地球早期滞壳构造及其向板块构造体制演变

杨昊坤 ，李江海 *

1. 造山带与地壳演化教育部重点实验室，北京 100871；2. 北京大学 地球与空间科学学院，北京 100871

1 地球早期构造体制的两种模式

板块构造是目前地球上最重要的构造特征，塑造了如今的大陆、海洋和大气层。但对于地球早期构造体制是怎样的？板块构造何时在地球上产生，地球构造体制是如何随着时间的推移而发展？学界仍然缺乏一致的认识。从行星对比的角度，地球作为太阳系中唯一具有板块构造的星体，为何会与其它星球如此不同，现在也众说纷纭。在2020年5月19日发布的《美国国家科学基金会地球科学十年愿景（2020~2030）：时域地球》中，“板块构造开始的时间、原因和方式”这一科学问题名列第二，凸显了其在地球科学研究中的重要性。

目前学界对板块构造的开始时间争议很大。有观点认为，冥古宙晚期或始太古代地球就启动了早期的板块构造（Maruyama and Ebisuzaki, 2017;Windley et al., 2021），部分学者认为，板块构造始于距今约3.2~3.0 Ga（Condie, 2018; Hawkesworth and Brown, 2018; Palin et al., 2020; Palin, 2021），部分学者认为，板块构造始于2.5~2.0 Ga（Dewey,2021），亦有学者，认为板块构造始于0.8 Ga左右（Stern, 2018）。确定板块构造起源时间的关键是明确板块构造出现的标志，而产生上述争论的一个关键因素是目前学界对早期地球构造体制仍有很大争议。对板块构造起源时间的争论涉及早期地球构造体制的两种解释：太古宙板块构造模型与滞壳构造（Stagnant lid; Solomatov and Moresi, 1996）模型。

1.1 板块构造模式

随着板块构造理论的蓬勃发展与不断成熟，不少学者倾向于均变论观点，应用板块构造学说来解释地球前寒武纪的构造体制（Windley et al., 2021;Nutman et al., 2021; Kusky et al., 2021）。持此意见者一般认为早期地球（冥古宙或始太古代）构造体制以板块构造体制为主，地球上的构造模式自始至终并未发生实质性变化，与现代的板块构造方式相似。他们大多从地球上现存的太古宙岩石记录着手，分析古克拉通的地层、构造以及地球化学特征，并与现今板块构造体制下的地壳岩石进行类比。

目前普遍认为最古老的矿物记录出现在澳大利亚中部Jack Hill（Wilde et al, 2001），而最古老的岩石位于加拿大西北部Slave克拉通（Bowring and Williams, 1999）。此外，研究程度较深的太古宙克拉通还有格陵兰Isua带、澳大利亚Pilbara克拉通、南非Barberton克拉通及加拿大Nuvvuagittuq表壳岩带等（Nutman et al., 2013; Kitajima et al., 2008; de Wit et al., 2018; O’Neil et al., 2008）。很多学者通过论述Jack Hill锆石具有俯冲带地球化学特征，以及上述太古宙地区存在类似的海洋板块地层、具有俯冲带微量元素模式及发育类似板块构造的逆冲推覆构造等，认为这些特征是由于板块构造产生的（Turner et al., 2014; Ernst, 2017; Grosch and Slama,2017; Turner et al., 2020; Windley et al., 2021）。

1.2 滞壳构造模式（stagnant lid tectonics）

随着地质资料的积累，许多学者发现板块构造理论难以解决地球太古宙地质记录的所有问题。地球历史上发生的许多地质和地球化学变化，例如富集和亏损幔源玄武岩成分的增加、埃达克岩与赞岐岩Sr、Y同位素变化、榴辉岩包裹体在金刚石中出现、碰撞造山带出现频率迅速增加、陆壳生成速率迅速增加、蛇绿岩以及大火成岩省的出现、蓝片岩与超高压变质岩的出现等，使用板块构造都无法解释（Condie, 2018; 张旗和焦守涛， 2021）。此外，由于太古宙地球内部温度较高，板块构造所要求的刚性岩石圈可能并不存在，也不会有较冷的、致密的大洋岩石圈下沉驱动俯冲作用。近年随着计算机技术的成熟以及航空、遥感等技术的进步，使得数值模拟、比较行星学在地球早期构造体制研究中的应用成为可能（Sizova et al., 2010; Gerya et al., 2014;Rozel et al., 2017; Stern et al., 2018; Capitanio et al.,2022），地球早期的滞壳构造理论逐渐引起学界高度重视并得到多数学者的认可。

滞壳构造（Stangnant lid）最早由Solomatov和Moresi（1996）提出，以描述现今金星上的构造体制。所谓的滞壳，是当类地行星早期岩浆洋冷却之后，在表面形成环绕行星一圈的单一板块。需要注意的是，本文中的“滞壳构造”是广义的概念，泛指与板块构造不同的以垂向岩石圈运动为主的构造模式，包括热管、深成粘盖等小类。也有学者将滞壳构造称为“非板块构造”（Windley et al., 2021）或“单盖构造（Single lid）”（Stern, 2018）。

在缺乏地球早期地质资料的情况下，对其他行星进行研究有助于理解板块构造是如何开始的。地球是太阳系中唯一具有板块构造的星体，而滞壳构造则是太阳系星体更为普适的构造模式。Stern等（2018）以类地行星为案例参照，提出硅酸盐行星由岩浆洋到热管构造到活动壳到终极滞壳的构造演变序列（图1）。其中木卫一、金星等非板块构造的行星拥有比较活跃的滞壳构造机制，可与地球早期构造相类比：木卫一表现为热岩浆从地壳之下上升，伴随冷地壳下降的“热管模式”，构造整体上是垂向发育的；金星存在众多活动地幔柱和周期性火山喷发，内部地幔对流主要由与地球相似的上升羽流以及下沉到软流圈的冷“滴流”所控制（Stern, 2018）。值得注意的是，金星岩石圈条件与太古宙地球非常相似，金星的光圈（Coronae）构造和镶嵌块（Tesserae）可能类似于早期俯冲的地点和早期花岗岩大陆，可作为地球板块构造的类似物，或许可以为地球板块构造的起始提供线索（Hawkesworth and Brown, 2018；Lapôtre et al.,2020）。金星表面仍有大量构造变形特征，可能是地幔运动控制地表发生变形，这种岩石圈分块运动可能代表了板块构造与滞壳构造的中间形式（Byrne et al., 2021）。另外，火星上虽然发现了近期岩浆活动的迹象（Hauber et al., 2011），但整体上其构造活动强度相对金星要小，可能以仅有一个或几个地幔柱为特征（Stern et al., 2018），表现为更为缓慢的滞壳构造，可能处于行星构造演化的晚期；月球与水星内部活动近乎完全停止，一般归为滞壳构造的最终阶段，随着行星的冷却和岩石圈逐渐加厚，火星、水星与月球可能代表了硅酸盐行星构造活动的消亡与终结（Stern et al., 2018）。

图1 类地大型硅酸盐星体构造样式可能的演化模式（据Stern et al., 2018）Fig. 1 Possible evolution of tectonic styles for large silicate bodies like the Earth (From Stern et al., 2018)

地球滞壳构造理论认为，地球形成于46亿年前，最初是一个炽热的熔岩球。由于新生地球非常高温，在地球形成后的至少10亿年里，可能没有任何板块构造。在第一块大陆形成之前，地球上只有一个所谓的球壳或“盖”，并没有陆地板块（O’Neill et al., 2016）。区别于板块构造的大规模横向块体移动，滞壳模式下岩石圈垂向沉降或水滴状下沉是更普遍的将浅层物质输送到地幔的机制（Dewey et al., 2021）。对于冥古宙或始太古代出现的一些俯冲带特征，可以解释为滞壳体系中幕式、短暂的俯冲作用（Cawood et al., 2018; O’Neill et al., 2018; Liu et al., 2019; Cawood, 2020），或是由于深部上升流的边缘挤压（Morre and Webb, 2013;Dewey et al., 2021），亦或是滞壳构造与早期俯冲构造在时间上出现多次交替（Stern, 2018）或在空间上并存（Capitanio et al., 2019），而且无法证明冥古宙或始太古代俯冲作用的普遍性（Korenaga,2018），因此不能将其等同于板块构造。

2 滞壳构造的作用模式

围绕地球早期的滞壳构造，提出了多种构造演化模式，主要有热管构造模式、地幔反转模式、深成粘盖模式、盖—板构造模式等（Morre and Webb,2013；Bédard, 2018；Rozel et al., 2017；Lourenço et al., 2020; Capitanio et al., 2019；图2）。对于每种模式，重点在于如何解释在早期地球未出现板块构造的情况下，地球如何释放热量、如何形成早期大陆以及如何形成类似俯冲造山带的挤压构造。

图2 可能的地球早期滞壳构造体制Fig. 2 Possible stagnant lid tectonics regimes in early Earth

2.1 热管构造模式（Heat-pipe tectonics）

热管构造（图2a）是一种以垂向岩浆作用为主导的构造体制，认为早期地球表面可能存在大量岩浆通道，地球内部熔体通过岩浆通道到达地表，并冷却固结形成早期地壳。频繁的火山运动使地表物质下移，产生较冷而厚的岩石圈。这是一种类地天体较为常见的物质和热量循环方式，具有较高的热量释放效率。随着地球内部热能减少，热管构造模式向板块构造模式转化。

目前太阳系中木卫一（Io）发育最典型的热管构造。Morre 和 Webb（2013）通过数值模拟方法证实了地球早期存在热管构造的可能性，指出太古宙地层挤压变形可以用岩浆底辟侵位解释，并且通过模拟实现了约3.2 Ga热管构造向板块构造的转化。但热管构造存在一些无法解释的问题，例如太古宙早期大陆如何在热管构造剧烈的岩浆活动条件下保存，以及在较冷的岩石圈条件下如何形成太古宙TTG等。因此热管构造模型还需要进行进一步修正，有学者认为热管构造可能仅存在于地球最早期的一段时间，随后即被另一种滞壳构造模式所替换（Stern et al., 2018; 章清文和刘耘， 2021）。

2.2 地幔反转模式（Mantle overturns）

Fischer 和 Gerya（2016）通过高精度岩浆动力学数值模拟，提出地球早期存在幕式地壳增长和破坏模式，太古宙存在长而稳定的地壳增长阶段和短而剧烈的地壳破坏阶段。Bédard（2018）对这种观点进行了扩展，提出地球早期处于不稳定的周期滞壳体系之内，停滞盖之间的间隔可能对应地幔反转（图2b）。地球早期的滞壳之下发生不稳定的地幔分层对流，只会使上层地幔冷却。由于地球内部大量热量一直留存在下层地幔中而得不到有效释放，因此地球热量平衡逐渐被扰乱。最终当下层地幔热量积累到一定程度时，将触发地幔翻转。

太古宙地壳在地幔反转期间爆发式产生，这些新生地壳在反转间歇期运动停滞，构造模式类似于热管构造。在太古宙地幔翻转期间，长期存在的地幔上升流具有生成TTG所需的大量热岩浆环境，因此太古宙大陆可能在这些上升流的位置形成；而上升流顶部的先存大陆将被强烈改造，离上升流较远的大陆则会随着地幔流而漂移。漂移太古宙大陆的前缘可能出现地体增生、叠瓦构造、岩石圈重熔等会聚边缘构造特征，解释了太古宙类似会聚板块构造的成因。因此大陆漂移早在发生板块主动俯冲之前就已存在，属于“自下而上的构造”。随着地球冷却，岩石圈变得更加致密坚硬，可能在2.5 Ga左右，会聚边缘逐渐演化为现代主动俯冲系统。

2.3 深成粘盖模式（Plutonic-squishy lid）

深成粘盖模式是一种主要由侵入岩浆控制的构造作用体制（Rozel et al., 2017; Lourenço et al.,2020，图2c）。由于早期地球的热流较高，从而导致地幔黏度较低和局部密度差。来自地幔的岩浆侵入地壳，导致地壳加热、增厚，发生拆沉并进入地幔。在此种构造体制下，原始TTG熔体可以通过镁铁质下地壳分层并滴入地幔、地壳局部增厚、小规模地壳翻转等方式在地壳或地幔形成（Sizova et al., 2015）。

Rozel 等（2017）通过数值模拟方法将本模型与热管模型进行对比，认为以火山作用为主的热管构造体制下形成的岩石圈较冷，而由侵入岩浆作用主导的深成粘盖模型可以形成较热的岩石圈，与地球原始地壳较为相似。Lourenço 等（2020）指出岩浆侵入会在岩石圈中形成热而弱的边界，沿这种边界形成一系列小型、暂时性的“板块”，这些“板块”边界频繁由于岩浆上涌或岩石圈拆沉而更新，因此其与板块构造理论所提出的板块构造完全不同。在不存在板块俯冲的条件下，地壳分层与向下滴落能够导致早期地壳向拆沉位置的较快横向运动，从而将太古宙垂向构造与横向构造联系起来，解释了太古宙克拉通较高的横向运动速率（Brenner et al.,2020）以及类似的俯冲带特征。同时在这种机制下岩石圈保持较薄的厚度，具有有效的热损失机制。最近研究发现金星上存在分块运动的岩石圈（Byrne et al., 2021），与这种构造模型较为吻合。

2.4 盖—板构造模式（Lid-and-plate tectonics）

Capitanio等（2019）利用太古宙地幔条件下地幔对流和熔融数值模拟，表明在单一的全球热体制下，岩石圈垂向运动（即滞壳构造）与横向运动两种构造模式可以共存，提出了盖—板构造（图2d）。地球早期基性地幔柱到达岩石圈底部后发生分异，抽提出的熔体侵位到岩石圈顶部形成新生地壳，残余熔体在岩石圈底部固化。在离散地幔流环境下，岩石圈底部的残余固化岩石可能横向增生为很大的块体，形成所谓“原板块”。在地球早期的很长一段时间内，滞壳构造与“原板块”的横向运动共存。

在原板块增生以及横向迁移过程中，地幔流离散位置岩石圈减薄，迁移前缘形成类似会聚板块边缘的环境，发生岩石圈增厚、边界应变以及不对称拆沉等。下层岩石圈及其中的残余固化岩石沿不对称拆沉返回地幔，拆沉部位与大陆TTG形成环境非常相似。模拟速度显示地表横向迁移速度远小于地幔对流速度，深部岩石圈返回地幔带动地表发生挤压变形，因此从地球动力学角度来看上述过程没有发生板块俯冲。这种构造体制与Lourenço 等（2020）阐述的深成粘盖模式都提出了存在“原始板块”，但这种模式更强调地幔流对原板块横向迁移的作用，可能代表了地球从滞壳构造到板块构造的过渡形态（李忠海等，2021）。在Capitanio 等（2019）的数值模拟中，这种构造模型建立十分迅速，因此早期地球上纯停滞盖模式可能持续时间很短，在冥古宙就为这种盖—板构造所取代。

3 地球构造体制转化时间

虽然地球早期处于滞壳构造模式之中已获得主流学界的认可，但除了地球早期的滞壳构造的运行模式存在争议以外，滞壳构造何时转变为板块构造也是目前研究的热点。

许多学者认为板块构造的起源与大陆克拉通化可能存在因果关系，希望通过太古宙长英质陆壳的形成与演化来制约板块构造的启动时间。通过不同的方法研究太古宙克拉通，得到的板块构造启动时间最早可达4 Ga，但多在古太古代至中太古代早期。Deng 等（2019）发现太古宙TTG岩浆源中存在沉积硅质岩的证据，认为早在约4 Ga前，岩石圈的横向运动和沉积物的向下搬运就已经开始（至少是局部的），并且海洋俯冲很可能是太古宙长英质大陆的成因。有的学者使用地球化学方法，根据太古宙早期陆壳Rb/Sr、Ni/Co、Cr/Zn的变化以及Nd、Hf、W同位素地球化学数据，推测在3.8~3.0 Ga时出现上地壳由镁铁质转变为长英质的证据，可能代表了板块构造的开始（Dhuime et al., 2015; Tang et al., 2016; Carlson et al., 2019; Bauer et al., 2020）。同时Dhuime等（2018）模拟数据表明3 Ga时地壳破坏率急剧上升，这可能与俯冲带的广泛发展有关。Greber 等（2017）通过测定太古宙沉积岩的Ti同位素组成，认为地壳转化为长英质的时间早于3Ga，板块构造应该开始于3.5 Ga甚至更早。Zhai和 Peng（2020）通过对华北克拉通的研究，提出板块构造是分几个阶段发展的，可分为原始板块构造（3.0/2.7~2.5 Ga）、早期板块构造（2.2~1.8 Ga）以及现代板块构造（<0.7 Ga）。但也有学者提出反对意见，认为陆壳形成和板块构造启动不应混为一谈，因为陆壳可以在没有板块构造的情况下形成（Stern, 2018），如TTG可能形成于地幔柱洋底高原下部玄武岩部分熔融（Zhu et al., 2021）。

变质作用是研究板块构造启动时间的热点，对变质岩的最新研究使板块构造启动时间从新元古代向新太古代末期推进。识别现今地球俯冲带的重要指标是高压低温变质岩（如蓝片岩）与超高压变质岩（如柯石英榴辉岩），地球上最早的蓝片岩、超高压榴辉岩出现在新元古代（Maruyama et al., 1996;Jahn et al., 2001）。Stern（2018）根据地球上最早的俯冲带变质组合，认为现代板块构造直到新元古代才开始启动，并提出新元古代之前滞壳构造和早期板块构造交替进行的猜想。Brown 和 Johnson（2018）发现新太古代普遍存在高T/P与中T/P变质岩，而新元古代末期之后转变为低T/P变质岩普遍存在，符合最古老的俯冲带变质岩出现时间。Zheng 和 Zhao（2020）则认为板块俯冲在新太古代已经存在，将Brown 和 Johnson（2018）提出的变质岩变化解释为新太古代的俯冲是韧性板块边缘的“热俯冲”，而之后随着地幔冷却，在新元古代俯冲转变为刚性板块边缘的“冷俯冲”，出现大量低T/P变质岩。近期还有研究发现，低T/P变质岩是在2.5 Ga新太古代末期开始逐渐增多的，进而形成双变质带，可视为板块运动重特征，早于蓝片岩与超高压变质作用最早出现时间（Holder et al.,2019；Brown et al., 2020b）。低T/P变质岩与双变质带的发展、蓝片岩和超高压变质岩的出现，与地幔的长期冷却以及海洋岩石圈厚度、浮力和流变性的变化，进而导致俯冲和碰撞造山构造方式的演化有关。

此外，近年来对早期板块构造地质记录的研究还涉及沉积、成矿带、岩浆作用、地震等方面，提出的板块构造启动时间多在3~2 Ga之间。Sobolev和Brown（2019）认为地表侵蚀与沉积控制地球板块构造的演化，3 Ga以来积累的沉积物为稳定俯冲起到了润滑作用，并且对地球板块构造的发展至关重要；3~2 Ga之间由于超大陆聚合和地表侵蚀加剧，滞壳构造逐渐演变为全球板块构造体制。Dewey等（2021）通过对太古宙和元古宙成矿作用的详细研究，指出2.5 Ga（新太古代末期）成矿作用突然变得非常活跃，可能与全球规模的克拉通运动相关，代表了板块构造的启动；0.8 Ga罗迪尼亚超大陆解体，代表了现代板块构造开始。Spencer等（2018）对2.3~2.2 Ga全球地质记录的研究表明，古元古代存在构造岩浆活动停滞期，2.2 Ga新生岩浆大量活动可能代表了早期板块构造向现代板块构造或超大陆旋回转变。Liu 等（2019）研究发现约2.1 Ga开始出现碱性玄武岩岩浆活动，可能代表地球上持续俯冲作用的开始。Wan 等（2020）通过地震研究认为在距今2 Ga时最终形成全球板块边界网，并加速地幔冷却。

从上述研究可以看出，前人所提出的板块构造出现的标志大都在古太古代至古元古代之间，因此可以认为这一时间段内发生了地球构造体制的重大转换。地球构造体制的转变根本上是由于地球的不断冷却，从滞壳构造演变为板块构造是长时间的过渡过程（O’Neill et al., 2018; Cawood, 2018, 2020;Brown et al., 2020a; 图3）。笔者认为目前研究者对从滞壳构造到板块构造的演变已形成了大体一致的框架：地球早期为滞壳构造（可能间有幕式俯冲作用）；约3.2 Ga（或更早的古太古代）开始出现早期板块构造，可能以太古宙克拉通大量形成为证据；中新太古代到古元古代可视为滞壳构造到板块构造的过渡期，可能在古元古代形成了全球连续的板块边界网，以低T/P变质岩开始出现与双变质带开始发展、岩浆活动剧烈、造山与热液成矿带广泛发育为证据；最后在新元古代形成现今样式的板块构造，以地幔不断冷却造成从“热俯冲”到“冷俯冲”的转化、蓝片岩与超高压变质岩的出现为标志。从滞壳构造到板块构造的分阶段演变与地球动力学数值模拟揭示的地球构造体制演变一致（Sizova et al., 2010; Gerya, 2014）。对于板块构造开始时间的争论，很多是观念上的。例如有的学者认为板块构造开始相当于第一个俯冲带开始活动（Lu et al.,2021），也有学者认为板块构造开始时间可定义为板块构造成为地球主导构造机制的时间（Gerya,2014; Hawkesworth and Brown, 2018），有的学者认为是全球形成连续板块边界网的时间（Cawood et al., 2018; Brown et al., 2020a; Wan et al., 2020），而他们对地球构造演化的大致认识相差不大。

图3 地球构造模式演化示意图（据Cawood, 2020）Fig. 3 Evolution of tectonic regimes in Earth (From Cawood, 2020)

在地球早期构造体制过渡期之内，滞壳构造与早期板块构造是共存的，不同阶段不同的构造体制可能发挥着不同程度的作用。二者可能同一时间在地球上共存（Capitanio et al., 2019），也可能在不同时间发生交替（Stern, 2018）。热管构造作为一种释热效率较高的构造模式，可能在岩浆洋阶段之后是早期地球主导的构造体制，期间可能通过地幔反转平衡地球内部热量并形成太古宙早期TTG。而深成粘盖构造模式与盖—板构造模式作为岩石圈垂向运动与横向运动并存的构造体制，可能代表了滞壳构造晚期和板块构造早期的过渡，并且其作用可能延伸到早期板块构造出现后的某个时间。不管是滞壳构造还是板块构造，其本质上都是地球内部散热的机制，地球从早期热管构造、地幔反转，到深成粘盖构造与盖—板构造，再到板块构造的过程，是由地球逐渐冷却的过程控制的。

在这个大体一致的框架下，对滞壳构造到板块构造演变的细节还存在一些争议。例如对于地球历史上1.8~0.8 Ga的构造沉寂期（Boring billion），Stern（2018）认为属于缓慢的“单盖”构造，支持了他所提出的新元古代之前板块构造与滞壳构造交替作用的理论；Sobolev 和 Brown（2019）认为是沉积物减少导致俯冲作用变弱；Dewey 等（2021）则认为造山带、蛇绿岩等地质记录显示这一时期仍然具有明显板块构造特征。对一些判断板块构造开始的依据，如3 Ga后金伯利岩中出现榴辉岩成分包裹体（Shirey and Richardson, 2011），也可以解释为早期热俯冲角度较小，没有达到榴辉岩相深部（Windley et al., 2021）；此外金伯利岩中被认为属于俯冲带成因的碳同位素组成，通过许多非俯冲的地幔过程也能得到（Dewey et al., 2021）。因此还需进一步评估这些地质依据对于判断板块构造开始的可靠程度。此外，对太古宙陆壳形成是否标志着板块构造起源，板块构造与滞壳构造的交替过程和机理，地球表面如何从单板块破裂成众多板块，热流活动、温度冷却、岩石圈强度变化以及水的存在对地球构造体制演化的控制作用等问题，目前也存在较大争议。这可能是未来地球早期构造体制的热点研究方向。

4 主要认识

（1）在地球早期构造体制研究方面，目前学术界主流的观点正在进行从最初的均变论（即地球从形成以来一直存在板块构造）到地球早期为滞壳构造（非板块构造）观点的转变。一般认为在始、古太古代或者冥古宙晚期岩浆洋冷却后，地球构造模式以垂向滞壳构造为主，可能间或有一些幕式横向构造作用。

（2）对于地球早期滞壳构造的作用机制，提出的主要模式有热管构造模式、地幔反转模式、深成粘盖模式、盖—板构造模式。这些模式的关键在于如何解释太古宙大陆的形成、早期地球热量释放以及太古宙地质记录中的类似俯冲带与造山带的特征。其中深成粘盖模型中岩浆侵入所形成的早期“板块”与盖—板构造模式所提出的“原板块”可能代表了地球从滞壳构造向早期板块构造的转变。

（3）随着地球冷却，岩石圈强度不断增强，可能于3.2 Ga开始发生滞壳构造向板块构造演变。从滞壳构造转化为板块构造是渐变的，可能发生从热管构造到深成粘盖或盖—板构造再到早期板块构造的转变，一直持续到古元古代。由于早期地球温度比现在高很多，岩石圈强度较弱，俯冲角也较小，因此早期板块构造特征可能与现在的板块构造非常不同，俯冲作用可以称之为“热俯冲”。随着地球进一步冷却，现代“冷俯冲”构造样式在新元古代最终形成。

从国际研究趋势来看，目前的热门研究方法已从地质证据的考察向高精度数值模拟转变，因此大力开展与地质制约相结合的数值模拟研究将是未来追赶国际学术前缘的重要手段。另外，随着深地探测与行星观测技术的进步，可能会为板块构造起源这一问题提供更多来自深部和宇宙的证据。

致谢：两名匿名审稿人对本文提出了许多宝贵意见，在此致以诚挚的谢意。