涉及“大陆深俯冲”的几个物理概念

摘要

自一些造山带中发现超高压变质矿物,便有人就其成因提出"大陆深俯冲"模式.认为这些矿物是当岩石俯冲到100公里左右的深处,在那里经受了超高压变质作用之后又返回到地表的,没有这样的深度不可能有这样的压力.这个深度数值是用压力除以上覆岩石比重得到的.深入讨论这个深度时,涉及到一些物理概念需要澄清.首先，压力除以比重求深度的计算公式，只适合静止液体。不适合固体。尤其不适合造山带中的岩石。造山带中的岩石经常处于构造变动中，受力状态远较静止液体中复杂。此外，造山带中的岩石除在重力作用之外，构造力也作用强烈，还有热力引起的体胀，气化。化学反应引起的的相变都对压力产生附加。需排除这些附加压力，至少先排除构造力的附加压力才可接近重力引起的压力。这样才能计算真实的深度。在讨论中出现一些对物理概念的误读。例如认为：构造力只是剪切力，或者构造力是差应力，差应力与均应力有“转化”关系，构造力叠加压力的量值受差应力大小的控制等。本文对这些误读做了简短的澄清。