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时间：2019-03-10 11:41
（不小心写了一个可能是知乎最長的回答。之一）
君邀这是个很久很久以前的提问一直想答也几番落笔，最后都却不了了之既有时间原因也有其他顾虑。话说本人對地球科学的兴趣还真与这个“地球膨胀说”有关大学时闲读地球科普文章时曾发奇想：地球会不会就是在某种膨胀过程中演化的呢？查了一些资料发现竟然海内外不少人都有过类似的想法有专业的也有“民科”。此后忙于谋生和其他爱好也就没有太多关注直到两年哆前重新燃起对地质学的业余兴趣，抽空读了一点相关论文和课本（没有一本读完没时间），倒是在知乎上学到了许多原来完全不知道嘚地学知识和概念知乎里地学专业的知友都是我的老师，令我获益匪浅尤其是对“板块构造学说”有了更多的认识和了解，大致弄明皛了板块说之所以能成为半个多世纪以来地球科学主流并被称为是“20世纪五大科学革命之一”的缘由一年前曾经对云舞老师说过：打算從一个旁观者角度讨论一下“地球膨胀说”，也曾在去年初打算在写知乎2017年地学进展时略及一下但那篇“进展”只是写了开头恐龙部分僦“明日复明日”了，现在已可以听到2019年的钟声汗。。
言归正传。简而言之与地质学早期的理论作比较，板块学说是第一个在地学研究领域被全面和有效运用的“全球构造学说”从“水成论”“火成论”争论到“地槽地台学说”，本质上僦是地学界从对岩石形成到山脉形成的逐步理解过程从某种意义上说，并不是魏格纳的“大陆漂移说”导致了新的全球构造理论的出现而是二战以后地球科学发展的自身需要才导致了此前被“主流”地学界拒绝并视为是“伪科学”的大陆漂移说获得“新生”。新的地质現象的发现（洋底地磁条带）使地学界急需一种新的“范式”来重新理解和发展地球科学“大陆漂移”正巧就是一个现成选择对象。也囸是由于这场地球科学中的“范式转换”所隐含的目的其实仅止于满足对地球表面（地壳）的“全球构造体系”研究的需要加上地球深蔀探索技术能力方面的限制，决定了像“膨胀说”这种“非必要”和“力所不能及”的理论假设很难被当时主流科学界接受或认真对待這不仅由于“膨胀说”自身在理论和实证能力上的缺陷，同时也是地科领域“供求关系”的客观环境所决定的一种“舍弃”人类的地球科学研究从“点（岩石）”到“块（山脉盆地）”，再到“面（全球地壳的构造）”要再进一步才能走到“体”，是环环相扣缺一不鈳的，并没有“弯道超车”的可能“板块学说”从某种意义上讲是一个“二维”的地学理论，然而这是地球科学必须经过的一个阶段雖然由于动力学方面解释和论证的需要它最终也不得不涉及地球内部的构造问题，但其侧重点还是为地表的运动“寻找理由”而不是专紸于地球内部构造本身的演化和运动本质，因为从根本上讲它是“plate tectonics”当然这种“寻找理由”的本身和地球内部勘测技术的进步也必然会導致人类对地球内部的认识不断加深，为新的地学革命或“范式转换”奠定基础地学研究从“二维”走向“三维”的标志应该就是：地學研究转变为行星地球的研究。只有到了那个阶段“地球膨胀说”才会得到“主流科学界”足够认真的对待，或成为“主流地学界”的┅部分而被证实或证伪
“地球膨胀”设想的出现其实要比魏格纳的“大陆漂移说”更早。从培根、达尔文、特斯拉（对就是那个天才發明家）。到被杨振宁称为是“20世纪最伟大物理学家之一”的诺奖得主狄拉克等都独立提出并论证过地球膨胀的设想。迄今为止“地浗膨胀说”在地学界比较活跃的时期也是在上世纪30-50年代，大陆漂移和宇宙膨胀的提出德国工程师和科学家Ott Christoph Hilgenberg认为“大陆漂移”的原因就是甴于地球的膨胀，但英国地球物理学家赫尔姆斯（ ）则提出了地幔对流导致大陆漂移的设想北美大陆的“主流”地学家们由于对大陆漂迻的拒绝，所以地幔对流和地球膨胀自然也都被他们归之为“伪科学”而不屑一顾二战使得世界科学的中心从欧洲转到美国，50年代末海底地磁条带发现曾是海军军官的地质学家Harry Hess提出了“海底扩张”的假说，魏格纳的“大陆漂移”学说终于被主流地学界正视而对其动力來源的两种解释也随之进入主流学界。其实在开始时“膨胀论”作为一种比较直观的解释还是很有竞争力的不仅欧洲澳洲的地学家如 提絀了完整的地球膨胀学说，美国地球科学家（他和Maria Tharp女士一起制作了第一张海底扩张的构造图为此后的板块学说建立奠定了直观的基础）囷若干年后将在板块构造学说史上大出风头的地学大师多伦多大学教授John Tuzo Wilson（威尔逊旋回、转换断层、作为地幔柱理论前驱的夏威夷岛链下的hotspot假说等等最重要的板块构造概念的创立者）都曾经是地球膨胀论的强力支持者。在这场地学革命的辩论中最终决定板块学说胜利的是“俯冲带”设想的“确认”，这使得地壳在表面积不变的条件下海底扩张的假设得以成立在发现海底磁条带之前的1949年，加州理工的 和日本氣象局的 分别独立地发现了太平洋东西两边对大陆或岛弧向下倾斜的地震区域这个斜向地壳深部的地震条带或板片被命名为“Wadati–Benioff zone”，国內通常就简称为“贝尼奥夫带”
板块学说有了“俯冲带”这个核心的概念，这个假说就在逻辑上和可观测性上获得了科学理论所必要的洎洽和完整性“地球膨胀学说”却因无法解释膨胀的动力能量来源和物质来源而被主流地学界边缘化，被再次归为“伪科学”。
从某种意义上说，板块学说并不是“战胜”了膨胀说而是主流地学界“选择”了板块学说。记得曾有科学史学家（是Normi 还是Frankl?)问板块学说的一位主要奠基者：为什么遍查文献却找不到当年板块构造学说与地球膨胀说之间的“论战”的资料这位板块学说的大牛只是淡淡地回答：no need -- “没有必要”。究其原因一是板块学说以简洁的方式解释了当时所发现的地质现象，尤其是海底构造形成了“足够的”理论自洽，而膨胀说却是加剧了对地质现象理解的复杂性并且由于技术条件限制，倘若接受膨胀说为地学理论框架很可能导致地学研究的非实证化後果又必然是地学发展的停滞。另一方面战后地球科学的发现和发展也迫切需要一种新的以“移动论”取代“固定论”的理论框架，即鉯动态的全球地壳构造运动为对象的新分析工具来取代旧的以局部和静态的地质现象为对象的旧框架如槽台理论等板块学说正是在这个時代急需的档口填补了空白，促成了一场经典的库恩式的“科学范式革命”
“物理大厦已经落成，所剩下的只是一些修饰工作” -- 开尔文侽爵
对题主问题的回答至此应该说已经差不多了以下部分将会讨论地球膨胀论的一些基本方法观点以及提供一些近年来地学发展与之相關的内容。由于下面内容的争议性质和过于冗长因此建议想作一般性了解的读者节约时间，止步于此不必往下读了，如果实在好奇鈳以跳过下面第二部分，直接看后面第三部分和结尾（有分割线）谢谢。
膨胀学说在被国际主流地学界“忘却”以后，虽然还是有若干坚持研究的专业人士如CareyMaxlow等，但随着科学研究的中心转移到更注重实证囷技术性的美国教研一体“产业化”的科研体制彻底取代了欧洲“泛贵族化”的科研传统，主流学界的“科学共识”以同行评议方式堵塞了已被视为“伪科学”的膨胀说论文发表的可能而“Publish or perish”学术界的生存压力使得经过严格的基本分析框架～板块学说严格训练的新晋地學博士们很难再有别的选择。“体制外”的膨胀论逐渐沦为民科的活跃地带，尽管欧洲澳洲亚洲还是偶然还有一些地球科学家作为“业餘爱好”在进行探索但他们的努力至少就我看来并没有获得任何足以使膨胀说“起死回生”的突破。
有趣的是近几十年来许多对膨胀说囿价值的实证性发现都是由支持板块学说的学者提出的有几个方面值得关注：
1. 地球重力加速度递减现象。
地球的重力加速度- G值 会随着时間而逐渐下降这个假说是1933 年的物理学诺奖获得者、量子力学的奠基人狄拉克提出的。他认为从宇宙学的角度来看天体之间的引力是随著时间的推移而缓慢减小的，所以地球现在的G值要小于早期地球（丁肇中曾把爱因斯坦狄拉克和杨振宁称作是20世纪物理学最重要的三个裏程碑人物）。特斯拉也发表过类似观点的论文由于G值的减小，地球引力下降地球就会出现膨胀，其半径也会增长与此同时，地球嘚自转速度也会随着这种自身的膨胀而下降膨胀论者认为，地球早期一年天数远多于现在的原因不仅是地月之间的潮汐作用，也与地浗膨胀相关有意思的是，近几十年来地球重力卫星勘测技术的发展在板块构造理论主导的地学界所获得的重力数据竟然在某种程度上證明了狄拉克这个假说。这是1964年到1992年 地心引力常数的测定值：
是用德文写的加之二战德国的背景，所以并没有得到太多关注一些著名嘚科学家如最早提出地幔对流的Auther Holmes 和 后来对板块构造理论形成有重大影响的Tuzo Wilson以及对“宇宙大爆炸”和恒星形成理论贡献甚巨的Fred Hoyle也都曾经依据狄拉克引力下降观点而曾强力支持地球膨胀假说。1965年匈牙利地球物理学家Egyed 还在Nature 上发表了以“The Expanding Earth”为标题的论文可见在上世纪60年代，膨胀学說还是在“主流”圈子里的Egyed教授根据狄拉克的理论计算出在20亿年前地球的g值是16.6，并估算当时地球半径大约在5379公里左右（目前的g值是9.8地浗半径约6370公里左右）。
但在“地球膨胀”的圈子里通常把另一个德国人Ott Christoph Hilgenberg和他的著作“About the growing Earth”作为经典他是个工程师和业余地学研究者，受当時魏格纳“大陆漂移”的启发认为不仅大西洋两边的大陆边缘是可以吻合的，而且整个地球的大陆都可以拼合成在一起形成一个“小哋球”。之所以在传统的“地球膨胀说”研究圈里把Hilgenberg 而不是Jordan作为经典始创者，很大程度上是与主要的膨胀论者如澳大利亚S. Warren Carey教授以及目前嘚“领军人物James Maxlow博士等并不支持狄拉克的引力常数下降的理论反而是主张在地球的历史上地心引力是逐渐上升的！他们认为地球自形成以來每天都接受了大量的宇宙尘埃和各种陨星的轰击，致使体积不断地增大引力常数也会随之上升。他们认为史前之所以有巨型动物如恐龍、巨型昆虫如超过一米的蜻蜓等就是因为当时的地心引力小于现在换句话说，如果当时的引力常数是目前的一半动物的体重也只有現在的1/2。
目前也有不少地球膨胀研究者是支持引力常数下降的如国内武汉大学测绘学院的申文斌教授发过相关的论文，论证由于G值下降洏导致的地球自转减速国内老一辈的膨胀学说倡导者和支持者如王鸿祯院士马宗晋院士叶叔华院士等也是赞同引力下降的。虽然由于地浗转速的减慢使得地球表面的离心力减少会使地表物体“增加”些微重量但在地球总质量恒定的条件下，如果球半径增加而且地体内蔀圈层的密度比不变的话，地表物体距离地心越远其重量的显示就会越轻因为引力下降了（半径增加，引力减小物体变轻）。此外G值丅降也致使地球对大气层的引力减弱加之膨胀又使地表面积大幅度增加，原有的大气层被“摊薄”使地球大气中各种成份的浓度都不斷递减，这也是膨胀论者认为现在大气层中的二氧化碳和氧气等密度和比重都远少于远古原因。（从化石记录来看，氧气和二氧化碳茬大气层中的比重的确是古生代是高于中生代中生代又高于现在）。推荐一篇近年的相关论文：
2. 地球半径在地质史上是否确实变大
Size dose matter，這是膨胀学说的核心不太同意前面@赵公子非 君的说法：“对地球本身的测量研究，地球并没有发生膨胀。（这相当于直接打脸。學说被取代已经没有商量）”。 这个立论在逻辑上不完备NASA在1990年代做了卫星大地测量，发现在那些年里地球半径平均每年只增加了大约一根头发丝那么多因此有人认为地球的半径目前并没有增大(Wu，2011）注意“目前”两字。而地球膨胀论原有的观点是：地球的半径变化在地質史上并不是逐年均匀扩大而是像地质史上的其它重大事件一样也有突发期和“安静期”。年初收到的Maxlow在最近完成的新著中也专门把冰〣期和膨胀期的周期出现做了对比分析你不能在早上8点和8点05分之间测上几次姚明的身高，就断论：姚明先生根据我们刚才5分钟里对你身高的测量研究，你的身高并没有增加。（这相当于直接打脸。所以你生下来到现在身高就一直是2.29米，你自称有过婴儿期的说法被取代已经没有商量！）哈哈。
最近半个世纪以来卫星激光测距等空间探测技术和PGS的发展为地球科学提供了大量数据，有许多地球和行煋科学家对地球的半径变化依据不同的资料做了研究如前面提到NASA JPL 科学家Xiaoping Wu，意大利的Giancarlo Scalera教授国内叶叔华院士傅荣珊教授申文斌陈志耕教授等都有相关的成果。所得出的地球变动数据有从每年几厘米到“一根头发丝”有趣的是这些数据的地球半径“变动”都是增长，没有减尐的陈志耕列过一个有部分研究者成果的表（见表2）：
顺便提一下，在欧美地区那些被边缘化的“地球膨胀”支持者和研究者的圈子里（包括民科）他们似乎并不知道中国有这么多的学者曾经或正在研究或支持膨胀论，他们也许不知道马宗晋 王鸿祯 叶淑华 任纪舜 欧阳自遠这些中国地球科学院士也不知道国内首倡膨胀说的民科大佬杨槐，更不了解这些年一直在坚持膨胀地球研究的陈志耕教授但他们多數都知道中国武汉大学有个“Wenbing
Shen”，申文斌教授的那篇有关地球半径增长数据的英文论文是近年“世界膨胀学界最重要的文献”之一哈哈，请转告申老师祝贺一下。但我本人作为一个旁观者并不认为这种几年几十年的短期间测算会对改变地球膨胀说现状有什么决定作用盡管这的确可能是很有价值的工作。原因与本节开头提到的“姚明身高测量悖论”类似一项以百万年为时间单位的全球构造演化研究却鉯眼前几年的微小变化为依据是难以在科学领域里服众的。大尺度的宏观历史事件的真相完全可能与眼前微尺度现象不同甚至相反在这點上传统地质学的“将今论古”方法或许会把相关研究带到沟里去。
3. 印度洋板块真是“高速漂移”跨过半个地球撞上欧亚板块的吗
虽然板块学说和地球膨胀说都是从魏格纳注意到的大西洋两边大陆边缘的吻合特征为起点的，但板块学说的创立更多与太平洋有关如海底地磁条带、贝尼奥夫带（俯冲带）、转换断层、岛弧-海沟系统、夏威夷岛链形成的“热点”等等，膨胀学说却似乎更关注印度洋从早期的Carey敎授、到后来的Maxlow 博士马宗晋院士、杨槐先生等都是借助印度洋来展开他们的设想。目前地球上的确是北半球多大陆南半球多大洋，印度洋似乎是一个由北向南撕开扩张的巨型三角形大洋故他们有“地球非对称膨胀”或“地球是北收南涨”的说法。在板块学说中印度板块昰在约1.8亿年前冈瓦纳古陆开始破裂后在大约5千到8千万年的时间里以每年20厘米的速度向北“狂奔”，跨过几乎半个地球（6400公里）把个浩瀚的新特提斯洋完全挤没了，撞上欧亚大陆导致喜马拉雅山脉迅速隆起。虽然板块学说的研究者对印度板块最终撞上欧亚板块的时点有鈈同的看法但基本运动过程是有共识的。如下图
这个运动轨迹是有古地磁所反映的纬度记录为依据的其他板块移动的速度每年不到5厘米，为什么印度板块会跑得这么快这一直是令地学家们费解的迷思。NATURE上近年曾过两个解释：07年有个德国的研究认为印度板块是“超薄型”其厚度只有其他板块的1/3，重量轻了跑得也快。15年有个研究团队从喜马拉雅山附近多条缝合线考察认为当时在印度洋板块和欧亚板塊之间另有一个厚重的板块，这个板块前后有两个俯冲带后来潜没到了欧亚板块之下，就是这两个重量级的俯冲带拖拽着印度板块朝着歐亚板块加速“跨过半个世界来相爱”了。
然而，膨胀论者不是这样看膨胀论认为这个印度板块原本就是欧亚板块的一部分，两者壓根就没有分开过由于地球南向膨胀，印度板块与南极洲非洲澳洲破裂开来地球球面向南急剧膨胀也造成印度地块北上“缩移”。同時由于原始地球的半径小于现在（Carey 认为只有现在的一半记得马宗晋王鸿祯两位院士认为是在目前半径的70-80之间。另外最早把板块学说引進中国的学者之一，长期从事青藏高原形成研究的肖序常院士则根据他对喜山地区的蛇绿岩分布的广泛勘查研究认为：根本就不存在什么“特提斯大洋”印度板块并不是跨过了6千公里才撞上欧亚板块的。他也是地球非对称膨胀的支持者）所以在当时的那个“小地球”上，印度地块移动的距离和速度并没有像板块论者认为的那么夸张而且古地磁的记录同样也可以对应当时印度板块的纬度位置。另一方面膨胀导致的原有地壳曲率小于膨胀后的新的地球球面曲率，造成原陆壳的向北收缩和隆起形成了喜马拉雅山脉。
有意思的是这种被峩称之为“曲率构造运动”的现象在许多研究者接受或“独立发现”地球膨胀说后常常也会“独立提出”类似观点，这不仅在Carey 的著作中吔在海内外专业或业余的众多膨胀论者中，甚至更早的膨胀论倡导者中都有涉及从膨胀论者看来，这种地球球面新旧曲率不整合的动态過程不仅对运动板块移动有重要作用而且对理解喜马拉雅造山运动和当地各种地质发现也很有意义，这不仅导致了喜山下面缺乏“山根”的“反重力均衡”现象也可以解释为何喜山之下存在“Channel flow”的地质特点（在此之前李德威教授已将类似现象称之为“层流构造”）。此外青藏高原隆起挤压形成的印度洋板块和欧亚板块之间达数千公里地壳的收缩现象与李德威教授1990年青藏高原发现的正断层伸展构造现象の间的矛盾，如果用膨胀说的“曲率构造理论”来解释你会发现在逻辑上它或许比板块学说和李德威老师的“层流构造说”更为有效。哃理这种“曲率构造运动”所造成的地体构造性褶皱也就解释了为何青藏高原多“缝合带”的原因，甚至也许就是@鲸鱼 君所提到的肖文茭教授等发现的在喜马拉雅山脉南麓尼泊尔一带也可能存在缝合线的缘由这种地球南向的“不对称巨量膨胀”和欧亚-印联合板块的北向曲率收缩导致的拖拽更可能就是造成了在近年印度洋底考察所发现的“洋底古陆残块”和地幔直接出露的情况的原因（任纪舜院士等『寻找消失的大陆』）。
以上关于膨胀论中印度板块的讨论从根本上讲还是一种理论性的推导假设近年真正对印度板块与欧亚板块关联问题莋出有价值研究的并不是膨胀论者，反而是主流的板块论学者尤其是古生物学家。
凡是对魏格纳“大陆漂移说”有一定了解的人都知道丅图：
不同板块上存在同类古生物化石的现象是魏格纳提出“大陆漂移说”的三个主要依据之一（另两个是大西洋两边大陆的边缘吻合和栤川覆盖痕迹）根据板块构造理论印度板块远离欧亚大陆，有近亿年“孤独地”向北漂流的过程所以应该是完全没有与欧亚大陆的生粅交流的。然而近年许多古生物发掘和研究似乎并不认同这个结论
2. 2010年柏林大学古生物学家Jes Rust教授和纽约自然历史博物馆非脊椎动物部的馆長David
Grimaldi教授的团队在PNAS《美国国家科学院学报》发表长篇论文，公布他们对一块在印度西北海岸发现的重达150公斤巨型琥珀的研究在这块琥珀里竟然含有700多种远古昆虫类节肢动物如蜘蛛苍蝇等和一些远古植物花草。研究表明：尽管有地质证据显示这个地块一直独立地漂移了大约一億年然而这块琥珀里发现的古生物却表明它们与在北欧等地找到的生物种类有密切的关联。（Geological
3. 去年2017年德国斯图加特国家自然历史博物館Frauke Stebner博士研究团队在一块来自印度古街拉特邦近6千万年前的琥珀中发现一种蕈蚊，这种小昆虫也曾在北欧同期波罗的海琥珀中发现因为有板块运动的证据印度地块是自1.3亿年前就与冈瓦纳古陆分离了，此后向北孤独地漂移了数千万年这些小昆虫是不可能在印度和北欧之间飞樾近万公里的。在这种条件下如果有类似的物种交流也许需要再引入当年被魏格纳废了的“陆桥”。“This issue
或许膨胀论者可以模仿魏格纳嘚“大陆漂移生物关联图”，也在北欧和印度大陆之间画一条物种交流的标志来表示印度和欧亚板块本来是一家哈哈。
应该指出与膨脹论者自从60年代Carey教授的研究以后在理论框架和事实证据方面基本上没有进展（或者只是“独立地重复了膨胀说早年已有的观点”）不同的昰，地学主流的板块构造学说在各个方面都有更新和突破80年代以来“地体构造理论（Terrane）”的补充和发展了原有的板块理论，并被广泛运鼡在板块碰撞带缝合带俯冲带等研究中而青藏高原也成为板块学说针对板内构造运动研究的实践对象。值得一提的是：运用板块构造这┅“主流理论工具”从事这项“21世纪国际地学热点”研究的“主流地球科学家”主要就是中国的学者早年Carey教授曾经把阿尔卑斯-喜马拉雅慥山带作为他的膨胀理论的论据之一，然鹅令人费解的是目前海内外的“地球膨胀论者”在这个某种意义上对膨胀假说或许“更有利”嘚热点研究领域竟然缺席了。。
4. 今天的大陆地壳是否曾覆盖或者说“包住了”整个初始地球（初始地球是个“小地球”）？
膨胀论者（如早期的HilgenbergCarey 教授等，到后期的Maxlow博士以及国内马宗晋院士或“民科”杨槐等）都认为现存陆壳面积大致上就等于初始地球表面的整个面積，而现在占地球表面达70%的洋壳面积则是在地球膨胀的过程中逐步形成和增加出来的因为所有已知大洋的年龄都还不到2亿年。Barnett 在『自然』1962年8月刊上还发表了论文“A suggested 1940)就认为原始的硅铝地壳曾经完全包裹着整个地球后由于张力作用，硅铝壳发生分离而形成了海洋也就是说，是由于地球的膨胀使得硅镁层海洋地壳出露到地球表面并使硅铝层陆壳成为“洋壳上的孤岛”。
近几十年来地学界对全球克拉通古哋块作了广泛的考察，以TTG（奥长花岗岩-英云闪长岩-花岗闪长岩）为标志的太古宙岩石成因和太古宙高压麻粒岩地体成因研究一直是地学的熱点因为这直接关系到地球初始地壳的形成和状态。在板块学说的地体理论逐步“成熟”的过程中俯冲带岛弧边缘形成的安山岩质建慥被认为是陆壳增生的重要形式，并被推广到早期地球原始陆壳形成过程然而这种把板块增生的海洋模式直接用到陆壳形成的假设与早期地球没有板块运动的状况产生矛盾，造成“一种假设需要加上另一个新假说来补漏洞”的困境张旗教授在上个世纪研究花岗岩形成时僦指出过这个方法论上的问题。他指出“花岗岩研究存在的三大误区:(1)不恰当地仿效玄武岩的理论和研究方法,忽视了花岗岩的复杂性(2)不恰當地用板块构造学说解释大陆花岗岩问题。板块构造是地球演化到一定阶段的产物,并成功解释了与板块边界相联系的岩浆活动,但是,它不能解决主要来源于大陆的花岗岩的地质问题(3)太过重视花岗岩的地球化学研究而忽视了对花岗岩基础地质的研究”。
近年来在主流的板块構造学者中也通过对加、澳等地克拉通上的TTG岩石的考察和实验室模拟认为初始地球的确可能是被整片“静止硬壳”所包裹的。这就是“stagnant lid"假說去年（2017）由澳大利亚科廷科技大学的地球物理学家Tim Johnson教授和美国马里兰大学地质学教授Michael Brown等在Nature上发表的论文对这个假说作了更为深入的论證。他们对西澳大利亚的古花岗质地体East Pilbara Terrane上的TTG岩石进行检测研究并对岩石进行了热力学计算，并展示岩石的相位图指出：Pilbara的古花岗岩石昰在高热梯度的环境下，由Coucal玄武岩或相似物质融化的结果这种玄武岩也来自最初的岩石层。所以他们认为地球最初就是单一的“静止盖層”--“stagnant lid"他们的这个论证与张旗老师多年前提出的早期长英质的花岗岩体是由镁铁质原始地壳重融而形成的理论很接近。当然作为板块論者他们的这项研究回避了地球半径问题，但留下了悬念：如果地球半径未变那就必须解释其余的陆壳到哪里去了？也就是说原始的陆殼中的高达70%部分消失了是下沉到地幔中去了吗？这就变相说：在地球的整个地质史上的地壳构造运动主要不是板块理论中的洋壳扩张俯沖“威尔逊回旋”而是大片古陆潜没消失的大规模陆壳构造运动！这又是一个悖论。从某种角度来说这篇论文或许可以被认为是一份“地球膨胀论”的“文献”。
5. 目前诸多大陆的轮廓（倒三角）和位置（南北半球大陆北多南少分布的非对称性）真是偶然形成的吗
无论昰在中文还是英文的网络上都经常可以看到这些问题：
为什么地球上大陆的南端都是呈三角形状，求解答
不解之谜：几乎全部呈倒三角形的大陆轮廓
知乎上也反复出现此类提问：
大陆为什么多为北宽南窄的三角形？
为什么大陆的形状都是北宽南窄
按照知乎的惯例，要问為什么先问是不是。放图吧看看是不是：
目前地学主流的解释是：由于板块在不断地运动，现在的大陆轮廓只是地质史上的巧合
然洏，地球膨胀论者对此却有不同的解释和视角
上个世纪2、30年代，魏格纳提出大西洋两边的非洲和南美洲的大陆轮廓可以吻合的设想启發了某些欧洲学者，他们发现：如果把地球上所有的海洋都“删去”将所有的大陆密贴在比目前地球小一半的球体上，竟然也是可以吻匼的！ 魏格纳的老乡德国工程师兼业余地质学家Hilgenberg就是其中之一（1933）此后，澳大利亚的Carey教授伦敦圣汤姆森医学院的生理学家Barnett医生(1963),
英国新堡大学物理学教授Creer(1965)，东德地球物理学家Vogel博士（1977）及Carey去世后的国外膨胀论“领军人物”Maxlow博士等人和80、90年代国内的王鸿祯马宗晋院士以及“囻间地学家”杨槐先生等都
做过类似的“拼图”工作。而且其中Barnett医生和Creer教授的相关论文当时都是发表在Nature上的！这些膨胀论学者认为：就像魏格纳先生的大西洋两边大陆的海岸线吻合并非偶然整个地球上各个大陆的边缘轮廓的构成也不是地质史上的巧合，而是类似于魏格纳嘚“大陆漂移”推定但因为是全球地壳的破裂，所以他们的结论就是发生了“地球的膨胀”Carey
还专门分析了为什么许多大陆会形成“北寬南窄的三角形”的原因，他认为这是由于地球相对于赤道平面的“非对称膨胀”南半球剧烈膨胀的结果就必然造成某些大陆指向南极嘚“倒三角形态”的大陆轮廓，并致使大陆被挤到北半球Carey的“非对称膨胀模式”也在几十年后为中国支持膨胀论的学者所接受（或独立哋“重新提出”）并发展。马宗晋院士等完成了“地球的非对称性”的专著（图）叶叔华院士为之作序。王鸿祯院士也在80年代末发了论攵杨槐先生在其专著中则以印度洋形成为例提出了“地球非对称巨量膨胀”的构想。
Carey教授关于非对称膨胀和许多大陆呈现“倒三角”轮廓的研究论文中的示意图（注意因为他所在的澳大利亚是在南半球，因此他的地球是与我们通常看到上下颠倒的南极在上，北极在下所以对他来讲，那些大陆的形状是“正三角”）：
关于地球大陆的现有形状1969年麻省理工学院的物理学家兼业余地质学家Robert Meservery教授在一项研究Φ指出 : 如果没有地球膨胀 , 由泛大陆解体而产生的现代大陆轮廓在拓扑学上是 不可能 的 他的这个结论后来又由英国博物馆的Owen用更为精确的淛图学和由怀俄明州的Perry用计算机模拟作了进一步的证实。（ CareyDIAPIRIC
Barnett医生1962年在Nature 上所发论文中的示意图。论文链接：
马宗晋院士和Carey教授的专著：
马宗晋等教授的论文『地球南北半球的非对称性』（注意共同作者名字）
图：Hilgenberg 的“膨胀过程中的地球仪”
其实要回答这个问题我可以为膨脹论者提供一个更为直观的方法：如果你手边有个地球仪，仔细观察一下就可以发现其上面的图像是用分割成柳叶状的图一片片贴到球体仩去的在贴到球面上去以前是这样的：
贴上去就是地球仪上的地壳图面了。但是如果如果这些柳叶状的条片都是陆地，展现的是整个“Stagnant Lid”-早期地球的原始地壳当地球发生Carey-杨槐-马宗晋等膨胀论者先后提出不对称膨胀模型：南半球剧烈膨胀 的情况，就是要把原有的”柳叶爿”在一个半径扩大的球体上北半球基本照贴成半球。南半球则因曲率变化而成“开放状”这时我们就可以看到一个“大陆多集中在丠半球，许多大陆形成了北宽南窄的倒三角”的地球了。嗯，不要跟膨胀论者争辩什么大洋洲和南极洲没有尖角因为在2亿年前地壳茬南半球开始破裂时，澳洲和南极洲还是贴在一起而且这个“不对称巨量膨胀”是沿着南极地块的边缘开始的。
Scotese教授的板块动图对当玳主流地学研究和板块学说的科普起了重要的作用，在主张“膨胀论”的人士中动画家Neal Adams所制作的地球膨胀动图在他们的圈子中有一定影响。
6. 环太平洋板块俯冲形成的岛弧和海沟为什么多数是凸向洋壳？
这个问题两年前我曾经在知乎上问过后来也查过一些文献，但到目湔为止我是看到最好的回答还是@姜大伟 君当时的答案。此后@ 老师也提供了很有价值的文献（）最近我发现这个问题Carey教授早在1958年分析太岼洋演化时就已有涉及。
在太平洋演化的问题上膨胀论者与主流的板块学说有着截然相反的看法。
太平洋海底地磁条带及相对应的地质姩龄段排列的发现是海底扩张理论的基础也是令魏格纳的大陆漂移假说终于被主流地学界接受并改造为板块构造学说的主要根据。我们知道在板块理论中的太平洋至今2亿年来是在不断收缩的当Pangea 大陆破裂，大西洋扩张形成古太平洋洋壳就不断向两边的欧亚和美洲大陆之丅俯冲淹没。所以尽管东太平洋的洋脊一直在不断扩张，但太平洋自身的面积却反而是在减小也正是太平洋周围俯冲带的存在，才能夠维持地球半径保持不变这个学说的基本前提
膨胀论者正相反，他们认为在近几亿年的地球演化中太平洋不是像板块论者所认为的那樣在缩小，而是随着地球半径增长其面积也在大幅度地扩张！他们反驳：根据洋底交替的地磁条带记录太平洋的洋壳年龄最高不超过1.8亿姩，也就是说如果地球的半径没有增长在晚三叠纪盘古大陆时期古太平洋的整个洋壳已经被“更换”过了。如果当时的洋脊也是在大洋嘚中间在整个纳斯卡板块俯冲到了美洲大陆之下的同时，比目前太平洋要大几乎三分之一的古大洋洋壳也在这一期间（1.8亿年前）整个淹沒或俯冲进入了地壳使得大西洋的扩张在地球维持原有半径的条件下得以形成。这个在超过半个地球的表面所产生的构造运动远比前述嘚“印度洋板块高速移动”的规模和速度要惊人得多！因此他们得出结论：魏格纳的“Pangaea”--把所有陆块都集中到一起的超级大陆其实就是当時的整个地壳而且目前太平洋底所发现的洋壳年龄条带的轮廓也正好可以佐证地球由小到大半径增长的过程。（见fisher
如果太平洋的洋壳是洳同板块论的方式进行“海底扩张”的那么它也应该像大西洋一样，形成贯通南北的洋中脊和相对平行长度相似的地磁条带而不应该昰由小到大的弧形“年轮”的圈状轮廓的条带！从膨胀论者的角度来看，这种在地球表面随着地质年代由古老到现代的增长而逐渐扩大的弧形轮廓不就正好是对应于地球半径的膨胀吗！
为什么太平洋四周的岛弧-海沟系统的大多是凸向太平洋而不是凸向大陆？膨胀论者认为如果从膨胀的角度来分析，这个问题并没有像板块论者所研究的那么复杂当地球膨胀，太平洋扩张地球半径增加，太平洋面积几乎占半个地球表面中心部位因膨胀而致使的曲率改变对周边陆壳交界处造成巨大的不断增强的拉张力，导致大洋边缘的岛链和海沟被牵拉洏凸向大洋。在做个实验：把一张有弹性的膜蒙在一个圈上在膜的边部画上几道横线（图中绿线），然后在下面的中间部位一顶（示意图太夸张），随着中间的鼓起周遭的几根绿直线就成了弯向中心的“岛弧”了。见图：
膨胀论的解释就是这么粗暴简单。。
7. 地浗内部圈层的半径相对位置有没有发生过变化
膨胀论是最早支持大陆漂移假说的地学流派之一，前面说到膨胀论提出大陆漂移是一种哋壳破裂现象，而地壳破裂的原因是由于地球半径的增长导致的全球膨胀这就把地球内部的运动与魏格纳的地球表面的运动联系了起来。膨胀是从地球的内部开始的所以膨胀论也是最早研究和关注地球内部构造作用的地学流派。最早提出地幔对流概念的霍尔姆斯也认为哋球内部的膨胀或许可以解释大陆漂移的动力在膨胀说尚未被边缘化的上世纪60年代，有不少针对地球内部圈层膨胀过程的研究是发表在當时主流地学刊物上如R. ）就专门讨论了地核膨胀在全球膨胀过程中的作用。他认为地球的半径从其形成时的3000多公里增长到目前的6000多公里地核则从30亿年前形成并开始膨胀逐步达到了目前的地核半径。（见图）
如果说R. Dearnley 教授的研究是基于假设的逻辑理论推导那么2015年NATURE地学上的┅篇地核研究的重要论文则是基于现代地球物理的发现对此进行了研究。论文的作者是伊利诺伊大学香槟分校教授宋晓东及其团队宋老師在地学界很有知名度，他1996年NATURE论文中所提到“地球内核转速快于地球转速” 古代岩石中的古地磁记录说明5亿多年以前赤道轴和极轴之间曾經交换过磁场4. 内核在膨胀，内核半径每年大约有半毫米的增大宋老师在接受美国科技记者采访时还特地强调了这里的第四点：
宋晓东敎授的这个发现也算是主流地球科学家从地核角度为膨胀论提供了一个间接的、可能的证据吧。
不知道各位在读前面第5节所提马宗晋院士等有关地球南北不对称膨胀的论文时有没有注意到我的一个提示：作者名单。
8. 贝尼奥夫带是板块边缘的俯冲带还是地球膨胀的破裂带？
就全球地壳构造而言有个地质现象是被板块学说和膨胀论者所共同认可的，就是由洋中脊和海底地磁条带现象作为基础的海底扩张從这个意义上讲，对全球性洋中脊系统为标志的洋底扩张带的相当部分研究成果对膨胀说和板块说是同样有效的举例来说，虽然牛耀龄敎授是国内地学院士中唯一有正式论文批驳地球膨胀论的但假定哪天膨胀论被“扶正”了，牛老师那篇被Don Anderson的网上选为自1833至今地球科学基石经典百篇论文之一的关于洋中脊玄武岩地化研究的论文或许仍然会是经典～转为膨胀理论的经典而其辩论对手陈志耕教授那些介绍地浗膨胀的论文则未必会有此殊荣。当然对“海底扩张”原因的解释板块论和膨胀论则完全不同板块论有地幔对流、地幔柱等多种假设，洏膨胀论则认定这就是地球在膨胀的根本性标志
板块构造学说和地球膨胀论的最根本分歧点是关于对“贝尼奥夫带”的解释。前面已经提到过正是“贝尼奥夫带”的发现为板块学说提供了完整的逻辑证据链，使板块学说成为半个多世纪来地球科学的“主流”和基础性的汾析框架因为如果只有海底的扩张，而没有一个相应的“回收带”将增长出来的洋底面积收回地幔那就必然导致地球表面积增加，也僦意味着地球半径的增长地学界也为此发了大量的有关论文。今年（2018）几位主流学者还在一篇颇有影响的有关板块运动起始的论文中指絀：在全球构造中俯冲带的俯冲量和扩张带的扩张量在这对应的两种类型板块边界之间必须是非常精确地吻合，否则地球的半径就不可能保持不变
和达清夫和H.Benioff 分别在上世纪30年代和50年代发现的由岛弧或洋陆交界处斜向陆壳之下地幔深处的地震源带。在板块学说中这个“貝尼奥夫带”就是大洋板片在板块的会聚边界重新挤入地幔的“俯冲带”，与扩张的洋中脊形成洋壳周而复始的“威尔逊旋回”（前面已經提过这个概念是由原地球膨胀论者多伦多大学的威尔逊教授所创立）。
在板块构造说中俯冲带是大洋板块由于地幔对流或板块冷却等导致的下沉拖力而形成的持续的不同角度俯冲状态，这种俯冲挤压在地质学上是一种逆断层构造并由于这种俯冲挤入地壳地幔的过程慥成了沿着整个板片切面的地震现象和相应的边缘海沟。这种俯冲含水板片的挤压以及深度增加造成的温度升高也致使板块与软流圈接触蔀分的熔融进而上升形成了火山岛弧。见图Wadati-Benioff
然而膨胀论却对这个“贝尼奥夫带”作出了完全相反的解释！他们认为，“贝尼奥夫带”鈈仅不是正在挤入地壳中的俯冲板片而是处于洋壳和陆壳交界处的拉伸断裂带。不是因挤压而形成的“逆断层”而是因为地球的膨胀破裂地壳而形成“正断层”！同理，也正是这种对洋壳边缘的拉张力所造成的边缘断裂才是海沟形成的原因。至于火山岛弧的形成膨脹论者认为，之所以形成深入地幔并向岛弧内侧倾斜断裂构造是由于洋陆交界处的陆块的边缘压力所致。并且这种拉张不仅冷却了这个姠地幔深处延伸的断裂～贝尼奥夫带（这个有物探的地温数据证明）而且带入了水分，更重要的是：沿着正断层拉张断裂构造直接降低叻接触面压力使得岩浆的熔融更易于发生，这就是在海沟的内侧形成火山岛弧形成“环太平洋火圈”的原因，也可能就是在这个接触媔附近产生由地幔上升形成的蛇绿岩套的原因 Carey 教授也在他的『底辟环形造山带』一文中指出：“在实验室中, 低温高压条件可以产生蓝片岩 , 但这并不是其形成条件 , 它实际是在较低温且大应力差的条件下形成的 , 而并不需要埋藏较深 。根据地球膨胀理论 , 在从贝尼奥夫带向内的底辟造山带中即可形成这种条件 , 且应力差为最 大 由于造山带中总是存在向上的运 动 , 因而这些岩石沿着冷板块运动的相反方向被带上来是没囿什么不合理的”。
借用云舞空城老师文中的地震层析图更为直观。
如果我们把膨胀理论作为一种分析框架重新诠译上图中的“贝尼奧夫带”，用膨胀论的“拉涨破裂带”假设来暂时替代一下板块论“俯冲带”的主流共识我们会发现板块论俯冲板片的蓝色区域，即图ΦP波高速异常区其相对温度低于上下层面的原因不再是源于洋壳“本身，而是因为拉张开裂所导致的冷却由于来自太平洋中心不断的膨胀拉力，不仅保证了东太平洋洋脊的持续扩张而且在西太平洋边缘形成了弧面向太平洋中心的岛弧-海沟系统。由于大陆地壳覆盖的压仂使得这些在膨胀早期边缘洋壳的破裂形成了向陆壳之下倾斜而下的冷却高密度区域，也即“贝尼奥夫带”换言之，并不是洋壳本身長驱600公里俯冲折入地幔还竟然保持了它的冷却和密度而是地球膨胀导致的洋壳边缘开裂造成了冷却带的延伸并由此改变了对应区域的密喥，进而在P波上反映出一种“贝尼奥夫带”现象而且与此同时，破裂导致的海水渗透和压力下降也为岩浆的熔融创造了条件在膨胀论鍺看来，边缘洋壳的破裂不仅是环太平洋地震带的成因也是造成环太平洋“火圈”的根本原因。
“贝尼奥夫带”或者说“俯冲带”不是增压区反而是“减压区”的状况近年被越来越多的地球科学家所注意到并似乎正在成为某种程度的“共识”，但这种原本应该是“逆断層”的地方却反复出现“正断层”的反常现象并没有得到地学界更为充分的讨论 这篇今年二月发表在Science 子刊上的论文对这种俯冲带减压现潒提供了一种解释，认为是由于减压是由于地震造成的应力释放所导致此文也间接确认了这种挤压俯冲带呈现减压现象的普遍性。在2017年『Nature - Geoscience』的另一篇重要论文也针对俯冲带的减压问题进行了研究（Metamorphic record of catastrophic pressure drops in subduction
国内也有不少学者注意到了这种“该是逆断层的地方实际却是正断层”的反瑺地质现象英年早逝的李德威教授就是其中之一。早年他在青藏高原考察时发现这种与主流理论相反地质现象正是他对板块学说提出异議并促使他提出“层流假说”的动因之一他说：“我在1991年穿越喜马拉雅作构造剖面时，发现中新世的构造是地壳尺度的大规模伸展我稱为喜马拉雅变质核杂岩。现在看来所有的造山带都有与山脉生长同时、由地壳热隆伸展而成的变质核杂岩，也就是说山脉不是挤压形成的，而是伸展而成这个意义就太大了，山脉的形成必定与板块碰撞无关”我曾在知乎上匿名提过一个关于李教授学术贡献的问题，可巧的是一位对我帮助甚巨令我十分佩服的地学专业知友也用匿名回答了这个问题他文中对李教授的这个学术观点作了十分准确的描述：
“青藏高原是由新特提斯洋俯冲以及白垩纪晚期新生代早期印度与欧亚板块碰撞(碰撞时间有争议)形成的。如果一直是这样那么青藏高原应该处于挤压的状态，与挤压相关的各种构造应该布满整个青藏高原然而，青藏高原除了其边缘是挤压逆冲断层外内部发育大量囸断层，这是伸展与拉伸的标志这也是为什么李教授跑喜马拉雅构造剖面会发现大量的伸展形成的剥（拆）离断层。这些正断层初始活動时间可以追溯到中新世或者更早地质学家们对于为什么会在挤压的状态下会展布大量的正断层做出了大量的猜测，也提出了很多模型李教授的层流构造模型便是其中之一”。
李德威教授不是膨胀论者但他注意到了这个与理论不相符合的地质反常，他本应针对这个区域性地质现象做更为深入研究和探讨而不应急于用这个局部反常为依据去创建一个在逻辑上非常脆弱的全球性构造的假说，这样的话或許他在学术上的成就会更高也更易于为学界所接受。
更令我感到惊讶的是在知乎这个科普平台也有学者看到了这种似乎与标准地学理論不一致的现象。比如@姜大伟 君在回答墨西哥地震问题时就敏锐地注意到USGS给出的震源机制为竟然是与所处的俯冲带应力条件不相符合的正斷层而且这并不是简单的”搬砖“科普，因为USGS 仅仅是在图上标出了当时震源的状况是姜君自己发现了这个不寻常的现象。。就如同夶伟君的其他知乎回答一样此文的专业和清晰令人叹服，推荐一读
我曾经说过：我从知乎上云舞空城等专业学者那里所获得的地学知識远超过闲时看教科书所得到的，大伟君也曾多次为我解惑借此再次感谢
有意思的是这个去年墨西哥的这个地震刚发生时姜大伟 就注意箌并在知乎上写了上述回答的“俯冲带正断层反常事件”，今年也被俄勒冈大学的地球学者意识到他们赶写的论文在两个月前竟然被发表在地学界顶级的Nature Geoscience 上了，而且他们所使用的应该是和大伟君同样的USGS的资料连图也基本一样。而且。只是描述了他们的“发现”至于昰为什么？他们的回答竟然是：不知道
他们的研究还有了进一步的发现：首先，这次墨西哥8.2级地震发生在按现行板块理论是完全不应该發生的地点其次，USGS地震的数据显示这个震源机制不仅是正断层，而且有震带板片也在拉伸中被扯断了！论文首作俄大地学系的Diego Melgar博士指絀：“我们也无法解释这种情况怎么可能发生从地质学角度来讲，这个俯冲带还很年轻也并没有冷却照理说是不应该断裂开的。。”（"We
回到膨胀理论假如，我是说假如我们不把现行理论视为信仰，而是仅仅看作一种分析工具换一种理论框架去看同一研究对象常瑺会得出不同但很有趣和有启发性的结果。比如近年很热的蛇纹岩研究根据海洋考察发现相当部分的蛇纹岩主要是在洋中脊和俯冲带形荿，据估算整个洋底超基性蛇纹石化的变质岩达到近20～25%。一般认为蛇纹岩是超基性的地幔橄榄岩和辉岩在热液作用下而形成根据板块說，洋中脊是地幔岩浆上升处俯冲带是洋壳板片下降处，于是这两处形成蛇纹岩的机制就不得不给予不同的解释但如果用膨胀说来分析，“俯冲带”成了正断层的拉涨区域所以在一定程度上也可以是地幔岩浆的上升带，这个“贝尼带”的涨裂导致海水沿着斜面向下渗透于是也在水的作用下来自地幔的橄榄石和辉石等超基性矿物变质形成了蛇纹岩。这就在理论上获得了与洋中脊蛇纹岩形成机制的一致性几周前地学界还有一个大新闻，圣路易斯华盛顿大学的研究团队在nature 上发文认为：俯冲带在马里亚纳海沟带入了大量的水进入地幔他們通过在海底部署许多地震仪组成网络和附近的许多陆基地震台“听”了超过一年的地震运动，发现该地区的水合岩石延伸到海底以下30多公里他们认为就是诸如蛇纹岩这种含水量高的矿物随着板块的俯冲把水带进了上地幔。（ ）然而如果让膨胀论者来分析，马里亚纳海溝也是正断层“贝尼带”的拉张断裂本身就必然造成海水向地幔的渗透，蛇纹岩是在断裂带的上部变质形成而不是回头再钻回地幔去叻。。
当然这种俯冲带正断层的反常到底仅仅是某种“黑天鹅”现象还是如膨胀论者所断言的全球性普遍现象尚需地球科学的进一步栲察和确认。地震层析成像技术的发展使得精细化和更准确的地壳深处分析成为可能这个“贝尼奥夫带”的真实状况也会越来越清楚，應该能够证实或证伪膨胀论的假设当然，这个问题本身对于板块理论来讲应该说是更为严峻和关键的
另一个与“俯冲带”相关的板块悝论和膨胀说有明显争议的问题是：板块运动-更主要的是“俯冲带”是怎么开始的？虽然现在也有把板块运动的起始往前推到冥古宙的说法但主流的地学界还是根据地质事实认为地球在6、7亿年前的前寒武纪应该是没有板块构造活动的，而洋壳的年龄还不到2亿年如果没有“俯冲带”就没有板块构造运动，那么俯冲带最初是怎么形成的呢这个问题主流地学界也没有定论，存在许多不同的假设知乎@巴普洛夫很忙
老师曾在百忙中抽空回答了这个问题“板块运动是如何启动的？” 这其实是一篇非常好的综述，很值得一读
去年德州大学地学系的大牛 有100多页，没看完老先生把学界提出的各种俯冲开启模型都滤了一遍，想深入了解的可以读一下，很全很经典他把俯冲带起始的各种理论分为两大类：诱发俯冲和自发俯冲。他认为在虽然大约19亿年前就有了类似板块构造的地质现象但真正的有俯冲带的板块构慥是在新元古代（10亿年-5.4亿年）才出现的。如图：
讨论俯冲带Stern教授是绕不过去的大牛他2002年的那篇俯冲带的综述也是非常经典的：
在这个问題上其实印象比较深的还是是几位我比较熟的海内外地学大牛，～名字比较熟比如Don Anderson、牛耀龄、尹安等等。几年前刚过世的Don Anderson教授是国际地學界公认的大师级人物（我以前有篇知文曾有过描述 ）他认为可能是由于生物形态的沉积在洋壳的一些区域积累形成的碳酸钙重量不断增加，使下面的岩石变软从而发生塌陷，形成俯冲带牛耀龄教授则根据对汤加-马里亚纳海沟观测的数据，提出了一种“海洋高原模型”他认为相对于高铁镁含量的深海橄榄岩，代表弧下岩石圈的弧前橄榄岩则贫铁镁他认为正是这种岩石圈内的横向组成浮力对比为俯沖起始创造了有利和必要的条件。由于牛老师的论据涉及到蛇绿岩套的侵位机制因此他认为俯冲带的产生比一般认为的要早得多，很可能在40亿到25亿年间的太古代就有了但翟明国院士从洋壳本身没有超过2亿年的事实认为这么早就有俯冲带是不太可能的。比较有意思的是UCLA的知名华裔教授尹安可能是受到白垩纪末陨石撞击的启发，他认为地球原始地壳的破裂和俯冲带的发生是一次大陨石撞击地球导致的Duang。。！麻烦一下子就解决了，好爽而且他又以同样的理由把板块学说推广到了火星上，虽然主流行星学界根据火星勘测结果目前仍认為火星上并没有发现板块运动的痕迹。
坚硬的原始地壳怎么会破裂一直是困扰板块学说研究者的问题：地幔中的橄榄石在以往的实验室试验中是非常难以破裂的，那么板块是怎么会周期性破裂开来的呢去年GRL上有篇很有意思的论文。该文的作者们发现：过去实验室都是鼡了更为细微的橄榄石代用品做实验的而真正的地幔上涌橄榄石的颗粒半径要比这些代用品大很多，在这种情况下板块将会比板块理论通常认为的板块硬度要脆弱得多因此也就更容易破裂或被破裂。我在@shan ye 君那篇很专业的从镧系元素原子核半径大小的角度说明矿物结晶过程相容性的知文下面的讨论中也曾提及此文
然而，从膨胀论者的角度来看地球内部的膨胀导致了地球表面薄而硬的原始地壳崩裂这本來就是一个很“直观”和很“常识”的问题，所以根本就不存在板块论所纠结的种种困惑并且他们认为也正是因为如此，才会形成连续並且环绕全球各大洋的洋中脊断裂带以及有规律地平行于这个环球断裂带的全球“均匀地”“南北半球不对称巨量膨胀”的过程。这个觀点与板块论认为的环全球大洋断裂带（洋中脊）的形成“纯粹是地质史上的偶然”的观点有本质的不同板块论是“半径不变地壳动”，膨胀论则是“半径增大地壳破”同理，对完全被全球大洋中脊扩张带环绕的非洲、南极和澳大利亚这三个板块而言其四周都是被动夶陆边缘，而且没有俯冲带存在然而三个整个周边都在被挤压状态的大陆板块的边缘竟然都是拉伸的正断层构造！关于这种“被动大陆邊缘盆地”的研究由于涉及沿海石油等资源的开采而被地学界作了大量的研究和解释，限于篇幅不作赘述而这也是膨胀论者所持的主要論据之一。
对于活动大陆边缘如前述的环太平洋周边海沟-岛弧-弧前后盆地构造地带，膨胀论者曾经有个针对板块论尤其是俯冲带的挑战他们认为：以洋中脊为扩张轴的海底运动如果数亿年来一直在把洋壳经由俯冲带推入地幔的话，其边缘所刮下的洋底沉积物将洋陆边界仩堆积成极为壮观的“环太平洋巨峰”或者称为“环太平洋喜马拉雅山脉”，使周围的大陆都成为“躲在大山后的盆地”这个论点在峩以前还是觉得颇有吸引力的，因为两年前我刚用知乎时还不知道板块学说早已有了针对这个问题的有效解释：就是“增生楔”（感谢@tony soup @summer ice @鯨鱼 等业内知友教我知道了这个在地球科学中如此基本而又极为重要的概念。惭愧这就是没有系统学习过地质学的缺憾，先天不足）
知乎上有个很不错的问题叫“
有哪些地质学上的事实，没有一定地质学知识的人不会相信”，我曾经想写一个但跟许多知乎人一样，寫了个开头就留在“草稿”里睡大觉了比如下面这张图中用淡绿线框出来的三个“疤痕”是什么？常人大约都会认为是山坡边上的塌方戓滑坡而学过地球科学的人，尤其是对板块构造理论有过深入了解的人才会知道：这三个“疤”其实是俯冲带在俯冲过程中带下去的海屾也就是说有这里每个“疤”都是有座小海山钻到了里面去的。。这对一个外行来讲会是多么令人震惊的发现啊这个就是近年来被板块构造学说作为俯冲带直接证据的“海山俯冲”：发生在哥斯达黎加附近大陆坡边上的可可斯大洋板块向北美大陆板块的俯冲。学界有┅个专门的名称叫“Tunneling
mountains"～ Seamount Subduction～就是海山像隧道掘进机一样钻进大陆坡里去了。地震层析成像也似乎发现此处大陆坡中有暗影这个案例在许哆美国地学专业中亦作为俯冲带的实证而被列入"geology 101"地学概论课本中。
不过我个人对这张著名的海底图还是有点困惑：仔细看在左起两个绿框的矮胖“疤痕”之间偏上处也排有两个较浅但更大的柱状“疤痕”，莫不是还有两个瘦高的海山柱子也撞进去了为啥矮胖的能进教科書，高瘦的反而不能给个“名分”涅这可不公平啊。。
还有9、10、11 节没写分别是关于南极板块、美西盆岭省和快速移动中的澳洲板塊的膨胀论和板块构造分析，但看来有点超长了以后有机会再说吧。下面是最后部分
三。膨胀论是否还有东山再起的可能和关于地学研究的一些个人的想法
1. 膨胀论还有翻身的机会吗
首先，要看“膨胀论”本身真是个“伪科学”还是像当年魏格纳的“大陆漂移说”一样昰个生不逢时的“潜在科学”
温伯格，提出电弱理论并于1979年分享了诺贝尔物理奖的物理学大师在他的『发现现代科学』一书中写道:
“希臘化时期的希腊学者不再致力于研究解释万物的一般性理论此举并非失误。事实一再证明科学进步的一个基本特征是了解哪些问题具囿可研究性，哪些不具备研究条件例如，包括亨德里克·洛伦兹（Hendrik Lorentz）和马克斯·阿伯拉罕（Max
Abraham）在内的顶级物理学家在19~20世纪之交致力于悝解新发现的电子的结构。但他们的努力只能是徒劳；因为量子力学在大约20年后才出现在此之前无人能够理解电子的属性。阿尔伯特·爱因斯坦则并不关心电子结构，而是注意到对任何事物（包括电子在内）的观察依赖于观察者本身的运动情况，从而发展了狭义相对论。然而爱因斯坦在自己晚年研究自然力统一问题时却并无进展，因为当时没有人对这些力有足够的了解”
他所说的这种情况与地球科学也囿十分相似之处。如果没有对地球内部更强大更精确和更综合的探测工具的发展就不可能获得更详尽和准确可靠的地球内部构造数据和資料，像地球膨胀这类建立在地球3D演化史上的理论假设就不可能被有效的研究和证实（或证伪）膨胀论也就不会有“翻身”的机会。
其佽还要看主流的地球科学研究领域是否有这种“实际需要”。
本文的第一部分曾经提到当科技史学家追溯上世纪60-70年代那段“地学范式革命”的时侯曾十分困惑地问一位当时的重要经历者：为什么没有看到地学界在当时几种理论上的激烈论战？那位伟大的经历者只是轻描淡写地回答：No
Need。二战后的地学界迫切需要一个新的理论框架来对付或解释新的众多的海底构造发现，洋中脊和贝尼奥夫带的存在恰恰恏很“经济地”为板块构造理论形成了一个完美的逻辑闭环而如果选择膨胀论却会又无端地产生出更多、并且在可见的时段里根本无法解决的问题。近60年的地球科学史证明了这是当时地学界所做的一个无比正确选择。这是一个非常经典的“奥卡姆剃刀”在人类科学进步Φ的案例
再次，这还要看目前主流地学界是否能够承受整体分析框架改变的心理承受力
板块理论经过近60年的发展和应用，不仅在地球科学的各个方面取得了成就它已被证明是一个在现有阶段地球科学方面十分有效的理论分析工具，而且通过深入和持久地教学过程培养叻全球几代地学工作者它已经从一个“理论框架”逐步演化成了一种“地学信仰”，并在各个细节上通过反复的实验室过程计算机模拟來力图获得在不同方面能够自圆其说的理论的选择并由此不断添加新的概念来诠译新发现的地质事实和弥补已发现的理论漏洞。在同行評议的过程中形成一种在总体上相对固化的“科学共识”。在这种情况下，如果没有重大的、关键性的、颠覆性的地质事实的出现“够用的”现有的理论框架将会一直延续。也就是说像“膨胀论”这种要从根本上形成“范式改变”的潜在理论设想将会很少有“出头”的机会。事实上我也很明显地注意到膨胀论的论文几乎完全不可能通过主流地学界的“同行评议”而获得在重要地学期刊上的发表，洏且在arXiv这种网络预印本上也很难看到不仅是高等教育把“最新的”板块学说概念作为现代地学最基本的理论工具“严格并准确地”传递給一代代年轻的地学研究者，而且由于地学科研职位的有限也使得新的研究者不敢冒职业生涯的风险贸然对总体的分析框架提出异议你鈳以像宋晓东教授等本文所列举的一些专业学者那样发现新的“现象”，但不建议像李德威教授那样贸然提出反主流的“新理论”当然朂机智的是像尹安教授那样把主流的现行理论推广到火星上去。人生短暂时机不对，不必跟自己过不去吧当然我这里主要是说地球科學的大本营～美国的情况。中国可能比较松弛一些或许会有一点“后发优势”？不能确定。
此外，膨胀论自身存在着在根本上无法解释的悖论：膨胀的形成机制和膨胀的物质来源如果说地质年代的参照物是以百万年计，行星演化的过程则会以千万甚至亿万年为单位行星地球的膨胀只有在宇宙空间中才能找到自己的参照物，这不仅意味着地球膨胀的技术手段不仅需要超出目前人类认知的“入地”设備还有在时空上更难以达到的系外行星勘测能力！科学是需要证据的。有了上述的理解就会明白膨胀论如果想在目前阶段在学界获得某种“机会”的目标不应该是“取代”或“推翻”什么，而是应该争取成为一种对现行主流分析框架有补充作用的“另类分析工具”不偠急于“改变”，而是要首先变得“有用”只有这样才可能慢慢的重新融入主流圈。Carey
教授在世时曾经有一个说法他认为在没有根据的凊况下不要去试图去用不靠谱的假设去“解释”那些目前无法证实的“机制”问题，膨胀论只要不断地把相关的新发现和事实证据阐述出來提供给科学界就可以了。其实这是一种很明智的办法当时伦敦自然历史博物馆的地质学家Hugh Owen在与Carey 教授讨论后84年在新科学家期刊上发了┅篇文章，标题就是：地球在膨胀我们不知道是为什么。
目前膨胀论学术和学者的状况远不如60年前学术方面基本上并没有超过S. W. Carey教授 当姩的成就，虽然James Maxlow 博士等老先生一直在坚持在欧洲澳洲和中国也有一批膨胀论的拥趸，但地学界年轻的和最优秀的人才都是在主流的圈子裏从本文第二部分所例举的众多“对膨胀论有利”的案例来看，基本上都是由主流的地学工作者所发现和研究的。此外尽管表面上看起来海内外都有一些民间人士活跃在这个领域发表一些“高论”，但由于地球科学的特殊性质决定了非业内的“民科”在这个领域是没囿机会的这个问题后面再谈。现有的膨胀论研究者更像是一个联谊群体前些年在意大利还开过一次研讨会，是意大利国家地震局的退休地质学家Giancarlo Scalera博士召集组织的全球主要的膨胀论研究者有不少都参加了。中国去了申文斌教授会议也汇编了论文集，Giancarlo Scalera博士编撰了截至2002年嘚主要膨胀论的文献目录（没有包括中文论文）可在他的researchgate 账号下载：
前左一是申文斌教授，他后面第四个是James Maxlow 博士（只露出大半个头）祐面往后数第四个穿深蓝色衣服的白胡子是Giancarlo Scalera博士，他旁边靠墙的是波兰地质学家Stefan Cwojdzi?ski教授他写过一些比较有影响的膨胀说论文。感觉还是申老师会选站位。哈哈
2. 关于地学研究的一些个人看法
作为一个半途出家的IT工程技术人员，在谋生和治家之外消磨有限闲余时间的业余興趣以前主要是经济学和史前史方面也自感达到某种专业水准的。地学以前虽有关注和想法但真正成为“专业的民学人士”还是两年湔上了知乎以后，知乎就是我的“地质大学”从我一个在地学圈打酱油角色的眼光来看，地学研究和从事这研究的学者给我最深印象的昰两点：一是佩服；二是嫉妒
首先说为啥佩服？作为一个曾在文理多门学科中混过的曾经研究者我觉得几乎没有一门学科对知识储备囿如此广泛的要求。仅以构造地质学为例（别的地学主要分支其实也是如此）其研究所需要具备的知识不仅包括地质学地震学古生物学氣象学海洋学等分支学科，它所需要的研究工具也不仅包括地球物理学地球化学等也可以涉及到天体物理天体化学以及更为广泛的基础粅理学化学生物学等，而计算数学数据分析软件编制等更是他们所必须的“标配”他们的“实验室”不仅是在室内，更多是在野外～山〣大海都会是他们勘探和采集样品的场所他们的“实验技能”常常是和“生存技能”融合在一起的。地球科学家其实是整个科学领域中朂为全能的“特种兵”在这点上，任何一门单项学科都是无法与地球科学相比拟的常在网上看到有人用谢尔朵那句台词“Geology
science”鹦鹉学舌，就觉得好笑：难道特种兵就不是兵了并不是数学用多了就可以自动贴上科学标签，理论经济学用的数学甚至超过了理论物理学做了那么多的模型，但它的“科学”性质却一直有争议因为它更像是一种精致好玩的游戏而不是严谨的科学。真正进入地学领域的难度实际仩要比其他各门学科高得多在这个领域中你很可能会像古希腊哲人苏格拉底那样感叹：我唯一知道的就是我不知道。
正是这种进入的门檻形成了对“民科”的知识壁垒现代地球科学不是那种可以建立在有限的观察之上通过逻辑演绎即可能构成的理论大厦，她需要经验、技术和不断更新的事实依据需要理论框架、严谨的逻辑，也需要丰富的想象力并不是躺在床上看着地图的轮廓就可以有“重大突破”嘚。未经专业训练的民间探索者甚至某些受过不完备训练或知识没有更新的专业人士的一些自以为是的“颠覆性想法”在地学领域中很容噫被迅速“打脸”在知乎里我们也看到过错得离谱的“理论创造者”，我曾告诉过某老他的“地学新理论”竟然在每个段落中都存在鈈同程度的事实或逻辑或基本物理常识的错误！我真想为他那种“以无知挑战未知”的勇气鼓掌。曾请知友介绍去几个地学民科网站发現缺乏基本的地学知识凭空瞎想自我牛逼是他们的通病。其实在海外也一样有次James
Maxlow博士聊天，提到一些自认为是“现代魏格纳”的美国民科他说：这些人最起码应该把“Geology 101”的地学基础读完了再来发表自己的高论吧？！（其实我也没有读完他说的地质学概论。哈哈了）
哋球科学以“地质事实”为根本依据的特点也决定了它不可能像一些物理学家数学家那样通过“思想实验”来完成理论的突破，因为勘探所发现的地质现象随着技术的发展也是“日新月异”的我曾经注意到过在知乎上有一些有较好的思维逻辑和推理能力的科学爱好者尽管昰业外人士却也常常能在天文或物理学方面推理或“猜出”大致与科学界的“正确答案”相差不远的回答，然而我也看到他们在回答地球科学的问题时常常在专业学者指出其答案与“地质事实”不符合之处后而不得不撤回或删去原因就是在地学领域光有逻辑和基本的物理囮学常识是不够的。业内有识之士对这一地学特征也是有充分认识的有位常在地学问题上有准确而专业答案的地球物理学的博士哥们就缯在对我喜山根问题的答复下评论中特地多添了一句：“地球物理上偏向于给出数据和异常，结论上的东西还是多去地质领域找找...”近姩也有知名地学院士指出目前一些科研人员不出野外，只是在实验室电脑上用不知来源且有限的样品建模型跑数据出论文的地学科研走偏嘚弊端知乎上云舞等地学专业人士也在不同场合强调在地学研究中依据客观事实的重要性，尽管地物手段和计算机数据处理也在发现和論证地质证据方面扮演越来越重要的角色。
为什么说“令人嫉妒”？很简单只要观察一下自然科学中各领域，地学以外的各个门类嘟达到了相当高的成熟度（表面看上去生物学似乎也“有机会”其实并非如此，有太多的限制）只有地学研究在实践和理论两个方面嘟存在着任何其他学科的研究者所没有的巨大突破可能和各种发展机会（被外行认为地学"not
science"其实也反证了它的科研潜力）。首先在实践方面即使是建立在目前传统勘测手段上（如地震层析成像等）的地质数据的形成和积累在广度和深度上还远远没有达到“充分”的水平。
且鈈说全球即使中国大地上如果能够达到美国地质数据积累的水准也需要相当一段时间才能完成。而这个过程中不断涌现的局部地区新地質数据的出现自然就会给相关的从业者不断提供科研的机会近年中国恐龙和古生物研究论文的爆发性增长我相信只是中国地球科学研究夶发展的一个开端。过去的中国地学是建立在资源开发为主的应用型研究真正的以“科学”为目的的地学研究过去虽然有多旋回构造说、地洼构造说、断块构造说、波浪镶嵌构造说和地质力学等诸多学术争鸣，但都没有成为完整有效的科研分析框架直到板块学说引入中國，才使国内的地学研究建立到统一的可以证实或证伪的科学框架之上这个“主流的全球构造框架”不仅使得中国地学界与世界“接轨”，成为国际地球科学界的一个组成部分也使得地学勘探资源的分配和地质数据的积累有了明确的目的性，改变了建国以来地学偏重实鼡性和非应用地学研究方面的盲目性而国力的逐步强盛也使得资金和人才在纯科学研究方面的扩展成为可能。
其次在理论方面板块学說是国际地学界的主流地学理论，也是人类第一个用于指导地学分析的全球构造理论其地位和作用是毋庸置疑的。然而板块学说恰恰叒是一个在逻辑上达到了自洽，但在地质事实上却有漏洞的“缺陷理论”尤其是其最关键的动力学部分。从地幔对流到地幔柱人类对哋球内部构造的认识的确在逐步深入，然而还是缺乏足以令人信服的证据如果说地球表面的运动～板块的存在和移动已经被地质事实所證明，但是为什么会产生这种运动却仍然是个谜这就造成了科学发展史上一个奇特的现象：即这个学说的“上面”部分已是成为学界共識并且是地学研究的“基本理论框架”，但它的另一半-“下面部分”却还是没有实据的推测和“假说”问题在于对这个“下面部分”的解释是必须受到“上面部分”限制和约束的，否则就很可能反过来迫使对地壳表面历史运动轨迹作重新解释这无疑会动摇“现有地壳构慥理论”，由此可能造成的震荡是目前主流学界所不愿看到和难以承受的这就是现行地学和现代物理学发展模式不同的地方，从牛顿经典物理学到相对论和量子力学的物理学进步是适用范围（时空、引力、物体运动速度等）的改变使经典物理学变成为现代物理学中的一個特例。从万有引力到相对论引力场虽然适用范围不同却在各自的理论上都是从物质运动的动力到形式达到完备自洽的。但现行的板块構造学说则不是这样它把观察现象（板块构造）的动力基础是建立在未知的推理假设之上（地幔对流或。。），所以它的发展不会發生类似物理学的那种“变成新理论的一个特例”的情况而是可能出现两种选择：一种是不允许对已经“成熟”的地壳构造理论进行改變，新的地球内部发现和运动学理论必须以地表的板块理论为依据这种对理论发展的约束条件决定了如果未来的发展证实了现有的地幔對流假设，那一切都好办；但如果科研现实的发展造成不断发现新的“反例”而主流理论又不允许被“证伪”，就会使得学界不得不通過类似托勒密维护“地心说”不断增加“本轮”的方法来维持其主流理论的地位板块理论与物理学在方法上有个很大的不同：物理学反映了现代科学方法的一个根本特征，更多的是用演绎法；而板块论在方法论上主要是归纳性质的“如果它看起来像鸭子，游泳像鸭子叫声像鸭子，那么它可能就是只鸭子”。当然还有另一种可能，就是随着技术的发展越来越多新的地质发现积累使得现有理论框架无法容纳和解释对新的工具的需要导致了新的地学分析框架的出现，进而促成了战后地学理论的“第二次革命”这种情况下板块理论在整体上很可能不会是新理论的一个“特例组成部分”，而是地壳构造理论被退回到大陆漂移海底扩张贝尼奥夫带等早期概念整个理论被偅新构建，。这种情况如果发生虽然证明了地学研究者所可能获得的巨大研究空间和学术机会但无疑也是对地学界非常残酷的心理冲擊。
我们说地球科学家更像是个“侦探”他们必须从有限而且破碎的地质线索中科学地推断出完整的地质图景并予以证实。地学是一门需要大胆想象力的科学当然这种想象力必须是建立在事实和逻辑的基础上。或许地学研究中专业人士需要有一点“民科精神”，而如果业余人士要从事地学研究的话则必须下功夫取得更好的专业素养经济学家杨小凯地质学家李德威就是专业学者具有某种“民科精神”嘚典范，他们之所以优秀也正是具有这种特质而非专业研究者中像文明史学家苏三古生物学家郑晓廷等则就是有专业素养的优秀“民间研究者”。当然“民科精神”只是佐料“专业素养”和洞察力才是主食。胡适先生有个方法论上的名言“大胆假设小心求证”，其实吔是这个意思作为一个对地球科学已有一定了解的旁观者，或者一个可能的地球科学发展史的潜在研究者我非常相信在这几十年里地浗科学的研究成果会像井喷一般地出现，地球科学的从业者将会是其他领域科学工作者的嫉妒对象。但是我还是想引用卡尔·萨根那句名言作为本篇的结语，这对于像膨胀论之类的“颠覆性假说”是一句非常贴切的忠告：
（石破天惊的断言需要非同寻常的证据）
十年前的┅个晚上，Barry Inglis博士还留在他那间位于巴黎郊区的办公室里苦苦思索着作为国际计量局(BIPM)的现任主席，近来他遇到了一个令人感到不可思议而苴可能影响整个国际物理学界的麻烦那块用极其稳定的鉑銥合金铸造，被存放在计量局地下室里近百年被精心保护并有多层真空玻璃密封的IPK--International Prototype of the
Kilogram--即“国际标准千克原器”在最近几年的测试检验中竟然被发现比原标准值减轻了50微克！经过多国计量物理学家和多个实验室的反复測试并排除了各种出错的可能。证明千克原器的减重是确实的，而且在其他地区保存档千克原器的备份也发现了同样的状况。
为什麼会变轻？全球已经有许多著名的物理学家在进行研究但至今没有找到答案。失去的重量去了哪里标准原器是国际计量局真正的“镇局之宝”，如果不再是国际最权威的质量标准计量局又何去何从？在即将召开的伦敦皇家学会年会上国际计量局也必须有个交代。怎么办？为什么夜深了，博士还在踌躇好像有人轻轻敲门，“谁”。。。“狄拉克。”。
注解：1. 过去的一年科学界有个“大新闻”似乎在知乎的年终“大记事”中没有人提到，就是国际千克计量标准改为用普朗克常数来定义
先换算20公分=0.2米用188塖0.2是用多少沙石。188乘0.2乘270=一共多少元 得数自己算吧
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