地幔對流力
作為地殼運動的動力來源之一,地幔對流早已被推測。雖然霍普金斯早在1839年就推斷地殼下部存在物質對流,但把它作為地質動力提出來的是費希爾。費希爾在其著作《地殼物理學》(1881年)中用地幔對流解釋火山和造山的嚐試,曾一度被認為是無稽之談而被忽視。霍姆斯首次用地幔對流解釋大陸漂移的理論(1928年)也未引起重視。1935年,皮克裏斯建立了對流模式,以上升流動解釋大陸的生成,以下降流動解釋大洋的生成,並認為隻要大陸自動保持比大洋熱些,地幔對流就將持久維持下去。皮克裏斯的工作引來了格裏格斯、邁納茲和錢德雷斯卡等後繼者。到20世紀60年代,作為海底擴張和板塊運動的主要動力機製,地幔對流說得以進一步發展,各種地幔對流模式相繼提出,先是“深地幔對流模式”居主導,後來為“淺地幔對流模式”取代。後來又有考慮地球自轉的對流模式,以及把深淺地幔對流結合起來考慮的模式,如波動模式和熱柱對流模式。福塞思通過對板塊運動的整理分析認為,即使地幔對流存在也不起主要作用。就目前的狀況,有關地幔對流的機製還是眾說紛紜,至於它是否能驅動板塊做有規律的運動也仍是懸而未決的問題。
地球自轉相關力
地球體積變化和地幔對流所產生的作用力不足以形成大陸塊定向的漂移運動,地球自轉相關力就顯得尤為重要。這個問題涉及3個方麵:①地殼所受到的自轉慣性離心力;②自轉速度變化造成地殼物質移動的構造力;③地殼與內圈自轉速度差造成的相對運動力。在魏格納的時代,前2種自轉相關力都已被討論,而第三種則是近十來年才被關注的。
泰勒在20世紀初,把大陸漂移的動力歸結為地球自轉產生的離心力。這種力在赤道處最大,向兩極逐漸減小,到地極處為零。為了說明大陸漂移發生在第三紀,他假定那時地球因俘獲了快速旋轉的月球作為衛星而增大了自轉速度,因而導致離心力增大,造成大陸漂移。但這種力很小,隻為引力的1/300。所以,魏格納主張月球和太陽對地球表麵的潮汐摩擦減小地球的自轉速度所產生的力推動著大陸向西漂移。
重力指地球的引力與地球自轉離心力的合力,杜托特以重力驅動機製說明大陸漂移。這種重力說實際上是一種古老的地質構造說。地球內部的重力隨深度而增加,到核麵開始直線下降,到地心為零。地球重力的不平衡是地殼運動的重要原因。
“離極力說”也都同自轉有關。“離極力”指浮力與重力的合力,這一概念是由姚特佛斯首先提出的。由於它的方向指向赤道,魏格納以它作為驅動大陸塊向赤道移動的原動力。其後愛潑斯坦等人通過計算證明,離極力確實能推動大陸塊移動。
地殼與地球內圈的相對運動也是地球自轉的一種次級效益。由於在地球的地質演化過程中,內圈物質不斷向中心集中,使內圈的轉動質量不斷變小,因而自轉動量不斷加大。又由於地幔與地殼之間有一薄的軟流層,造成內圈的自轉速度大於地殼的自轉速度,發生相對運動,地殼相對於內圈反自旋方向運動,於是提供了一種驅動大陸塊向西移動的原動力。近年已報道了來自地震波分析的結果:內核自轉速度比地殼的自轉速度快少許。
造山運動
造山運動,指地殼局部受力,岩石急劇變形而大規模隆起形成山脈的運動。僅影響地殼局部的狹長地帶。其速度快、幅度大、範圍廣,常引起地勢高低的巨大變化;同時,隨著岩層的強烈變形,也有水平方向上的位移,形成複雜的褶皺和斷裂構造。褶皺斷裂、岩漿活動和變質作用是造山運動的主要標誌。