构造板块会“漂浮”在地幔上，像冰山一样“碰撞”吗?

Question

我总是听说构造板块是像船一样漂浮在地幔上的大块地壳。在数百万年的时间尺度上，它们移动甚至碰撞。

但我开始认为这只是一种流行科学模型，或者是一种比喻，用于更复杂的情况。我没有计算过，但我觉得印度板块的质量不足以通过动能转移来解释喜马拉雅山脉的抬升。在这样的速度下(虽然与其他板块运动相比很大，但还是很小)，欧亚板块的物质应力现在不是已经吸收了所有的动量吗?我知道印度的惯性很大，但即使在今天，这种惯性真的有那么大吗?它是否有如此大的惯性，以至于在推动欧亚大陆时仍在减速?我觉得有一个恒定的力被应用到板块表面的切线上，这可以解释这一点，而不是一个自由移动的板块撞击另一个板块，就像北极海中的两座冰山一样。

板块像船一样漂浮的想法以及它们通过机械碰撞相互作用的想法，真的不仅仅是一种暗示性的方式来看待一个需要大量时间、能量和质量的过程，以便我们这些微不足道和短暂的生物，在我们的脑海中有一个玩具模型吗?印度是被一种力量推动着，还是真的像台球一样移动，直到它与另一个台球相撞，改变了它的动量?

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编辑:好了，我已经计算过了:

根据美国地质勘探局时，印度板块的速度为$v =9 \;M /century = 2.85\cdot 10 ^{-9}\;m / s $．

的板的表面积是$A = 1.19\cdot 10^{7}\;公里^ 2美元．假设地壳的厚度是$h = 50\;公里的美元(比实际要厚)那么盘子的体积就是$V = A\cdot h= 5.95\cdot 10^{8}\;Km ^3 = 5.95\cdot 10^{17}\;m ^ 3美元．我们可以通过假设密度来估计板块的质量$\rho = 3\;G /cm^3 = 3\cdot 10^3\;公斤/ m ^ 3美元(这个密度高于我们对地壳的平均预期，所以我们一点也不保守)．因此，印度板块的质量在周围$m = \rho V = 1.79\cdot 10^{21}\;公斤美元在最好的情况下。

那么印度板块的动能必须小于$E_k = \frac{1}{2}mv^2 = 7269\;J = 1.7 \;卡尔美元，这甚至比@Keith McClary建议的还要少，因为这小于a1/300美元\;th美元相当于一块糖果的能量。

现在，我们可以用牛顿第二运动定律的形式t = mv/F$,在那里m美元印度板块的质量是多少五美元是它的速度，为了得到让板块停下来所需的时间，$ \δt $，当我们施加恒定的力时，$ F $，反对其动议。即使动能微不足道，由于板块的巨大惯性，在碰撞过程中也不容易被吸收。但如果我们假设$ 1 $百万人，每一个人推挤着3000美元\;N美元那么这些人可以在不到$\Delta t = 30\;分美元．一个一个举重的人能阻止整个印度大陆板块吗$ f = 8000\;N美元约$\Delta t = 20.2\;年美元．

我认为整个欧亚大陆的机械压力产生了更大的力量，一个人和这种“碰撞”已经持续了数百万年(不是20年)，而且仍在继续。因此，在我看来，谈论板块“碰撞”形成喜马拉雅山脉是荒谬的。驱动机制是一股巨大的力量将印度板块压向欧亚大陆。

Answer 1

你忽略了一个很大的因素，由于初始冲量的动量，板块没有移动。它们在地幔对流的推拉作用下积极移动。就像冰山被洋流拖曳一样。然而，冰山的模拟却不能分解，因为冰山在它们能够进行很多复杂的相互作用之前就融化了，而作为大陆板块的物质或多或少是永久性的。而且冰山受到的力比大陆小得多，一个更接近的类比是冰川中的冰。

地幔提供的能量是巨大的，比冰山所受的能量比例要大得多，足以将大陆板块挤压在一起并形成山脉。如果你对详细的数学感兴趣，你可以开始在这里．

大陆漂浮在地幔上，因为它们的密度较小，但它们是通过地幔运动传递能量而移动的。

Answer 2

这两种机制都在起作用。大陆地壳比海洋地壳轻，也比地幔物质轻，因此可以漂浮。但除此之外，导致板块从更大的板块断裂的地幔力仍然在起作用。大陆裂谷形成的通常原因，就像在东非的裂谷中可以看到的那样，是巨大的热岩浆地幔柱从遥远的地下升起，这些地幔柱在裂谷形成后很长一段时间内继续提供动力。

印度板块虽然每年只移动几厘米，但质量巨大，因此动能巨大。除此之外，使它脱离澳大利亚板块的地幔力正在将它推向北方。它很可能从邻近的非洲板块获得一些额外的推动力。因此，冰山模型有一定的合理性，但并不是全部。