界的主导地位。
以上三种构造地质理论提出以后，一直在中国流行，说明每种理论都有其合理的一面，但它们又互相矛盾，互相争论，说明各自又有不足之处。正是这种不同构造地质理论的争论，才推动了构造地质学的发展。这些构造地质理论的争论，从20世纪以来，已有七八十年的历史，不能再如此无休止地争论下去了。构造地质学的发展，国民经济的发展，呼吁着更高层次上的统一。本书就是吸取传统地质学、地质力学和地壳波浪镶嵌理论的精华，尝试着综合成板块构造理论，抛砖引玉，供广大地质工作者讨论和完善。
关于地壳运动的原因，地质力学认为是地球自转离心力的水平力推动地壳运动的［3］［4］。地球自转离心力的水平分力和角动量守恒定律的综合作用，决定了地壳运动和地球形态的变化，角动量守恒定律有如调节阀。在地球自转加速时，离心力的水平分力推动地壳涌向赤道，赤道膨胀，地球趋向球形。当赤道膨胀到一定程度时，角动量守恒定律就会产生制动效应，使地球自转速度减缓，于是地壳物质又从赤道向两极回返，地球缩小。当地球缩小到一定程度后，角动量守恒定律又会发生作用，促使地球自转加快，地壳物质又从两极涌向赤道，地球又膨胀成为球体，如此不断地循环变化。
按照地质力学的理论，地壳板块是不可能越过赤道，从这个半球移动到另一个半球去的，但是实际情况并非如此。以扬子板块为例，晚古生代初从南半球的冈瓦纳大板块上分离出来，向北移动，二叠纪时到了赤道附近，并与华北板块以特提斯海相隔。早三叠世末，扬子板块越过赤道，关闭了古特提斯海，在北半球与华北板块碰撞对接，至今仍处在北半球。用地质力学的理论，无法解释扬子板块从南半球移动到北半球的这种地质现象。
实际上，地球的形态是波动的：一个时期北半球大、南半球小，大部分陆壳集中到北半球；一个时期又南半球大、北半球小，大部分陆壳都集中到南半球。地球的形态在地史上就是南北半球大小波动变化的。从目前已有的地质资料看，晚元古代时是北半球大、南半球小，大部分陆壳都集中在北半球，到了早古生代末，南半球大、北半球小，大部分陆壳集中在南半球，现在又成了北半球大、南半球小，大部分陆壳又都集中到北半球。这是地史上的事实，是已被大量的地质资料所证实的，是不容怀疑、不容否定的。地球南北半球大小的波动变化，并不是简单的垂直变化，不是增大的半球发生膨胀，变小的半球发生收缩，而是通过地壳板块的移动来实现的。地壳板块的移动，就是地壳的运动，是地球南北半球大小波动的需要。
地球南北半球大小的波动变化，只是地球形态变化的一种，地球还有另一种形态的变化。从物理学的角度看，任何物体，膨胀到最大时为球形，收缩到最小时为四面体。地球也不例外，也遵循从球体到四面体，又从四面体到球体的变化。地球这种胀缩的波动变化，是受角动量守恒定律的制约的。当地球加速旋转时，赤道膨胀，赤道膨胀到最大时，地球趋向球形，然后受到角动量守恒定律的制约，地球旋转速度减缓，地球收缩。当地球收缩到最小时，趋向形成四面体，角动量守恒定律又发生作用，地球自转又会加速，地球赤道又会膨胀。现在，地球正处在减速旋转、形成四面体的过程中，北冰洋、太平洋、大西洋和印度洋组成了地球四面体的四个面，而大陆则构成了四面体的棱边，这是一个底面朝北的早古生代地球四面体。
这和地质力学有所不同。地质力学认为地球减速旋转，地壳物质向两极回返，地球收缩。地球收缩到最小时的形态，地质力学没有说明，但推测应该是个圆柱体。板块构造理论认为地球收缩到最小时是个四面体，为了形成四面体，地壳板块必须越过赤道，地球才能一个半球大、一个半球小，才能构成四面体。不过必须强调的是，这个四面体不是一直是底面朝南或底面朝北的四面体，而是底面朝南四面体与底面朝北四面体周期变化的。为什么会产生这种底面朝南和底面朝北的地球四面体的变化呢？目前还没有确切的释义，不过，都趋向于认为是基于地球随太阳系在银河系中旋转而产生的变化。银河系旋转一周2亿年，震旦纪早古生代都是2亿年左右，和银河系旋转一周的时间相当，所以这种推测有一定的合理性。
但是，现在地球四面体还只是个轮廓，还不完善，尚未最终形成，表现在四个面的大小还不均衡，太平洋太大，印度洋太小，尚未撕开欧亚大陆向北延伸，与北冰洋连接，南美洲尚未与北美洲紧密相连，非洲与欧洲之间还隔着地中海，而太平洋与印度洋之间的棱边还只形成了一半，印支半岛向南尚未与澳大利亚连接。只有当地球四面体形成得较为完善时，才是地球收缩到最小时。
地球南北半球大小的波动变化，地球球体与四面体的波动变化，不是对立的，而是统一的，有机联系的，同时进行的。从地球由北半球大、南半球小，变为南半球大、北半球小，又变为北半球大、南半球小的一个变化周期中，地球共经历了两次旋转加速，两次旋转减速，赤道两次膨胀到最大，地球成为球体，又两次收缩，两次形成四面体，只不过一次是底面朝南的四面体，一次是底面朝北的四面体。
早古生代末，形成的是底面朝南的晚古生代地球四面体。现在地质界把冈瓦纳大陆看作是南半球的一个庞大的板块，而不认为当时的地球是一个底面朝南的晚古生代地球四面体。当时南极洲并不存在，应当为南冰洋，所谓的冈瓦纳大陆只不过是南冰洋周边的大陆，就像现在的欧亚大陆和北美大陆，环列于北冰洋周围一样。由于冈瓦纳大陆的解体，当时四面体的古地理形态已难于恢复。但早古生代后期，华北、扬子和华夏三个板块连成一体，并与冈瓦纳大板块相接，华北板块大部仍处在北半球，显示出底面朝南的晚古生代地球四面体的一条棱边的大概面貌。冈瓦纳大板块的解体，是地球旋转速度加快的结果。泥盆纪初，由于地球自转速度加快，连成一体的华夏、扬子和华北板块从冈瓦纳大板块上分离出来向北移动。二叠纪，大部分大陆板块都集中在赤道附近，特提斯海横列于赤道，扬子板块与华北板块也以特提斯海相隔。此时应是地球自转速度最大时，也是赤道膨胀到最大时。
早三叠世末，扬子板块越过赤道与华北板块碰撞对接，关闭了古特提斯海。此后，地球自转速度开始减缓，地球开始收缩，赤道缩小，底面朝北的早古生代地球四面体逐渐形成。从早古生代末南半球大、北半球小，到现在北半球大、南半球小，地球正好经历了从底面朝南的地球四面体到底面朝北的地球四面体的变化过程，经历了自转加速、赤道膨胀，又减速、地球收缩成四面体的过程。这说明地球南北半球大小波动与地球球体、四面体的波动，地球自转速度大小变化的波动是一致的，都受到了角动量守恒定律的制约。
底面朝南的晚古生代地球四面体确立后，地球自转加速，赤道逐渐膨胀，到赤道膨胀到最大的过程，就是底面朝南四面体离析、解体的过程。这时大陆板块受到的作用力主要是由南向北的力。当赤道膨胀到最大，地球自转减速，开始收缩以后，大陆板块纷纷向北移动，一些板块越过赤道，向北半球移动并形成底面朝北的地球四面体。在此过程中，大陆板块受到三种力的作用。北纬60°以北的地壳板块受到的由北向南的张应力作用，形成北冰洋，因此在北冰洋周边有环状张裂存在。北纬60°以南，尤其是低纬度的大陆板块受到两种力的作用，一种是继续由南向北移动的力，另一种是地球收缩，太平洋、大西洋、印度洋形成，使大陆板块分别向西和向东移动的力。四大洋实际上是四个巨大的张裂带，是地球上最宏伟的地质构造。
地壳板块为什么会移动？西方地质学家认为，是地幔对流推动了地壳板块移动的。地幔是怎样流动的，至今谁也绘不出地幔流动图来。虽然如此，因为一直提不出板块不是地幔对流推动的反证来，地幔对流推动地壳板块移动，就被作为真理保留下来了。但地壳板块的移动是否真的是由地幔对流推动的呢？深入研究，就会得出相反的结论。
地球是太阳系中的一颗行星，太阳系中各大行星环绕太阳旋转，它们环绕太阳旋转的基准面即为黄道面。地球环绕太阳旋转时，地球旋转轴并不是垂直于黄道面的。如果地轴垂直于黄道面，则地球在围绕太阳旋转时就不会有四季的变化了。正因为地球的旋转轴是与黄道面斜交的，地球才有四季的变化，太阳直射到地球上的地域会在赤道南北两侧摆动。夏季回归线在北半球，冬季回归线在南半球。数十亿年来，地轴与黄道面之间一直保持着这个斜度基本不变。也就是说，地球赤道面与黄道面的交角，46亿年来一直是保持不变的。虽然从不同板块上测得的各个地史时期的磁极是变化的，这只是因为板块在多次移动中发生了旋转造成的，并不足以证明地球磁极发生过转移。
这就产生了一个问题，地球的形态是南北半球大小波动变化的，一个时期北半球大、南半球小，一个时期又南半球大、北半球小，那么，地球形态的南北半球大小的波动，为什么不会破坏地球的平衡，地球旋转轴与黄道面的交角为什么会始终保持不变呢？当大部分地壳板块集中到了北半球，北半球变大，应当更重，如果地壳板块的移动是地幔对流推动的，则地幔也流向了北半球，北半球就会变得非常重，地轴就应当向北倾倒，与黄道面平行。为什么这样的情况没有发生呢？原因就是当地壳板块集中到了北半球，北半球增大时，地幔就会相应流向南半球。由于地幔的密度比地壳的密度大得多，只要不多的地幔流向南半球，就足以使地球得到平衡，从而确保地球的旋转轴与黄道面的交角保持不变，因而地球能够一年四季不断演变，南北回归线一直存在。由于地幔的流动方向与地壳板块的移动方向是相反的，因此地壳板块的移动不可能是地幔的流动造成的。地幔对流推动地壳板块移动的说法是不对的，地壳板块的移动应当是由于地球南北半球形态大小波动的需要造成的。而地壳南北半球形态大小的波动，应该是地球随太阳系在银河系中旋转而导致的。
中国有些地质学家用物探的方法，测得喜马拉雅、冈底斯等板块下的地幔是向北流动的，因而认为是地幔的北流推动了喜马拉雅、冈底斯等板块的北移。其实这是本末倒置了，船在水面航行，必然带动贴近船底的水随之作同向运动，何况板块的底部是凹凸不平的，就如划船，是桨推动水体作同向运动，而不是水体推动桨作运动。应该是喜马拉雅、冈底斯板块的北移带动其底下的地幔北移，而不是地幔推动板块北移。应该测定更深处的地幔流向，才能说明问题。