地核动力学、地幔动力学及核-幔动力学是随着天体地质学、高新探测技术、高温高压实验和计算机技术发展，获得天体动力学及丰富深部观测资料、实验数据和计算结果的基础上发展起来的。

地核动力学牵涉磁流体动力学，在这方面研究资料较少。Song等^[10]于1996年报道，从长期地震波资料分析，发现地球内核不均一，内核对称轴比地球旋转轴每年向东偏移1.1°，内核的转速比地球其他部分略快（1年将比地表对应点多转过19 km），而外核则看不出变化，说明内核相对外核运动。这个结果为核动力学以及地幔流动分析都提供了一个重要的约束。但核-幔是如何相互作用，它们之间物质和能量如何进行传递？这涉及到核-幔边界的研究。

核-幔边界是地球内部一个非常重要的边界，也是地球内部反差最强烈的边界。在核-幔边界顶部存在“D”层，其最显著的特点是半径方向上地震波速的不连续变化。由于核-幔边界之间的巨大温度差，下地幔底部肯定存在热边界层（TBIJ），这就使得不少学者认为“D”层所具有的特征是由于地幔底部的热边界层引起的，“D”层的低速是高温造成的，层内的不均匀亦是由温度分布的不均匀引起的。但是，刘亮明等^[11]根据“D”层内地震波速的特点和突发性变化，认为这不可能是仅仅由温度变化引起的，推断“D”层与上覆地幔之间可能存在化学上的显著差异，“D”层内亦可能存在显著的化学不均匀性。侯胃等^[12]也认为“D”层内可能存在化学分界层（CBIJ）。但核-幔边界的化学反应机制现在存在一定分歧，Ito等^[13]通过高温高压实验，发现在24 GPa和2550 ℃的条件下，硅酸盐的Si（地幔物质）溶解进入熔融铁（地核物质）中的量达2%。但Bochler等^[14]曾用实验证明钙钛矿（地幔物质）与铁（地核物质）之间的反应只有在少量水的情况下才能发生，在核-幔边界干的条件下不会发生。近来，Murakami等^[15]通过高温高压实验，证实“D”层存在后钙钛矿相。这一新成果对人们深入开展地球内部成分以及结构的研究具有重要意义，但这种矿物相变对板块构造运动有何影响，研究涉及甚少^[16]。而对于核-幔间热量传递，刘亮明等^[11]认为核-幔间热量传递对地幔动力学不可低估。外核内部热量的径向传递是通过对流机制进行，外核顶部向地幔底部传热则是通过传导机制进行，这种传热机制的转换是在核-幔边界的热边界层内进行。核-幔间的动量传递肯定存在，是通过核-幔耦合作用进行，但具体通过何种机制，还有待于更深入地研究。

以地震波研究为主要手段的地球物理方法对地球深部的勘查，肯定了岩石圈以下软流圈的存在，发现了上地幔中存在的物质不均一性。1963 年Wilson^[17]提出“热点”构造，1971年，Morgan^[18]提出地幔柱理论，1990年Campbell等^[19]模拟地幔柱对流实验取得成功后，地幔柱假说开始盛行。日本学者在地震层析和圈层界面方面进行了大量的研究，发展了幔柱构造体系。地幔中任何部位都可能存在某种形式的对流，这一点无需争论。问题是地幔是如何对流的？Anderson^[20]最早将核-幔间的化学反应与地幔柱的形成联系起来，认为地核化学反应还在继续，化学反应过程中上浮残余物可能对地幔柱的形成有贡献。地幔能不能对流，决定于地幔的物质、热结构及能源。Peltier^[21]对地幔对流研究进行了系统的总结，目前对地幔对流有不同认识，是全地幔对流还是双层对流？傅容珊等^[22]建立了与大地水准面异常相关的热动力学模型，认为地幔热力学过程是一个统一的过程，使用这些模型进行模拟的结果表明，在Rayleigh数加大时出现双层对流，因此认为对流在空间尺度上表现了多重性和复杂性，次一级对流的存在正是解决全地幔对流和双层对流的关键。叶正仁等^[23]利用地形、板块运动的速度等地表观测的资料，对全地幔对流进行数值模拟，得到较为满意的结果。解决地幔对流问题的一个关键是弄清670 km深处物质的性质，地幔对流的性质可因温度的升或降出现时间上的变化，地幔中很可能交替出现以双层地幔对流为主和以总体地幔对流为主的时期^[24]。关于地幔对流、地幔柱起源及其中物质上升、下降的过程及机制现阶段还不清晰，有待进一步深入研究。

通过以上事实表明，地核动力学、地幔动力学和核-幔动力学在近年来的研究中确实有了很大的进步，但由于受深部物质组成和物质化学反应、质量及能量传递等过程和机制约束，地球物理反演和高温高压实验存在的不确定性，实际资料积累不足，弄清地球深部的动力学还存在较多困难。

板块构造学说的提出和发展，使得全球性构造运动得到了较圆满的解释。当前热点问题是板块动力来源，是什么力使得巨大的板块进行着复杂的运动？有如下几种最主要的观点。

一类观点认为板块运动受地球自转控制，人们很早就认识到由于地球自转惯性能的作用，影响了大气环流和河流的流向，因而许多学者认为地球自转惯性能推动板块运动。此假说的致命弱点在于地球自转速度变化引起的构造应力值仅在几个帕，为实测地壳构造应力值（几十至上百兆帕）的百万分之一，这样小的应力完全不可能引起板块运动^{[1, 2]}。

另一类观点认为板块运动与热力、重力有关，如膨胀-收缩假说和重力失稳假说，但根据计算，地球膨胀速率约为0.025 mm/a，由于陨石撞击，地球在最近40亿年体积增加了1.8%，质量增加了六百分之一，不足以造成板块大规模水平运动^{[1, 2]}。

还有一类观点认为板块本身有关系的力使板块运动，如洋脊的推力、板块的负浮力、上涌物质的推力及海沟的吸力。对各种可能驱动力的定量估计是确定板块运动动力源的关键。Forsyth等^[25]比较了作用于板块上的各种力的相对大小后，认为俯冲带上的负浮力是板块运动的主要动力。但藏绍先^[26]考虑俯冲过程中温度、密度等物性参数随深度的变化，结合几种典型的俯冲带的不同俯冲速度、深度及板块厚度，计算了负浮力及对板块形成的拉应力，发现拉应力与俯冲深度、速度、板块厚度及俯冲的稳定状态有关，得到俯冲速度2~8 cm/a，板块厚度60~80 km 条件下，等效拉应力的范围为0.04~0.29 GPa。这比预料的应力值低很多，也不足以引起板块大规模运动。

当前最盛行的动力来源解释是地幔羽假说。地幔羽通常认为是一团相对热的、低密度的地幔，由于它具有浮力而可以上升。在地幔羽内，存在热流体上升运移现象，根据地震层析成像资料，地幔羽一般可来自670 km间断面或核幔边界。地幔羽驱动岩石圈板块运动的假说，强调由于地幔热流体的大量上升和地幔头部的上顶，在岩石圈底面造成局部熔融，岩浆向上侵位，引起岩石圈上部的放射状张裂，有时还可以使原来的一个岩石圈板块张裂成几个板块，由于岩浆的大量上涌就不断地推动了板块在水平方向上和朝四周扩张、裂开^{[1, 2]}。中生代前的地幔羽经常遇到证据被破坏或证据不足，公认程度不高。中生代以来的几个超级地幔羽证据比较多，如200 Ma北美洲、南美洲和非洲之间可能存在一个超级地幔羽^{[1, 2]}。地幔羽假说虽然在了解地球演化方面取得了进展，但还存在很多争论，如地幔羽位置与热点不对应，热点地区熔浆的高热流未得到确切的岩石学证据，有些地幔柱缺失代表“地幔柱柱头”的大火成岩省，而有些大火成岩省缺失与“地幔柱柱尾”有关的随时间变年轻的火山岩轨迹^[27]。但以宋晓东的研究为基础，万天丰^[1]认为由于存在固态内核转动较快的现象，在液态外核和固态地幔之间发生摩擦、产生旋涡，从而可能诱发地幔羽形成。地幔羽假说对板块水平运动的解释完全不依赖于地幔对流速度，跟过去所有的假说相比，显得更合理一些，然而中生代以前地幔羽尚存在资料不足，还远不能解释整个地质历史时期的岩石圈板块的所有运动变化，也不太适用于解释每隔几千万年板块运动方向发生突变的现象。

当前，陨石撞击地球受到重视，巨大陨石撞击时间周期性（太阳系穿越银道面（33±3）Ma）与地球演化周期性的关系十分密切。由于陨石撞击，在陨石坑附近产生巨大的质量亏损，为保持重力均衡，可诱发地幔物质的上涌，形成地幔羽和大规模的岩浆活动，从而派生出放射状和环状的张断裂，可推动板块向四周运动。实际上，陨石撞击和地幔羽假说并不矛盾，且可以起到互补的作用^[1]。

地球动力学涉及的范围远不止动力来源问题，如地球应力场的特点、地球动力形成机制和相互作用形式、动力演化及动力对地球运动的控制等都是地球动力学研究的主要内容，尤其是板块构造的动力学研究，与人类关系更为密切。这些问题的研究都离不开动力学来源的研究，地球动力来源问题的深入研究可能是解决这些问题的关键所在。

1）地球的动力来源研究是解决地球动力学的关键，而动力来源问题又受制于对地球物质的了解，尤其是深部物质组成、状态的详细研究，这有赖于岩石学、地球化学、地球物理、实验岩石学等学科的深入交叉、渗透。

2）地球的动力来源问题是否可以从能量角度研究？从具有放射性和矿物相转变等地球物质本身产生的能量，以及地外物质对地球的能量贡献方面考虑地球动力来源问题。

3）由于对地核了解的程度较低，地核对地球动力的贡献长期以来受关注程度不高，但宋晓东等^[10]的研究，已为这方面今后的发展提供了方向。

4）地球内部的层圈界面特征，物质和能量的交换是研究动力学的关键所在。

总之，在地球动力学研究过程中，现在困惑科学家的问题是地球深部物质组成、性质和状态的不确定，地球系统的开放性，地球状态的非平衡及地球动力学的非线性，导致了地球动力学研究的复杂性。这样一个复杂的问题，需要多学科深入交叉、渗透，开展深部地球物质研究，发展探测技术和高温高压实验技术，以系统性思维和复杂性思维不断进行探索。