板块构造的概念彻底引起了地学革命。自一百年以前的这个星期，Alfred Wegener诞生之日开始出现的一连串学说的下一个将是什么呢？
板块构造的概念认为地球表层（岩石圈）是由六块或更多一些的大板块组成的，这些板块聚合、分离或走向滑动。这个理论假定每一板块以一个刚性单元活动，仅仅可能在边缘发生变形。地球的一些最显著的动力学特征，诸如火山现象和地震，就发生在板块的边界。
板块构造并非作为一个孤立的学说形成的，而是直接沿袭早先一些理论而来。这些理论中最重要的是1912年由Alfred Wegener首先提出的大陆漂移说。另一个重要理论是海底扩张的概念，它在（Arthur Holmes）的著作中，以后又在1944年爱丁堡以及1962年在普林斯顿大学由Harry Hess所提出。并于1963年在剑桥大学为Fred Vine和Drummond Mathews所证实。加拿大学者J. Tuzo Wilson1965年在一篇引人注目的论文中，第一次把大陆漂移和海底扩张两个假设结合成一个移动地带和刚性板块的全球概念。以后，在1967年初美国地球物理协会的一次会议上，拉蒙-多赫蒂地质观察站的科学家们提供了世界洋中脊系统的海底扩张和潜底冲断（该处一地壳断块俯冲到另一块之下）的书面证据。于是，仿佛在二次大战结束以来收集的大量海洋地球物理和地震学数据中，突然发现了一条简单的规则。由于这些发现而产生的兴奋并没有很快平静。1967年英国科学家Dan Mckenzie和Robert Parker以及1968年美国学者W. Jason Morgan和法国学者X. Lepichon用定量方法把海洋地球物理学和地震学的成果结合成板块构造理论。
在科学研究中，通常引进一个新概念之后，总有一个试验和研究其含意的阶段。当然，板块构造说在早期的持反对意见的（如：美国的A. Mcyerholf夫和苏联的V. Beloussov）的非难中挺过来了，现在，尽管这一概念仍在被试验，它对地学的意义仍继续在被检验，但它已为大部分地学家所普遍接受了。
事实上，板块构造说已留给地学家们许多尚未解答的问题。其中最重要的是：什么是驱动板块的力；什么引起了板块的垂直运动；板块的刚性如何；以及板块构造能用之于地球的整个历史吗？显然，这是一些难题，但是，我们将来如何回答它们，可能不仅对于板块构造概念的正确性，而且对于我们如何估量地球日益减少的资源以及如何在地球的必威在线网站首页网址 变化中生存，都具有深远的影响。
或许正因为有这些问题，在六十年代后期和七十年代初期，人们制订了大规模的国际规划来试验和检验板块构造的意义。其中最大的是集中研究大陆的地球动力学计划，以及国际海洋勘探十年规划（IDOE），地球深部采样海洋学联合学会（JOIDES）和深海钻探计划（DSDP），它们重点放在海洋上。板块构造因此在过去的好些年中得到了很大的国际支助。
自一百年以前的这个星期Wegener诞生之日开始出现的一连串的学说的下一个将是什么呢？作为回答这一问题的一个尝试，我想多少有点武断地选择板块构造研究方面的四个前沿课题。这些课题现在看来最为地学家所注意。它们是地幔对流，沉积盆地，地球地霡学和大陆地质学。这些领域的研究可能改变板块构造的最初概念，或者导致对地球进化的一个全新的观点。
地幔对流
使板块移动的驱动力是什么呢？今天大多数科学家相信，它们是由地幔（地壳下面的地层该处温度和压力很高足以使岩石流动）中的热对流所驱动的，人们相信地幔的特征是像一壶沸液那样的上升下沉的循环图形。说来也奇怪，对于对流怎样会在地表显现的，或者甚至对薄地层以及地幔所有部分是否都发生对流这些问题，我们竟几乎一无所知。Rayleigh勋爵和H. Benard在本世纪最初几年中的理论研究第一次证实了在一个下方受热的粘度均匀的地层中的对流现象。他们指出对流的特征是长宽近似的对称的“涡”图形。
但是，地表既由小板块也由大板块组成，使人感到是许多长宽不一的不对称的对流涡。这样，Rayleigh-Benard对流模型可能不适用于地授。Dan Mckenzie用计算机模拟来考察对流液体的粘度变化的效应，他发现，如果一个低粘度的薄层被包容在对流层中，对流涡就变得宽大于长了。不幸的是，目前对于地幔中粘度如何随深度而变化的信息过于缺少了。Frank Richter在芝加哥大学用另一种方法建立了利用对海沟和洋中脊的地球物理观察资料以确定粘度的一些简单模型，用来估计支配板块运动的诸力。他发现最大的驱动力是由于沉降着的岩石圈板片，最大的阻抗力发生在板片的底部和侧面。这样，通过建立不同长度的沉降板片的模型以及把诸力合成的板块移动和观察到的板块移动加以比较，来估算地幔的粘度。
这些研究还没有回答这样一个重要问题：为什么理论研究指出的是大小规则的对称涡，而板块构造却显示大小不规则的不对称涡。Frank Richter认为，地幔中可能发生两种规模的对流，一种规模由板块本身大小所决定，第二种较小的规模由对流层的深度所决定。
这样，将来一个重要课题是确定存在于地球地幔中的对流形式。不幸的是，板块本身的物理性质使观察中的地幔对流的效应变得模糊不清。尽管如此，有三类观察可能有助于我们“看透”板块而提供下面的对流的信息。它们包括研究：对于对流流体密度很敏感的地球重力场强度范围广阔的变化；可能产生在升降对流上部的异常地貌；以及能表明地幔中物质混合程度变化的火山岩的地球化学异常。
板块构造提供了成功描述板块水平方向移动的全球框架。然而，垂直方向的运动怎样呢？——这也许在过去地质年代在大陆地壳上形成的深沉积盆地中最显著地表现出来。是什么引起了这些盆地每时每刻都在慢慢地下沉呢？
沉积盆地
如果我们考虑到沉积厚度和它们沉积的环境，那么，沉积盆地这一问题就能最好地加以说明。举例来说，北美、苏联和欧洲的沉积盆地包含有几千米长的、主要在非海洋或浅海洋环境中形成的沉积。地壳均衡原理认为地球在地壳厚度和密度方面处于某种形式的平衡。它指出，沉积增加的重量不足以把下面的地壳和地幔压下去形成所观察到的浅水沉积的巨大厚度，一定还有其他原因。
斯坦福大学的Norman Sleep在1971年观察到美国东部沉积的沉降率起初十分迅速，而后随着时间缓慢下来。他指出沉降率与洋中脊的产生率显著地相似。因此，有一种可能性是，在断裂之初，大陆边缘起先受热，以后随着时间慢慢冷却下来而下沉。其本身机理不一定产生一个沉积盆地，因为边缘虽可能被提升到海平线以上，而冷却足以使边缘恢复到海平线。然而，Sleep特别指出，被提升的边缘很快被侵蚀而减低到海平线。这就在起初提升时使地壳变薄，因此接下来的冷却迫使边缘低于海平线，而形成一个沉积物可以充填的盆地。
这一机理仍被援引来解释在大陆边缘的盆地的下沉，虽则在形式上有所修正。法国石油学院的Lucien Montadert在勘探离法国不远的大陆边缘的地震结构时，注意到大陆边缘地壳的上部断裂成一种周围围着断层的狭窄的沉积盆地的引人注目的图形。断“弯曲状”的，即在地表是陡的，随着深度增加变得愈来愈水平。他提出，大陆边缘地壳在提升时延伸达20%。而Dan Mckenzie在土耳其西部研究地震和断层形式时，建立起一个拉张模型。它解释沉降的特性和铲形断层在边缘的存在。这个模型与斯利帕模型不同之处主要在于地壳变薄的机理。这个模型能够一般地解释在断裂时和断裂后充填大陆边缘盆地的沉积物的很大厚度。
在大陆内部，沉积盆地的沉降更加难于解释，因为与在边缘不同，在其附近没有明显的热源。像美国的密执安和伊利诺斯盆地和匈牙利的帕诺尼亚盆地这样一些内部盆地的沉降与边缘上的盆地相似。因此，拉张模型已适合于内部盆地的数据，但仍留下了许多问题。大多数内部盆地往往有长期的地质史，它们不能总是归因于单单一个热的作用。加之，在伊利诺斯和密执安盆地之下未曾发现铲形断层，而且甚至在它们被观察的地方，模型表明的拉张量与断层表明的拉张量总无明显的关联。
但是，尝试和建立可能解释内部盆地沉降的热模型是很重要的，这不仅仅是为了估计沉积物温度如何随着时间而变化。现在许多科学家相信，沉积盆地中的碳氢化合物能否变为石油或天然气大大有赖于温度。世界上大多数石油生产是来自沉积盆地，因此盆地的形成和发展是未来的一个重要研究领域。
地球地震学
研究地震在岛弧和海沟、洋中脊和转换断层（该处二大断块相向滑动）的分布，大大有助于板块构造的发展。世界上大多数地震是处于勾画板块边界的狭窄地带上的。
三类不同的数据可用来度量板块之间相对的移动——洋中脊的扩张率，地震滑矩和大洋断裂带的走向，但是这些数据只是描述出长达数百万年的一个时期的平均运动，这样一个时期大大长于地震重复发生的时间。
但是，板块结构还是能够帮助大地震的长期预告的。如果板块之间的边界粘接了，那么，持续的板块运动就会引起张力的结集，最终导致一次地震。当然，沿着板块边界的一些张力可能被一个地震滑动（即不发生地震）或沿断层的蠕变所缓解。然而，许多地震中的“突破口”处在先前曾有大地震历史的板块边界一带。因此，看来在这些地区，张力在积聚，有着未来大地震高度“可能性”。拉蒙 · 多埃蒂地质观察站的Lynn Syker及其同事最近建立了一个显示有高度地震“可能性”地区的模型。它们包括加勒比亚一些地区，台湾和南Ryukyu岛屿，苏门答腊和智利北部。
大多数的地震长期预报方法是基于地震周期本身的规律性。而短期预报则十分依赖于预兆性的征象，诸如地震速度_变化，地下水地质化学、地面高度，甚至地震前动物的行为。一些地震可以根据这些变化来加以预报，有些也已这样做了。但是，预兆性征象看来随着板块环境和地震量而变化，因此，短期地震预报尽管仍然是未来的一个重要的需要解决的课题，但现在毕竟还未实现。
虽则世界上大多数地震发生在板块边界，但也有百分之几的地震发生在板块内部。它们包括发生在美国中部、印度、南非和澳大利亚以及一些远离板块边界的海洋地区的量级约大于六的地震。1978年，Lynn Sykes进行了板块内地震的详细研究，得出结论说：这些地震中的许多是沿着原已存在的地壳中的薄弱线，诸如断层、山脉及其他板块边界的，不管怎么说，发生在大陆的极其古老的地区或主要的大洋盆地中的地震是很稀少的。
板块内地震是今后研究的重要课题，因为板块构造假定板块内不存在变形。不管怎么样，需要一个更好的地震网系统来确定这些地震的分布和中心的机理。研究整个地质时期曾经有过大幅度垂直运动的、诸如山脉这类地区的地震，将尤其有意义。
大陆地质学
板块构造的许多数据来自海洋研究，可是板块构造能解释像山脉这类大陆的主要特征吗？说来难以理解，我们现在对海洋的深层结构和演化知之甚多，而对大陆却几乎一无所知，大陆地质学是一个重要的研究领域。
一般说来，在应用板块构造来理解大陆地质方面已取得了很大的成功，考虑到板块构造是一个定量地描写现今板块运动的概念，这一点就更加引人注目。地命每家已经在大陆岩石地质记录中找到了大多数类型的板块边界的数据。聚合的板块边界作为地体的集合而出现，其中包括一个积成的楔形岩体（材料从下沉的板片上刮下而形成于一条海沟和岛弧之间），一个岩浆弧和一个褶皱以及冲断地带。另一方面，离散的板块边界由仍然顺着一个大洋的通道的大陆架，断层补角和升起的地体所显现。人们提出了各种多样板块边界的模型来解释北美西部（落基山脉）山脉系统前寒武纪后期（约七亿年前）到最近的历史，以及美洲东部和英国的阿巴拉契亚山脉和喀里多尼亚山脉从前寒武纪后期到古生代后期（约七亿年至二亿年前）的历史。虽则在细节上，诸如走向滑动断层产生、岛弧的扩张和沉降岩石圈板片的走向方面，这些模型有相当大的区别，但它们都有基本的相似之处。
但是，板块构造能不能用于年龄大于七亿年的地层呢？例如太古代（约二十五亿年到三十五亿年前），只包含地体的二种主要类型：高均夷变质的（蚀变的）地体和低均夷缘岩（蚀变的玄武岩）地带。至今尚没有简单的板块构造模型解释高均夷地体。而另一方面，缘岩地带则被解释为在岛弧后面形成的海洋地壳。这样，这些地带的构造定位应该与西太平洋的小洋盆地，如马里安那和勒阿弗尔沟相似。但是，由于缺少其他类型板块边界的数据，我们今天所知道的板块结构是否存在于古生代仍是不清楚的。
板块构造能否应用于地质记录这一问题对各门地学有广阔的意义，尤其在古气象学，古地理学和古生物学方面。Fred Ziegler在芝加哥大学曾利用古地磁学和古气象学的数据确定了过去地质年代的大陆位置。古地磁学数据仅仅提供了大陆各时期相对位置的一般信息，但是，当这些数据和气象标征（如蒸发岩、冰碛岩和沙漠石砂）结合在一起的时候，就能比较有把握确定大陆以前的位置了。我们还必须揭示，这些研究（假定过去的气象范围与今天的相似）中所确定的大陆位置是否始终和板块构造的再现一致。
也许板块构造最令人兴奋的影响之一是在古生物学方面。马萨诸塞州的伍兹霍尔海洋学研究所的Jim Valentine，及其同事在七十年代早期提出板块的扩散可能与动物的多样化有关。由于在确定所有时期大陆相对位置方面最近的进展，现在应当有可能利用化石记录把这种关系数量化。其他一些因素，如所有时期海平线的变化也可能影响到动物的多样性。今后若干年中，这些研究以及板块构造的影响将扩大到生命本身的进化。
〔New Scientist，1980年6期〕