2021, Vol. 41
Wegener[1]根据大西洋两岸陆缘的吻合形态提出了大陆漂移说，并基于古生物、地层、岩石、冰川等证据证明了南美洲、非洲、印度、澳大利亚与南极洲曾经是同一个大陆(冈瓦纳大陆)。20世纪中后期，随着深海钻探计划(DSDP)的实施，证明了海底扩张的存在，即遍及全球的海底巨型山脉——洋中脊为大洋的生长位置，洋壳的年龄随着远离洋中脊呈线性增加的趋势[2]，随后威尔逊和摩根提出了板块学说。然而大陆是如何漂移的、海底是如何扩张的、板块运动的动力机制是什么等一系列问题至今没有得到完善的、科学合理的解释，且一直桎梏着地质科学的顺利发展。欲解决这些问题，首先必须弄清以下几个关键点：1)板块运动的底界在哪里；2)板块运动的本质是什么，是海底扩张造成了大陆漂移，还是大陆漂移造成海底扩张，这个因果关系如果搞反了可能永远也找不到板块运动的动力源；3)板块运动的规律是什么，能够测量到的白垩纪以来大陆漂移的运动方向有没有规律、是怎样的规律；4)板块运动的动力源是什么。地球表面可以被认为是一个封闭的刚性岩石圈，而岩石圈的厚度为30~180 km[3]，因此板块运动的前提是必须有足够大的力使如此厚的洋壳岩石圈破碎并发生洲际规模的逆冲运动；而且，使长宽达到数千km的大陆进行几千甚至几万km的漂移需要巨大的动力或动能，什么动力或动能能达到这个量级，什么力与板块运动的规律相吻合？本文根据前人关于板块构造学说的研究证据，结合大洋年龄的分布规律、模拟实验及地转力理论的计算等对这些问题进行讨论。
1 大陆漂移的主动性与海底扩张的被动性板块运动主要表现为大陆漂移、海底扩张和大洋俯冲，欲研究三者的因果关系，首先必须了解板块运动的底界及大洋中脊的概念等问题，即洋中脊的应力性质、洋壳的生成与岩石圈的组成结构、转换断层的本质及俯冲带的分布规律和历史演化等。
1.1 板块运动底面的位置板块运动是固体大陆发生的全球规模的水平运动，一定存在一个移动的底面。
1) 康德拉面和莫霍面都是地震波波速迅速增加的岩性界面[4]，分别为硅铝质层、铁镁质层与超铁镁质层之间的界面。由于大陆主要由克拉通和造山带构成，地壳成分、结构千差万别，这2个面都是上下起伏、成分交织、固态相连的不规则复杂岩性界面，内部不可能存在长宽达数千km的板块运动滑动面。
2) 地下60~250 km的地幔上部，地震波波速明显下降，即软流圈，又称低速带。因地震波不易在液体中传播，使得波速减慢，据推测，这里的温度约为1 300 ℃，压力为3万个大气压，接近岩石的熔点，形成超铁镁塑性体。而软流圈之上相对坚硬的岩石圈层厚约60~120 km，为地震波高速带，包括全部的地壳和上地幔顶部，由花岗质岩、玄武质岩和超基性岩组成。固态岩石圈与近液态-塑性软流圈之间的区域是岩石圈受力后承受应力最薄弱的位置，阻力相对较小，尽管软流圈存在粘滞力，但相对固态刚性岩石圈而言，其抗力性最小。因此，即使岩石圈的底界是不规则的，如船底在海水上前进，不规则刚性体在塑-液体之上运动也是合理可行的。地球上部圈层的具体结构见文献[5]。
1.2 洋中脊特征及其力学性质现代大洋(太平洋、大西洋、印度洋、北冰洋和南大洋)皆发育洋中脊，除太平洋以外，洋中脊基本位于大洋的中部，通常高于两侧大洋盆地2 000~3 000 m，宽数百km至上千km不等，全球大洋的洋中脊甚至可连成一体(图 1)。正在生长发展期的洋中脊轴部为巨大的裂谷，亦称中央裂谷，且大西洋的洋中脊最为突出。中央裂谷的宽度一般为10~40 km，谷底可达数km，裂谷长度延伸数百km，谷底平均位于海平面以下2 750~4 570 m，与洋中脊两侧海山的高差一般大于1 800 m，属于一种巨大的地堑[6]。由于地堑是拉张应力的产物，而大陆裂谷和洋中脊皆具有地堑性质，那么由大陆裂谷发展而来的洋中脊一定是拉张应力的产物；根据威尔逊旋回理论，大洋是由大陆裂谷发展而来的，也就是由洋中脊增生演化而成，因此大洋亦应是拉张应力的产物。由此推断，所谓“海底扩张”实质是海底被拉伸后岩浆补位的增生扩张，但至今没有任何直接或间接证据证明由于岩浆的侵位推挤造成海底扩张。
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1-古北大西洋(Pz1)加里东俯冲碰撞造山带；2-亚洲洋(Pt2-P1)俯冲碰撞造山带；3-特提斯洋(Pz-Cz)俯冲碰撞造山带；4-古西太平洋(Pz-K1)俯冲带；5-太平洋(K-Cz)俯冲带；6-平移断层(箭头表示本盘运动方向)；7-洋中脊；8-大洋剖面位置；9-离极力造成的现代大陆运动趋势 图 1 世界大地构造简图 Fig. 1 Tectonic map of the world |
根据世界地质图[7]和洋壳年龄图(图 1)，可以解读出以下基本信息：
1) 各大洋的展布规律基本一致——洋中脊位于大洋中间(太平洋除外)，大洋地质体都是以洋中脊为中心向大陆方向由新到老对称发育的，反映大洋洋壳是由洋中脊演化而来，洋中脊是大洋的胚胎，且永远是最年轻的洋壳。
2) 太平洋洋中脊东侧的洋壳部分缺失或完全消失，反映洋中脊以东的新生代及以前形成的洋壳不同程度地俯冲消失于美洲大陆之下，现代北美洲大陆仰冲并覆在太平洋洋中脊之上，南美洲大陆南部亦仰冲并覆在南大西洋洋中脊之上。
3) 现代大洋的洋壳主体形成于白垩纪至第四纪，大洋中现存的最老洋壳一般不超过180 Ma——反映140 Ma前南北几千km宽的特提斯洋和东西几万km的古太平洋(泛大洋)绝大部分已经消亡，古洋壳俯冲至岩石圈之下的软流圈(上地幔)之中。
1.3.2 洋壳的被动产生与生长既然大陆漂移是岩石圈在软流圈之上的漂移，那么大陆拉开后形成的洋壳就是软流圈岩浆上侵喷发和结晶冷凝的产物。下面以大西洋剖面为例进行过程复原。
1) 大陆地壳被动拉张裂开，形成地堑式大陆裂谷、大陆裂谷型岩浆侵位和喷发(图 2(a))。
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图 2 大西洋生成、发展示意图 Fig. 2 Schematic diagram of the generation and development of the Atlantic Ocean |
2) 地壳继续拉张，海水进入裂谷，上地幔(软流圈)岩浆释压，从裂谷中心上侵喷溢冷凝形成初始洋中脊和洋壳——基性岩浆沿海底裂隙喷发形成枕状玄武岩；地壳停止拉张，停留在颈相上部的岩浆较快冷凝，形成辉绿岩墙；辉绿岩下面的岩浆随着地质年代的推移逐渐降温结晶堆积，形成堆积岩；堆积岩下面是比重更大的橄榄岩；在枕状玄武岩上面慢慢形成化学沉积，主要为深海(含放射虫)硅质岩(图 2(b))。
3) 地壳继续拉张和暂停，生成新的洋中脊和新的洋壳(图 2(c))。
4) 不断重复这一过程，直到形成现代洋中脊和现代洋壳(图 2(d))。
1.3.3 洋壳的成分结构从大洋的生长复原过程可以看出，洋壳的主体是由上地幔岩浆沿生长的洋中脊喷溢冷凝堆积结晶而成的，从上到下主要包括3个部分：1)上部深海沉积物(岩)；2)中部枕状玄武岩和席状辉绿岩墙；3)下-底部结晶的辉石-辉长堆积岩和超铁镁岩，也就是所谓的洋壳三位一体“蛇绿岩套”。
这种成分结构在冰岛出露有完整的洋壳剖面，深海钻探计划-大洋钻探计划-综合大洋钻探计划(DSDP-ODP-IODP)的钻探资料也证实了大洋地壳的3层结构[8]，其中(ODP-IODP)1256D钻孔穿过沉积层、熔岩层和辉绿岩墙层，打到了辉长岩。近年来，在世界各个陆内造山带中或多或少都能见到蛇绿混杂岩带中的古大洋残片[9-11]。完整的蛇绿岩(洋壳)剖面见文献[12]。
1.4 洋中脊转换断层的重新解释转换断层的定义为：一种横切大洋中脊的剪切断裂，由于断层活动与大洋中脊扩张同时进行，结果使水平错动仅发生在两端洋中脊的顶部之间，且水平位移的方向与两端洋中脊错动方向正好相反[4]。
1.4.1 洋中脊横截断裂纵观全球大洋地形图中的洋中脊可以发现，洋中脊上皆发育有密集的横截断裂，断裂走向垂直或近垂直于洋中脊走向，既有EW向也有NS向，还有NE向和NW向(图 3)。
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红线代表洋中脊上发育不同方向的横截断裂 图 3 海底地形图[13] Fig. 3 Submarine topographic map |
洋中脊是新大洋的胚胎或生长带，每个地质阶段由岩浆冷凝形成的洋壳都是平行洋中脊呈带状展布的，而带状展布的新生洋壳由于冷凝收缩一定会出现垂直洋中脊的陡立横截断裂。
1.4.3 横截断裂的性质横截断裂有2种情况(图 4)：1)没有错开洋中脊；2)错开洋中脊[13]。只有张裂隙、没有错开洋中脊的断裂一定不是转换断层。自转地球会产生离极力，造成不同厚度岩石圈产生不均匀的应力场，导致洋壳中的横截断裂产生平移断层，使洋中脊水平错开。
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图 4 洋中脊上发育的错开及没有错开洋中脊的横截断裂 Fig. 4 Transverse faults developed on the mid-ocean ridges |
大洋中错开洋中脊的断裂可出现以下几种情况：1)刚刚错开，大洋还没有继续生长，现在属于平移断层，当大洋拉张生长后则成为转换断层；2)之前是错开的，错开后经历了大洋拉张生长，即为转换断层；3)转换断层还可以再次被错开，并发生平移，且因大洋再次拉张生长而再次成为转换断层。
1.4.4 转换断层形成过程恢复大陆漂移造成海底扩张，海底扩张导致在洋中脊由岩浆冷凝生成的新的带状展布洋壳在冷凝成岩过程中发育垂直洋中脊的张裂隙——横截断裂，当洋壳受应力作用沿部分横截断裂发生平移时，该断层在大洋再次扩张生长的时候就成为转换断层(图 5)。
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图中，蓝色为早期形成的洋壳；绿色、黄绿色为晚期相继形成的洋壳；中心白色为洋中脊；红线为断裂；箭头为运动方向 图 5 洋中脊转换断层的形成过程 Fig. 5 Formation process of the mid-ocean ridge transform fault |
转换断层是洋中脊横截断裂在发生了平移断层的基础上，大洋拉张沿洋中脊扩张生长时，平移运动仅发生在断层两侧生长的洋中脊之间的一种现象。
1.5 洋壳的消亡——俯冲带俯冲带包括已经消亡的古俯冲带、近现代构造旋回正在发生的俯冲带及介于二者之间的俯冲带(图 1)。
大多数造山带都是古俯冲带，每个造山带都残留有古大洋残片(蛇绿岩)，如位于欧洲斯堪的纳维亚-爱尔兰和美洲阿巴拉契亚山脉的古北大西洋(Pz1)加里东俯冲碰撞造山带及横亘于欧亚之间和亚洲中部的亚洲洋(Pt2-P1)俯冲碰撞造山带等。
太平洋东缘和北缘的太平洋(K-Cz)俯冲带为白垩纪-新生代的近现代俯冲带，造成了太平洋洋中脊东侧洋壳的部分缺失或完全消失，洋中脊以东的新生代及以前生成的洋壳不同程度地俯冲消失于美洲大陆之下，现代北美洲大陆仰冲并覆在太平洋洋中脊之上，南美洲大陆南部亦仰冲并覆在南大洋洋中脊之上，美洲大陆断续地向西仰冲，已经造成前白垩纪EW向几万km的古太平洋洋壳基本上俯冲消亡。
特提斯洋(Pz-Cz)俯冲碰撞造山带和古西太平洋(Pz-K1)俯冲带介于古俯冲带和近现代俯冲带之间，其中特提斯洋(Pz-Cz)俯冲碰撞造山带大规模的俯冲碰撞主要发生在中三叠世、早白垩世和新生代；古西太平洋(Pz-K1)俯冲带大规模的俯冲碰撞主要发生在中三叠世、中侏罗世末期和早白垩世，近现代没有发生大规模俯冲事件，但仍处于活动状态[11]。
2 大陆漂移方向性分析根据古大洋年龄简图反推大陆漂移过程。首先剔除浅红色新生代洋壳(图 6(b))，使北美洲与欧亚大陆靠近并向北极靠拢，南美洲与非洲靠近，印度顺时针漂移回到非洲边上，澳大利亚还原至南极洲北侧；低纬度一带出现了新特提斯洋。
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红色带三角弧线为俯冲带位置，三角指向俯冲方向；红色双断线为洋中脊位置；红、绿和蓝色区域分别为新生代、白垩纪和前白垩纪洋壳；紫色箭头指示板块运动方向 图 6 白垩纪以来大陆漂移及大洋演化示意图 Fig. 6 Schematic diagram of plate motion and ocean evolution since the Cretaceous |
再剔除绿色晚白垩世洋壳(图 6(c))，北大西洋和北冰洋消失，北美洲与欧亚大陆相连并还原成北方劳亚大陆；南大西洋、印度洋、现代太平洋和南大洋消失，南美洲、非洲、印度与南极洲和澳大利亚拼合在一起，形成南方冈瓦纳大陆；在劳亚大陆与冈瓦纳大陆之间出现了新特提斯洋和古太平洋。
将图 6的漂移过程反过来演化，即为白垩纪以来的大陆漂移史——南美洲、非洲、印度和澳大利亚等大陆向北运动，北美洲和欧亚大陆向南运动，南北大陆相向运动的后果是压缩了新特提斯洋，致使新特提斯洋最终俯冲消亡，大陆碰撞造山，形成了特提斯(阿尔卑斯-喜马拉雅)造山域；同时南美洲等裂解北上的南方大陆与南极洲之间拉出了南大洋，北美洲与欧亚大陆北面拉出了北冰洋。南、北方大陆裂解向赤道运动的同时，靠西部的南美洲大陆和北美洲大陆同时向西挤压并仰冲于太平洋之上，使古太平洋俯冲消失殆尽；靠西侧的美洲大陆西移，造成其后的岩石圈普遍拉张，相继出现大西洋、印度洋和现代太平洋。
白垩纪以来南半球大陆(除南极洲外)公认向北运动，而少有人认为北半球大陆向南运动，实际上北冰洋就是欧亚、北美大陆向南分离运动的产物。
北方劳亚古陆于白垩纪与古近纪之交从北极开裂，欧亚大陆与北美洲大陆分裂并向低纬度方向离散移动，在其后形成不断扩大的北冰洋，从俄罗斯北部勒拿河口到格陵兰岛北侧，于北冰洋中心地带形成长约2 000 km、宽约200 km的北冰洋洋中脊，北冰洋洋中脊向南延伸与大西洋洋中脊相连[14](图 7)。北冰洋的演化大致可分为3个阶段：第1阶段(晚侏罗世-早白垩世)是加拿大海盆地扩张中心的形成与演化；第2阶段(晚白垩世-新生代早期)是巴芬-马卡罗夫扩张中心的形成与演化，在始新世停止活动；第3阶段(新生代)是Gakkel洋中脊的扩张，促使欧亚海盆形成[14]。
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图 7 北冰洋海岭、海盆分布 Fig. 7 Distribution of Arctic ocean ridges and basins |
地球自转产生的力统称为地转力，主要包括垂直自转轴的离心力(或向心力)、由离心力分解出的由地极指向赤道的离极力和远离地心的垂向力及NS向运动物体因旋转半径或旋转动能发生变化产生的同步力[15]。Wegener[1]提出的大陆漂移说认为地球自转产生了向赤道的离极力；而李四光[16]提出地球构造运动与地球自转相关，认为地球自转产生了离极力。
3.2 地转力实验 3.2.1 实验介绍将不锈钢空心球作为地球仪，将磁扣(为达到一定质量需粘上玻璃片)吸附在中高纬度处，开始自西向东旋转地球仪，当达到一定转速后，磁扣向赤道滑动，同时会向西运动。将每次停下来的点用红点标注，用曲线将起始点相连，形成离极运动轨迹(图 8)。
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图 8 地转力实验 Fig. 8 Geostrophic force experiment |
1) 自西向东旋转球体表面，高出前方地表的物体在转速、质量、磁吸力(重力)与摩擦力达到一定数值(离极力大于阻力)时，会从中高纬度处向赤道处移动。
2) 当摩擦力相对离极前的冲力足够小时，物体会从南半球越过赤道进入北半球。
3) 物体向赤道运动时一定会向西运动。
3.2.3 实验中的问题1) 球体直径太小(56 cm)，若要达到一定的线速度，则转速要快，但角速度太大又容易将磁扣甩飞。
2) 受现实重力作用的影响，当磁扣达到向下运动位置时，受重力加速度影响也容易被甩飞。
3) 磁扣与球面之间的摩擦力太大会被卡住不动，太小则会因重力作用而自然下落。
3.2.4 实验结论自转球体会产生离极力，造成球体表面物体从高纬度处向低纬度和西漂移。类比到地球，高处的大陆岩石圈受离极力作用可以在低处的大洋之上漂移，只不过大陆是作仰冲运动，初始力需要足够大。由于洋壳之上的运动面有海水的参与，阻力会减弱，加上摩擦力较小的蛇纹石化洋壳岩石一旦运动，没有阻挡或较大的阻力很难停止。
3.3 地转离极力半定量计算与南北向大陆漂移 3.3.1 地转离极力原理离极力F离=F向·sinα=mω2r·sinα= mω2R·cosα·sinα(式中，F向为向心力，α为纬度，m为质量，ω为角速度，R为地球半径，r=R·cosα为旋转半径)，是指向赤道的矢量力(图 9)。
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图中，绿线代表大陆；蓝线代表大洋；R为地球半径；r为旋转半径；α为纬度；F向为向心力；F离为离极力；F垂为垂向力 图 9 地转离极力造成大陆向赤道漂移示意图 Fig. 9 Schematic diagram of continental drift towards the equator caused by Earth's rotation departure pole force |
不同纬度板块产生的离极力大小不同，在中纬度(45°)地区最大，随着纬度的降低或升高逐渐变小，极点和赤道处为0。在地球自转过程中，中心位于中纬度附近的大陆离极力最大，当其前方为大洋时，最容易造成大洋屈服俯冲，如白垩纪时期冈瓦纳大陆的瓦解就是中心接近中纬度的一些大陆被甩离南极洲而向北漂移，造成特提斯洋的俯冲消亡；中心位于中纬度附近的欧亚大陆白垩纪以来脱离北极向南运动，与非洲-印度大陆碰撞，仍具有强大的向南运动的势能(图 1)；中心位于中纬度附近的北美洲大陆也在白垩纪以来脱离北极向南西运动，与南美洲大陆碰撞，并覆于太平洋洋中脊之上，巨大的离极力势能对其南西侧洋壳构成强大的威胁(图 1)；中心位于两极或赤道、接近赤道的低纬度附近的大陆离极力最小，相对稳定，如现代的南极洲、南美洲和澳大利亚。
质量与离极力的大小成正比，根据方剑[3]的重力反演，岩石圈厚度是不均匀的，大陆岩石圈厚度在110 km以上，最高达160~180 km，大洋岩石圈厚度一般在50 km左右，洋中脊最薄为30~40 km，同一纬度的大陆板块离极力是大洋板块的2~6倍[15]。当大陆和大洋基本处于相邻纬度时，二者在南北向上的离极力突变，且由于陆壳厚而洋壳薄，造成接触面积突然变小，压强突然增加，洋陆接触带成为应力集中地带，当接触带应力达到岩石屈服点造成岩石破碎时，洋陆接触带最终成为应力释放地带。当接触带近EW向展布时，挤压形成的俯冲带造成大洋板块俯冲消减运动，如消失的特提斯洋主体俯冲到欧亚大陆之下；当接触带斜向展布时则可能出现压扭或张扭构造形迹，造成洋陆边界处不规则的陆缘出现旋转位移现象，如亚洲与西太平洋交汇地带主体呈NE向展布(图 1)，由于欧亚大陆的SW向移动，与西太平洋界线地带发生了左行张扭活动，造成日本岛弧相对大陆的北移，同时造成朝鲜半岛、海南岛等岛屿发生左旋兼NE向移动[17]。
3.3.2 地转离极力的大小已知地球自转角速度为每天转1周，即每秒转0.000 072 72周，地球平均半径为6 371 km。
1) 假设大陆岩石圈厚度为100 km，岩石圈平均密度为3 000 kg/m3。根据计算，板块在不同纬度产生的离极力不同，其中中纬度处离极力最大，45°处地表 1 m2大陆岩石圈板块产生的离极力为5.05×106 N，其两侧30°和60°处皆为4.38×106 N，30°~60°之间平均为4.7×106 N[15]。
2) 以纬度45°分别计算不同厚度岩石圈的离极力可见，大陆岩石圈产生的离极力达到地面每m2板块为(5.05~9.10)×106 N，是大洋岩石圈(1.25~2.53)×106 N的2~6倍[15]。若大洋位于大陆前方，则必然会遭受大陆的强烈挤压。
3.3.3 地转离极力与岩石强度如此大的离极力作用能让固体岩石破碎，让大洋板块俯冲到大陆板块之下吗？
一般岩石的干抗压强度(水饱和抗压强度)为：1)砂岩65~251 MPa(18~246 MPa)；2)石灰岩85~207 MPa(48~189 MPa)；3)白云岩115 MPa(95 MPa)；4)凝灰岩62~179 MPa(33~154 MPa)；5)玄武岩106~291 MPa(102~152 MPa)；6)辉绿岩118~273 MPa(58~246 MPa)；7)花岗岩40~220 MPa(25~205 MPa)；8)闪长岩98~232 MPa(69~160 MPa)[18]。假如大陆板块处于纬度30°~60°之间，南北长2 500 km(如最小的大陆板块——澳大利亚和印度南北长皆为2 500 km左右)，岩石圈板块产生的离极力在地表按4.7×106 N计算，那么该大陆岩石圈产生的离极力在板块前缘1 m宽的岩石圈可以达到11.8×1012 N，按厚度100 km计算，可以产生118 MPa的压强，足以使一般的岩石破碎。考虑到该压强在洋陆接触带作用于大洋上的面积要缩小1/2，压强会增大一倍，而且如果是更大的大陆板块加上双向大陆挤压，产生的压强会更大，此时海洋下方由水饱和岩石(包括极易滑动破碎的蛇纹石化铁镁质和超铁镁质岩石)构成的洋壳将产生破裂，再加上破裂后裂隙中渗入的海水的润滑作用，大洋板块终将因无法承受水平挤压力而发生大规模的逆冲运动，除造成少部分洋壳仰冲到陆缘形成蛇绿混杂岩外，洋壳主体会俯冲进入软流圈或上地幔之中而消亡，其中蛇纹岩和海水在板块相对逆冲运动过程中起到了润滑及减少摩擦力的作用。
如白垩纪时期南方的非洲大陆主体从中纬度处开始北移，之后北方劳亚古陆也在北极裂解造成欧亚大陆南移，两个大陆之间的特提斯洋受到双向挤压，造成特提斯洋洋壳主体向欧亚大陆之下俯冲消减，直到相向运动的南北大陆碰撞造山形成特提斯造山域。此时由于质量巨大的大陆板块的前冲惯性作用，碰撞的应力更大，碰撞作用使地层在褶皱造山的同时，各种坚硬的岩石挤压破碎推覆，在结合带及其附近形成蛇绿构造混杂岩带、脆性和韧性断裂构造及岩浆活动和动力变质作用等。
3.4 地转同步力半定量计算与东西向板块运动 3.4.1 地转同步力驱使板块运动原理自转地球上的物体只要进行一定距离的NS向水平运动，就会产生EW向的力。
地转同步作用主要涉及2个物理公式：1)作匀速圆周运动的物体，线速度ν=ωr(ω代表角速度，r代表旋转半径)；2)动能Ek=0.5 mν2，动能与线速度和质量相关。
地球自转造成不同纬度处的旋转线速度不同，两极为0，赤道最大，约为465 m/s，在纬度30°和60°处转速分别为400 m/s和233 m/s。
大陆板块在向赤道移动的过程中，旋转半径逐渐增大，板块在高纬度处的旋转线速度较低，随着纬度的逐渐变小，旋转线速度逐渐增大，由于板块要求与自转地球同步(地转同步力)，但原本低速的板块已经跟不上转速，角速度变小，产生向西的能量或力，致使大陆板块向西挤压。当大陆西侧为大洋时，洋陆接触带成为应力集中地带，当接触带的应力达到岩石屈服点造成岩石破碎时，洋陆接触带最终成为应力释放带，造成岩石屈服、断裂破碎而发生俯冲运动。
地转同步力类似于地转偏向力或科氏力，都是指旋转体系中使运动物体发生偏转的一种力，但对于产生力的机理解释并不一样——科氏力是对旋转体系中进行直线运动的质点由于惯性产生偏移的一种描述；而同步力是地球或类似地球的旋转球体上由于质点发生纬向(NS向)或垂向(上下)运动造成旋转半径增加或减少而产生的EW向的力[15]。
3.4.2 地转同步力的大小地球旋转动能是EW向的，板块在不同纬度处具有不同的旋转动能，极点处为0，从极点向赤道逐渐增大，赤道的旋转动能最大，按大陆厚度约100 km、岩石圈平均密度为3 000 kg/m3计算，赤道处1 km2大陆岩石圈板块的旋转动能为3 220×1016 J[15]。
岩石圈板块从极点向赤道NS向每移动10°需要增加的东向旋转动能不同，中纬度处最大，质点分别从70°移动到60°、50°移动到40°和20°移动到10°，每km2大陆岩石圈板块需要增加东向的旋转动能分别为428×1016 J、559×1016 J和280×1016 J[15]，平均为422×1016 J。
以南美洲为例，南美洲面积为1.784×107 km2，假设其初始北缘为20°S、南缘为70°S，主体向北移动了10°，那么南美洲需要增加东向的水平能量为422×1016×1.784×107 J=7.53×1025 J。
根据能量守恒定律，增加如此巨大的EW向旋转能量才能保持角速度不变，这是无法满足的，只能使南美洲板块产生向西挤压东太平洋的力，最终造成洋陆接触带破裂，致使太平洋向南美洲之下俯冲消减，南美洲大陆向西漂移。
由于白垩纪以前EW向近30 000 km左右的泛大洋已经基本俯冲到美洲大陆之下，计算南美洲在无阻力情况下、140 Ma匀速水平运动30 000 km仅需1.2×105 J的动能(南美洲大陆面积为1.784×1013m2，假设平均厚度为105 m，比重为3 000 kg/m3，则南美洲质量(m)为5.34×1021 kg；假设南美洲向西运动距离(L)为30 000 km，经过时间(t)为140 Ma=1.4×108 a=4.4×1015 s，平均速度ν=L/t=(3×107)/(4.4×1015)=0.68×10-8 m/s=21.4 cm/a，需要的动能Ek=0.5 mν2=0.5×5.34×1021×(0.68×10-8)2=1.2×105 J)，能量相对很小，可见主要的能量用于逆冲和克服前进的阻力了。
而实际上，同时向北移动的大陆板块还有非洲和印度，而且向北移动的距离更大，同样产生巨大的西向能量，通过岩石圈将能量(或动量)传递给南美洲板块，致使南美洲相对于太平洋产生了更加强大的挤压而发生大规模的仰冲运动，导致EW向大于30 000 km的古太平洋板块俯冲殆尽。
4 板块运动现象与地转力相关性问题解答1) 离极力是指向赤道的力，为什么南美洲的小部分、非洲大部分和印度全部从南半球向北运动且越过赤道进入了北半球？
因为大陆板块的运动是有惯性的，质量越大惯性越大。根据离极力公式，赤道附近的离极力很小，通过赤道后大陆板块的前冲力大于相反的离极力，因而不会停止，只有前方与另一个大陆板块发生碰撞时才会停下来。
2) 古太平洋板块在白垩纪以来被挤压俯冲消亡，为什么白垩纪以来还有新太平洋产生，为什么被挤压俯冲的太平洋与大西洋和印度洋一样发育海底扩张？
因为地球是个闭合的球体，当某纬度范围NS向的洋陆接触带发生了EW向俯冲运动后，由于大陆向西仰冲运动，造成该纬度范围EW向的岩石圈大多处于松弛拉张状态，被俯冲的大洋板块亦不例外，其既是向西运动大陆前方被挤压俯冲的对象，也是向西运动大陆后方被拉伸的对象，同样会因拉伸而发生海底扩张。
3) Wegener提出的离极力作为大陆漂移的驱动力早已被许多研究者否定，还有必要继续研究吗？
有必要继续研究。Wegener及其他研究者没有找到合理的计算方法：1)前人认为大陆漂移或板块运动是硅铝层在硅镁层之上的运动，而不是岩石圈在软流圈上的运动；2)前人没有考虑纬度差异及大洋与大陆岩石圈的厚度差异会造成强大的离极力差；3)前人强调地球自转速度变化或潮汐力会产生EW向的力，没有发现板块NS向运动本身会产生更强大的同步力，而这却是造成板块EW向运动的关键。
5 结语1) 板块运动是固态岩石圈在近液态-塑性软流圈之上的运动，主体表现为大陆漂移、海底扩张和大洋俯冲，其中大陆漂移造成大陆的分裂和分离及大陆的靠近和碰撞；海底扩张表现为洋中脊的发育和转化为新生大洋；大洋俯冲表现为古大洋消亡并形成沟弧盆体系。
2) 洋中脊是大洋的胚胎，其形态特征能够反映海底扩张的应力状态。根据洋中脊为地堑式中央裂谷这一形态特征来看，大洋是拉张的产物，即因大陆分裂形成大陆裂谷→继续分离海水灌入形成雏形大洋→随着大陆相互远离海底沿洋中脊扩张生长出新的大洋，所以必须依据大陆漂移造成了海底被动扩张(而不是海底扩张造成了大陆漂移)这一结论再去研究分析板块运动的动力源问题。
3) 与板块运动动力源相关的另一个重要因素是大陆漂移运动的方向，根据世界地质图等洋壳年龄分布特征资料进行逆推，还原不同阶段洋陆展布状态可以看出，白垩纪以来南半球大陆分解并向北运动，北半球大陆分解向南运动，大陆在向低纬度处运动的过程中向西运动，这种大陆漂移的方向性特征与地球自转力作用的方向性特征完全吻合。
4) 根据模拟实验，在空心不锈钢球体的中高纬度表面吸附上具有一定质量的磁扣，旋转不锈钢球体，当达到一定转速(旋转形成的离极力大于磁吸力形成的阻力)时，物体就会向赤道处漂移，同时向西漂移。同理，地球上的大陆高出大洋，当中高纬度处的大陆自转离极力大于前方大洋阻力时，必然会造成大陆仰冲在大洋之上，也就是大陆在大洋之上漂移。根据离极力理论计算可知，离极作用使中高纬度处的大陆产生指向赤道的离极力，足以使其前方大洋破裂屈服，从而发生逆冲运动；而向赤道运动的大陆因旋转半径变大产生了强烈的向西的同步力，造成大陆西侧大洋破裂发生逆冲运动，造成大陆在向赤道运动的同时向西漂移。大陆漂移的本质就是大陆挤压大洋造成洋壳破裂逆冲，陆壳仰冲于洋壳之上，大陆前方的古大洋逐渐被俯冲消亡，最终与前方大陆碰撞造山合并成新的大陆。因为地球是个整体，由于大陆的前行造成其后方的岩石圈处于张裂状态，原大陆被拉张分解为2个或多个大陆，分裂的大陆之间沿洋中脊生长成新大洋。
5) 地转力包括地转离极力、地转垂向力和地转同步力，只要地球不停地自转下去，就会有地转力形成的地应力。由于纬度和岩石圈板块质量的不同产生的地转力不同，除可能继续造成板块运动外，还可能造成固体大陆或大洋内部地壳发生断裂，并在已有断裂上释放积累势能造成地震。
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