摘要：大陆动力学是在当代板块构造新的发展基础上提出的重要科学问题和研究领域。它从大陆尺度研究大陆形成演化和动力学机制等基本问题，其核心是把大陆作为一个独立的动力学系统来研究，通过研究大陆形成过程和演化历史等各种基本问题来阐明大陆与整个地球系统的相互作用。这里强调的是把大陆的研究放到演化的视野上来观察和认识。地球最早的物质以及之后的演化都记录在大陆岩石上，因此，大陆的物质演化无疑是解开大陆动力学之谜的基础。在国家自然科学基金委员会中国科学院学部联合专项基金项目“板块构造与大陆动力学发展战略研究”的支持下，提出了大陆动力学的物质演化研究方向与思路。

关键词：大陆动力学；板块构造；岩石学；演化；地壳；花岗岩；地热梯度；洋陆转换带

中图分类号：P311.2文献标志码：A

0引言

板块构造是20世纪人类最重要的自然科学理论贡献之一，并迅速成为地球科学的主流理论。板块构造很好地解释了大洋问题，较合理地解释了洋陆过渡带，但是在解释大陆问题时遇到困难，有人称之为“板块难以登陆”。大陆动力学（Continental Dynamics）是1989年在美国地质文献中出现的新名词，是在当代板块构造新的发展基础上提出的重要科学问题和研究领域。大陆动力学从大陆尺度研究大陆形成演化和动力学机制等基本问题，其核心是把大陆作为一个独立的动力学系统来研究，它通过研究大陆形成过程和演化历史等各种基本问题，阐明大陆与整个地球系统是如何相互作用的。

为了更好地研究大陆动力学，2012年中国科学院学部与国家自然科学基金委员会联合设立了由张国伟院士和杨文采院士负责的“板块构造与大陆动力学”学科发展战略研究项目。翟明国院士是该项目岩石与地球化学组的负责人，本文即是该项目的一部分研究成果。

1总体描述

（1）岩石是大陆演化的物质记录，记录了大陆的起源、过程、变化和现状。地球化学和同位素年代学是大陆物质演化研究的重要手段，是现代分析测试技术与地球科学融合交叉的范例之一。岩石学以及地球化学与构造地质学、地史学（含地层古生物）、地球物理学的结合，使得地球科学家们从成分、状态、时间、空间等多维尺度进行大陆演化的动态变化体系研究成为可能。

（2）固体地球圈层的物质演化研究明确地显示出大陆演化的时控性与不可逆性。经典地质律条“将今论古”的“论”字将不再是简单的“类比”，而应强调比较学的科学内涵，现在的比较学研究虽然是初步的，但已经前瞻性地观察到大陆和地球从“生”到“死”的演化特征及其不可逆转的发展规律。

（3）现代地球观指导下的大陆物质演化研究有可能进一步揭示大陆自身的演化以及和海洋协同演化的奥秘。以花岗岩类的物质演化和变质温压体系的时代差异入手，探寻大陆从古到今演化的动力学历程，探讨大陆内部的运动以及陆壳物质/结构的变化是否受控（继承）于大陆形成以来的固体大陆岩石圈体系，分析发生在现代板块边缘或洋陆转换带的构造作用对大陆的影响与改造的方式。这些研究是破解“板块登陆”难题的钥匙。

（4）固体地球科学（特别是大陆地质科学）研究的是人类居住和赖以生存的地球大陆圈层，它的实践性和综合性是其他任何自然科学都不能比拟的。大数据时代给大陆地质的研究带来巨大冲击、挑战和空前机遇。

2重要研究方向

2.1大陆物质成分演化

虽然一直存在“先有洋，还是先有陆”的争论，但是目前地球上发现的最古老地壳物质和岩石都是陆壳的。大陆的物质成分有从富钠质到富钾质陆壳的鲜明运动轨迹和发展历史，显示了陆壳成熟化的多阶段过程。很明显，陆壳的形成、生长、稳定化和后来的洋陆相互作用记录的海陆变迁是大陆演化乃至地球演化的核心内容。

2.2大陆热体制演化

地球早期是炽热的星球已经没有大的争议，地球随着放射性物质的衰变必将成为冷却的类月星球。地球热体制的演变伴随着地球固体圈层的物质分异状态、大陆岩石类型组合的变化。地球热状态决定了不同深度地壳蠕变和刚性特征，必然决定了它们的运动方式和运动规律。现代岩石学已经能够利用岩浆岩和深俯冲捕获的深部岩石探针，以及利用变质岩的变质历史来解读不同地质时期、不同深度地壳和岩石圈地幔的热状态。

2.3大陆构造演化

大陆物质成分以及热体制的演化无疑为解开大陆构造机制演化难题奠定了根基。从陆核形成到巨量陆壳生长和克拉通化，再到现代刚性洋陆体制，大陆经历了前板块构造、初始板块构造、现代板块构造，也必将在未来走向后板块构造。地质历史上不同构造体制的动力学机制、板块构造的起始时间、板块构造对原有构造体制（大陆内部）的影响、是否存在大洋和大陆各自的支配性构造体制以及洋陆转换带的构造模型，都是大陆构造演化的重要课题。

3关键科学问题

3.1陆壳起源问题

（1）初始陆壳与古陆核：地球上最古老的岩石；初始地壳的形成时代；先有洋，还是先有陆；早期大洋的成分与状态。

（2）早期陆壳的物质成分：月球斜长岩与早期岩浆分异事件的启示；英云闪长岩奥长花岗岩花岗闪长岩（Tonalitetrondhejmitegranodiorite，简称TTG）岩浆与成因；TTG片麻岩随时代的成分差异与原因；晚太古代巨量陆壳增生事件。

（3）早期陆壳的生长方式与稳定化：多期幕式陆壳生长；绿岩带与高级区；克拉通化与大陆岩石圈形成；太古宙/元古宙界限的地质意义；由钠质到钾质的陆壳成熟化。

（4）大陆地幔演化及壳幔相互作用：硅酸盐地球与岩浆海；前寒武纪大陆地幔地球化学；大陆地幔与大洋地幔的成分差异；克拉通型地幔与下地壳耦合；大陆地幔随地质时代的差异与演化。

3.2大陆热状态与热体制

（1）地热梯度与地壳厚度：早期热状态；地热梯度随时代的变化规律；早期地壳厚度与结构；克拉通岩石圈的不稳定和减薄机制。