板塊構(gòu)造學(xué)說是在大陸漂移學(xué)說和海底擴(kuò)張學(xué)說的基礎(chǔ)上提出的。根據(jù)這一新學(xué)說,地球表面覆蓋著不變形且堅(jiān)固的板塊(巖石圈),這些板塊確實(shí)在以每年1厘米到10厘米的速度在移動。 由于地球表面積是有限的,地球板塊分類為三種狀態(tài):其一為彼此接近的匯聚型板塊邊界;其二為彼此遠(yuǎn)離的分離型板塊邊界;其三為彼此交錯的轉(zhuǎn)換型板塊邊界。板塊本身是不會變形的,地球表面活動便都在這三種狀態(tài)下集中發(fā)生。 ![]() 學(xué)說內(nèi)容 ![]() 板塊構(gòu)造學(xué)說示意圖 1915年魏格納在《大陸與大洋的起源》一書中提出了大陸漂移的概念,然而他所提出的證據(jù)未能使地學(xué)界相信大陸漂移的真實(shí)性。60年代初H.Hess提出了海底擴(kuò)張的概念,并得到古地磁學(xué)、地球年代學(xué)以及海洋地質(zhì)學(xué)和地球物理等方面一系列新證據(jù)的支持。三種不同的現(xiàn)象:熔巖序列中磁極性轉(zhuǎn)向的年代;深海巖心中剩余磁化轉(zhuǎn)向的深度,以及平行于海洋中脊的線狀磁異常的寬度,都以同樣的比率變化著,都是由于擴(kuò)張海底的地殼從洋中脊遷移而造成的。地學(xué)界普遍接受了活動論的觀點(diǎn),并逐漸形成了板塊運(yùn)動學(xué)說。 由于與被稱為“環(huán)太平洋帶”的太平洋板塊周圍的狀態(tài)相關(guān),這個地區(qū)內(nèi)的大地震、深源地震和火山活動等都十分活躍。由于印度洋板塊與亞歐板塊間的碰撞,形成了喜馬拉雅山脈和西藏高原。在大陸板塊彼此碰撞的匯聚型板塊邊界下,形成了大陸與大陸間的沖突帶,也造成了大褶皺山脈。 由于板塊構(gòu)造學(xué)說的進(jìn)展,迄今被視為不解之謎的地球活動大多得到了解釋。70年代以來,以證實(shí)板塊構(gòu)造學(xué)說為目的的世界規(guī)模的地球觀測蓬勃開展。通過這些觀測,海底的年代分布被詳盡確定,弄清了以往地質(zhì)時期板塊運(yùn)動的過程,更由于空間觀測技術(shù)的發(fā)展,就連每年一厘米的板塊運(yùn)動,也能夠連續(xù)數(shù)年進(jìn)行觀測。 1912年德國氣象學(xué)家兼地質(zhì)學(xué)家魏格納( A. Wegner )最先提出大陸漂移說。他認(rèn)為在前寒武紀(jì)時,地球上存在一塊統(tǒng)一的大陸:泛大陸。以后經(jīng)過分合過程,到中生代早期,聯(lián)合古陸再次分裂為南北兩大古陸,北為勞亞古陸(Laurasia),南為岡瓦那古陸(Gondwanaland)。到了三迭紀(jì)末,這2個古陸進(jìn)一步分離及漂移,相距越來越遠(yuǎn)了,其間由最初一個狹窄海峽,逐漸發(fā)展成印度洋、大西洋等巨大的海洋。到了新生代,因?yàn)橛《纫驯逼絹啔W大陸的南緣,兩者發(fā)生了碰撞,青藏高原隆起,造成了宏大的喜馬拉雅山系,古地中海東部完全消失了;非洲繼續(xù)向北推進(jìn),古地中海西部逐漸縮小到現(xiàn)規(guī)模;歐洲南部被擠壓成了阿爾卑斯山系,南、北美洲在向西漂移過程里,它們的前緣受到太平洋地殼的擠壓,隆起為科迪勒拉-安第斯山系,同時兩個美洲在巴拿馬地峽處復(fù)又相接;澳大利亞大陸脫離南極洲,向東北漂移到新生代的位置。于是海陸的基本輪廓發(fā)展成新生代的規(guī)模。 由于受當(dāng)時科技水平和認(rèn)識水平的限制,大陸漂移說也未能正確說明大陸漂移的動力機(jī)制,未能提供大陸拼合的最佳方案。大陸漂移學(xué)說在當(dāng)時學(xué)術(shù)界引起很大爭議,大陸漂移理論提出后不久,便被視為是一種荒唐的臆想。隨著魏格納本人在科學(xué)探險(xiǎn)中獻(xiàn)身于格陵蘭雪原,大陸漂移說一度陷于沉寂。 20世紀(jì)60年代,海底擴(kuò)張和板塊構(gòu)造的提出給早期的大陸漂移說注入了新的生命力。2015年及以前獲得的大量證據(jù)表明,魏格納大陸漂移的基本設(shè)想是正確的。 六十年代初,美國地震地質(zhì)學(xué)家迪茨(R.Dietz,1961)提出了"海底擴(kuò)張" 的概念。接著,郝斯(Hess,1962)加以深入闡述。 迪茨提出:由于地幔中放射性元素衰變生成的熱使地幔物質(zhì)以每年數(shù)厘米的速度進(jìn)行大規(guī)模的熱循環(huán),形成對流圈,它作用于巖石圈,成為推動地殼運(yùn)動的主要力量。洋殼的形成與地幔對流有關(guān)。洋底就是對流圈的頂,它在洋底的離散帶形成,并緩慢地向斂合帶擴(kuò)張??偟目磥?,洋底構(gòu)造是地幔對流的直接反映,洋脊是地幔物質(zhì)上涌的部位,海溝是地幔物質(zhì)的下降部位。 郝斯認(rèn)為大洋中脊是地幔對流上升的地方,地幔物質(zhì)不斷從這里涌出,太平洋周圍分布島嶼與海溝、大陸邊緣山脈以及火山、地震就是這樣形成。 1968年,劍橋大學(xué)的麥肯齊(D.P.Mckenzin)和派克(R.L.Parker),普林斯頓大學(xué)的摩根(W.J.Morgan)和拉蒙特觀測所的勒皮雄(X.Lepichon)等人聯(lián)合提出的一種新的大陸漂移說--板塊構(gòu)造學(xué)說,它是海底擴(kuò)張學(xué)說的具體引伸。 板塊構(gòu)造,又叫全球大地構(gòu)造。板塊指巖石圈板塊,包括整個地殼和莫霍面以下的上地幔頂部,即地殼和軟流圈以上的地幔頂部。大陸只是傳送帶上的"乘客"。 板塊構(gòu)造學(xué)說認(rèn)為巖石圈的構(gòu)造單元是板塊,板塊的邊界是洋中脊、轉(zhuǎn)換斷層、俯沖帶和地縫合線。由于地幔的對流,板塊在洋中脊分離、擴(kuò)大,在俯沖帶和地縫合線處下沖、消失。 全球被劃分為亞歐板塊、太平洋板塊、美洲板塊、非洲板塊、印度洋板塊和南極板塊等6大板塊;其間還有一些小板塊,如可可板塊、智利板塊等。板塊構(gòu)造理論強(qiáng)調(diào)板塊的大規(guī)模水平運(yùn)動,板塊可以產(chǎn)生、生長、消亡,而且這種變化可以定量預(yù)測。 學(xué)說歷史 ![]() 1910年,德國氣象學(xué)家魏格納(Alfred Lothar Wegener,1880-1930)偶然發(fā)現(xiàn)大西洋兩岸的輪廓極為相似。此后經(jīng)研究、推斷,他在1912年發(fā)表《大陸的生成》,1915年發(fā)表《海陸的起源》,提出了大陸漂移學(xué)說。該學(xué)說認(rèn)為在古生代后期(約三億年前)地球上存在一個“泛大陸”,相應(yīng)地也存在一個“泛大洋”。后來,在地球自轉(zhuǎn)離心力和天體引潮力作用下,泛大陸的花崗巖層分離并在分布于整個地殼中的玄武巖層之上發(fā)生漂移,逐漸形成了現(xiàn)代的海陸分布。 板塊構(gòu)造學(xué)說(亦稱全球大地構(gòu)造學(xué)說):該學(xué)說是法國科學(xué)家勒比遜于1968年提出的學(xué)說。板塊構(gòu)造學(xué)說是在大陸漂移學(xué)說和海底擴(kuò)張學(xué)說的理論基礎(chǔ)上,又根據(jù)大量的海洋地質(zhì)、地球物理、海底地貌等資料,經(jīng)過綜合分析而提出的學(xué)說,因此有人把大陸漂移說、海底擴(kuò)張說和板塊構(gòu)造說稱為全球大地構(gòu)造理論發(fā)展的三部曲。 板塊構(gòu)造學(xué)說是近代最盛行的全球構(gòu)造理論。這個學(xué)說認(rèn)為地球的巖石圈不是整體一塊,而是被地殼的生長邊界海嶺和轉(zhuǎn)換斷層,以及地殼的消亡邊界海溝和造山帶、地縫合線等一些構(gòu)造帶,分割成許多構(gòu)造單元,這些構(gòu)造單元叫做板塊。全球的巖石圈分為亞歐板塊(又譯“歐亞板塊”)[2] 、非洲板塊、美洲板塊、太平洋板塊、印度洋板塊和南極洲板塊,共六大板塊。其中太平洋板塊幾乎完全是在海洋,其余五大板塊都包括有大塊陸地和大面積海洋。大板塊還可劃分成若干次一級的小板塊。這些板塊漂浮在“軟流層”之上,處于不斷運(yùn)動之中。一般說來,板塊內(nèi)部的地殼比較穩(wěn)定,板塊與板塊之間的交界處,是地殼比較活動的地帶,地殼不穩(wěn)定。地球表面的基本面貌,是由板塊相對移動而發(fā)生的彼此碰撞和張裂而形成的。在板塊張裂的地區(qū),常形成裂谷和海洋,如東非大裂谷、大西洋就是這樣形成的。在板塊相撞擠壓的地區(qū),常形成山脈。當(dāng)大洋板塊和大陸板塊相撞時,大洋板塊因密度大、位置較低,便俯沖到大陸板塊之下,這里往往形成海溝,成為海洋最深的地方;大陸板塊受擠上拱,隆起成島弧和海岸山脈。太平洋西部的深海溝和島弧鏈,就是太平洋板塊與亞歐板塊相撞形成的。在兩個大陸板塊相碰撞處,常形成巨大的山脈。 喜馬拉雅山就是印度板塊在向亞歐板塊碰撞過程中產(chǎn)生的。 板塊構(gòu)造理論已被用來解釋火山、地震的形成和分布,以及礦產(chǎn)的生成和分布等。但是,是什么力量驅(qū)動著板塊作大幅度、持續(xù)運(yùn)動的驅(qū)動力問題,意見還不一致。 該學(xué)說成功解釋了許多地理現(xiàn)象,如大西洋兩岸的輪廓問題;非洲與南美洲發(fā)現(xiàn)相同的古生物化石及現(xiàn)代生物的親緣問題;南極洲、非洲、澳大利亞發(fā)現(xiàn)相同的冰磧物;南極洲發(fā)現(xiàn)溫暖條件下形成的煤層等等。但它有一個致命弱點(diǎn):動力。根據(jù)魏格納的說法,當(dāng)時的物理學(xué)家立刻開始計(jì)算,利用大陸的體積、密度計(jì)算陸地的質(zhì)量。再根據(jù)硅鋁質(zhì)巖石(花崗巖層)與硅鎂質(zhì)巖石(玄武巖層)摩擦力的狀況,算出要讓大陸運(yùn)動,需要多么大的力量。物理學(xué)家發(fā)現(xiàn),日月引力和潮汐力實(shí)在是太小了,根本無法推動廣袤的大陸。因此,大陸漂移學(xué)說在興盛了十幾年后就逐漸銷聲匿跡了。 上世紀(jì)五十年代,海洋探測的發(fā)展證實(shí)海底巖層薄而年輕(最多二、三億年,而陸地有數(shù)十億年的巖石);另1956年開始的海底磁化強(qiáng)度測量發(fā)現(xiàn)大洋中脊兩側(cè)的地磁異常是對稱的。據(jù)此,美國學(xué)者赫斯(H.H.Hess)提出海底擴(kuò)張學(xué)說,認(rèn)為地幔軟流層物質(zhì)的對流上升使海嶺地區(qū)形成新巖石,并推動整個海底向兩側(cè)擴(kuò)張,最后在海溝地區(qū)俯沖沉入大陸地殼下方。 正是海底擴(kuò)張學(xué)說的動力支持,加上新的證據(jù)(古地磁研究等)支持大陸確實(shí)很可能發(fā)生過漂移,從而使復(fù)活的大陸漂移學(xué)說(板塊構(gòu)造學(xué)說也稱新大陸漂移學(xué)說)開始形成. 基本內(nèi)容 板塊構(gòu)造學(xué)說是1968年法國地質(zhì)學(xué)家勒皮雄與麥肯齊、摩根等人提出的一種新的大陸漂移說,它是海底擴(kuò)張說的具體引伸。 板塊構(gòu)造 板塊構(gòu)造,又叫全球大地構(gòu)造。所謂板塊指的是巖石圈板塊,包括整個地殼和莫霍面以下的上地幔頂部, 板塊構(gòu)造學(xué)說模型圖 也就是說地殼和軟流圈以上的地幔頂部。新全球構(gòu)造理論認(rèn)為,不論大陸殼或大洋殼都曾發(fā)生并還在繼續(xù)發(fā)生大規(guī)模水平運(yùn)動。但這種水平運(yùn)動并不象大陸漂移說所設(shè)想的,發(fā)生在硅鋁層和硅鎂層之間,而是巖石圈板塊整個地幔軟流層上像傳送帶那樣移動著,大陸只是傳送帶上的“乘客”。 地球是唯一一個適合板塊構(gòu)造學(xué)說的行星 ![]() 板塊構(gòu)造學(xué)說模型圖 太陽系外發(fā)現(xiàn)的巨大類地行星被命名為“超級地球”?!俺壍厍颉币l(fā)科學(xué)家們研究他們在哪些方面可能像地球的濃厚興趣。2014年,哈佛大學(xué)科學(xué)家們指出,這些類地行星也適用于地球板塊構(gòu)造學(xué)說。板塊構(gòu)造學(xué)說是指構(gòu)成地球固態(tài)外殼的巨大板塊的運(yùn)動學(xué)說。板塊運(yùn)動常導(dǎo)致地震、火山和其它大地質(zhì)事件。從本質(zhì)上來講,板塊決定了地球的地質(zhì)歷史。地球是人們所知道的唯一一個適合板塊構(gòu)造學(xué)說的行星。地球板塊運(yùn)動被認(rèn)為是生命進(jìn)化的必要條件。 “超級地球”也適合適合板塊構(gòu)造學(xué)說的行星 然而,哈佛行星科學(xué)家黛安娜·巴倫西亞和她的同事在《天體物理學(xué)》雜志上發(fā)表的一篇論文預(yù)測,“超級地球”(其質(zhì)量是地球的一倍至十倍大)同樣也會通過板塊構(gòu)造來提供維持生命的必要條件之一。 板塊構(gòu)造學(xué)說示意圖 該論文的作者巴倫西亞稱,“這些超級地球中的一些可能在他們的太陽系中也處于'可居住區(qū)域’,這就是說他們離他們的母恒星的距離恰好合適,有液態(tài)水存在,因此會有生命。盡管最終只有這些行星的熱和化學(xué)進(jìn)化能夠決定是否他們適合居住,但是這些熱和化學(xué)特性卻極其依賴于板塊構(gòu)造學(xué)說?!蓖ㄟ^全面模擬這些具有大片陸地的超級地球的內(nèi)部結(jié)構(gòu),巴倫西亞和他的研究小組發(fā)現(xiàn)“超級地球”的質(zhì)量與其板塊與板塊應(yīng)力值之間的存在的聯(lián)系。這些應(yīng)力值,部分是很慢的,慢慢地改變著地球的地幔。應(yīng)力值是板塊變形和潛沒(一個板塊沉入另一個板塊的下面)的背后驅(qū)動力。因?yàn)檫@些“超級地球”質(zhì)量比地球大,所以這股驅(qū)動力也要比地球大得多。 研究成果 研究小組發(fā)現(xiàn)隨著行星質(zhì)量的增大,切變力就會增加,板塊厚度減小。這兩種因素削弱了板塊,使板塊減少,這是板塊構(gòu)造學(xué)說中的關(guān)鍵部分。因此科學(xué)家們稱,“超級地球”很容易滿足板塊變形和潛沒所需要的條件。他們的研究結(jié)果顯示,板塊構(gòu)造學(xué)說特別適用于更大質(zhì)量的超級地球。巴倫西亞說,“人們的研究證明,'超級地球’存在板塊構(gòu)造運(yùn)動,即使這些行星上沒有水存在?!蔽磥?,人們可以使用美國宇航局的陸地行星探測者或歐洲航天局的達(dá)爾文項(xiàng)目來驗(yàn)證這些結(jié)論。歐洲航天局達(dá)爾文項(xiàng)目將由三個天文望遠(yuǎn)鏡組成,旨在于搜尋類地行星。 構(gòu)造劃分 ![]() 勒皮雄在1968年將全球地殼劃分為六大板塊;太平洋板塊、亞歐板塊、非洲板塊、美洲板塊、印度洋板塊(包括澳洲)和南極洲板塊。其中除太平洋板塊幾乎全為海洋外,其余五個板塊既包括大陸又包括海洋。此外,在板塊中還可以分出若干次一級的小板塊,如把美洲大板塊分為南、北美洲兩個板塊,菲律賓、阿拉伯半島、土耳其等也可作為獨(dú)立的小板塊。板塊之間的邊界是大洋中脊或海嶺、深海溝、轉(zhuǎn)換斷層和地縫合線。這里提到的海嶺,一般指大洋底的山嶺。 海底地形 在大西洋和印度洋中間有地震活動性海嶺,另名為中脊,由兩條平行脊峰和中間峽谷構(gòu)成。太平洋也有地震性的海嶺,但不在大洋中間,而偏在東邊,它不甚崎嶇,沒有被中間峽谷分開的兩排脊峰,一般叫它為太平洋中隆。海嶺實(shí)際上是海底分裂產(chǎn)生新地殼的地帶。轉(zhuǎn)換斷層,是大洋中脊被許多橫斷層切成小段,它不是一種簡單的平移斷層,而是一面向兩側(cè)分裂,一面發(fā)生水平錯動,是屬于另一種性質(zhì)的斷層,威爾遜稱之為轉(zhuǎn)換斷層。兩大板塊相撞,接觸地帶擠壓變形,構(gòu)成褶皺山脈,使原來分離的兩塊大陸縫合起來,叫地縫合線。一般說來,在板塊內(nèi)部,地殼相對比較穩(wěn)定,而板塊與板塊交界處,則是地殼比較活動的地帶,這里火山、地震活動以及斷裂、擠壓褶皺、巖漿上升、地殼俯沖等頻繁發(fā)生。 運(yùn)動原因 ![]() 板塊構(gòu)造學(xué)說結(jié)構(gòu)分析 什么力量驅(qū)使板塊進(jìn)行運(yùn)動,按照赫斯的海底擴(kuò)張說來解釋,認(rèn)為大洋中脊是地幔對流上升的地方,地幔物質(zhì)不斷從這里涌出,冷卻固結(jié)成新的大洋地殼,以后涌出的熱流又把先前形成的大洋殼向外推移,自中脊向兩旁每年以0.5~5厘米的速度擴(kuò)展,不斷為大洋殼增添新的條帶。因此,洋底巖石的年齡是離中脊愈遠(yuǎn)而愈古老。當(dāng)移動的大洋殼遇到大陸殼時,就俯沖鉆入地幔之中,在俯沖地帶,由于拖曳作用形成深海溝。大洋殼被擠壓彎曲超過一定限度就會發(fā)生一次斷裂,產(chǎn)生一次地震,最后大洋殼被擠到700公里以下,為處于高溫溶融狀態(tài)的地幔物質(zhì)所吸收同化。向上仰沖的大陸殼邊緣,被擠壓隆起成島弧或山脈,它們一般與海溝伴生。太平洋周圍分布的島嶼、海溝、大陸邊緣山脈和火山、地震就是這樣形成的。所以,海洋地殼是由大洋中脊處誕生,到海溝島弧帶消失,這樣不斷更新,大約2~3億年就全部更新一次。因此,海底巖石都很年輕,一般不超過二億年,平均厚約5~6公里,主要由玄武巖一類物質(zhì)組成。而大陸殼已發(fā)現(xiàn)有37億年以前的巖石,平均厚約35公里,最厚可達(dá)70公里以上。除沉積巖外,主要由花崗巖類物質(zhì)組成。地幔物質(zhì)的對流上升也在大陸深處進(jìn)行著,在上升流涌出的地方,大陸殼將發(fā)生破裂。如長達(dá)6,000多公里的東非大裂谷,就是地幔物質(zhì)對流促使非洲大陸開始張裂的表現(xiàn)。 根據(jù)板塊學(xué)說,大洋也有生有滅,它可以從無到有,從小到大;也可以從大到小,從小到無。大洋的發(fā)展可分為胚胎期(如東非大裂谷)、幼年期(如紅海和亞丁灣)、成年期(如大西洋)、衰退期(如太平洋)與終了期(如地中海)。
運(yùn)動區(qū)別 ![]() 板塊構(gòu)造學(xué)說原理圖 板塊構(gòu)造學(xué)說將地球表面劃分為若干剛性的巖石圈板塊,板塊之間為俯沖、碰撞帶,中洋脊,以及轉(zhuǎn)換斷層等活動帶。板塊構(gòu)造學(xué)說認(rèn)為地球表面的運(yùn)動主要由板塊之間的斷層活動來完成,而板塊邊界之間的寬闊的塊體變形很小,在全球尺度上可以忽略不計(jì),也就是可以認(rèn)為板塊是剛性的。 板塊運(yùn)動認(rèn)為剛性的巖石圈(包括大陸與大洋的地殼)的薄板在上地幔中粘性較小的軟流圈上移動。它是從大陸漂移說發(fā)展起來,而卻不同于大陸漂移說。它們的差別主要為: (1)魏格納等把大陸只包含大陸硅鋁層;而板塊學(xué)說中巖石圈板塊包含地殼與軟流圈之上的巖石圈(巖石圈地幔)。 (2)魏格納等把大陸看成是主動的單元,而板塊學(xué)說中大陸是被動的。大陸漂移說認(rèn)為大陸是穿過殼下硅鎂 德國氣象學(xué)家魏格納層而漂移的;而板塊學(xué)說引入了象在傳送帶上被攜帶的被動大陸的概念。由于它們在組成上密度較低,通常較有浮力并能逃脫被消減的命運(yùn),成為輸送帶上穩(wěn)定的被動浮性塊。 (3)魏格納等把大陸硅鋁層看成是與地幔硅鎂層互相獨(dú)立的、完全不同的東西;而板塊學(xué)說認(rèn)為陸地是地幔分異產(chǎn)生而上浮的化學(xué)產(chǎn)物,陸地與其下伏的部分地幔是聯(lián)系在一起的。板塊構(gòu)造為地幔對流說提供了發(fā)展的空間。巖石圈包括地殼與軟流圈之上的巖石圈(巖石圈地幔)。從熱力學(xué)觀點(diǎn)來看,它相當(dāng)于巖石固相線之上的部分。從力學(xué)觀點(diǎn)看,它是能承受長期應(yīng)力的地球表殼。板塊學(xué)說逐漸在地學(xué)界取得了普遍的承認(rèn),它看似簡單,其實(shí)有深刻的道理。板塊構(gòu)造,也可以說是縫塊構(gòu)造,在地球表面各種尺度的構(gòu)造中都有表現(xiàn),甚至在變形最劇烈的臺灣碰撞帶上,陡立的褶皺也是由一系列相對完整的灰?guī)r塊體和它們之間的斷裂所組成。 從構(gòu)造物理觀點(diǎn)來看,由于巖石流變性質(zhì)的非線性,地殼變形主要集中在一些狹長的帶上,而這些活動帶之間的廣闊區(qū)域則只承擔(dān)很小的變形。這些廣闊區(qū)域就是塊體,而狹長的活動帶則是塊體間的邊界。流變學(xué)本構(gòu)關(guān)系的非線性主要表現(xiàn)為應(yīng)變速率與應(yīng)力關(guān)系中應(yīng)力項(xiàng)的指數(shù)n上,n越大則非線性越強(qiáng)烈,活動帶越窄。正是這種流變學(xué)基礎(chǔ)決定的板塊構(gòu)造的幾何學(xué)在各種不同尺度的構(gòu)造中都有所表現(xiàn)。 板塊移動 隨著軟流層的運(yùn)動,各個板塊也會發(fā)生相應(yīng)的水平運(yùn)動。據(jù)地質(zhì)學(xué)家估計(jì),大板塊每年可以移動1-6厘米距離。 這個速度雖然很小,但經(jīng)過億萬年后,地球的海陸面貌就會發(fā)生巨大的變化:當(dāng)兩個板塊逐漸分離時,在分離處即可出現(xiàn)新的凹地和海洋;大西洋和東非大裂谷 就是在兩塊大板塊發(fā)生分離時形成的。當(dāng)兩個大板塊相互靠攏并發(fā)生碰撞時,就會在碰撞合攏的地方擠壓出高大險(xiǎn)峻的山脈。位于我國西南邊疆的喜馬拉雅山,就是三千多萬年前由南面的印度板塊和北面的亞歐板塊發(fā)生碰撞擠壓而形成的。有時還會出現(xiàn)另一種情況:當(dāng)兩個堅(jiān)硬的板塊發(fā)生碰撞時,接觸部分的巖層還沒來得及發(fā)生彎曲變形,其中有一個板塊已經(jīng)深深地插入另一個板塊的底部。由于碰撞的力量很大,插入部位很深,以至把原來板塊上的老巖層一直帶到高溫地幔中,最后被熔化了。而在板塊向地殼深處插入的部位,即形成了很深的海溝。西太平洋海底的一些大海溝就是這樣形成的。 根據(jù)板塊學(xué)說,大洋也有生有滅,它可以從無到有,從小到大;也可以從大到小,從小到無。Development of the oceans can be divided into the embryonic period (such as the Great Rift Valley), childhood (such as the Red Sea and Gulf of Aden), adulthood (Atlantic), a period of recession (Pacific) and ending on (such as the Mediterranean)。大洋的發(fā)展與大陸的分合是相輔相成的。在前寒武紀(jì)時,地球上存在一塊泛大陸。以后經(jīng)過分合過程,到中生代早期,泛大陸再次分裂為南北兩大古陸,北為勞亞古陸,南為岡瓦那古陸。到三迭紀(jì)末,這兩個古陸進(jìn)一步分離、漂移,相距越來越遠(yuǎn),其間由最初一個狹窄的海峽,逐漸發(fā)展成現(xiàn)代的印度洋、大西洋等巨大的海洋。到新生代,由于印度已北漂到亞歐大陸的南緣,兩者發(fā)生碰撞,青藏高原隆起,造成宏大的喜馬拉雅山系,古地中海東部完全消失;非洲繼續(xù)向北推進(jìn),古地中海西部逐漸縮小到的規(guī)模;歐洲南部被擠壓成阿爾卑斯山系,南、北美洲在向西漂移過程中,它們的前緣受到太平洋地殼的擠壓,隆起為科迪勒拉—安第斯山系,同時兩個美洲在巴拿馬地峽處復(fù)又相接;澳大利亞大陸脫離南極洲,向東北漂移到的位置。于是海陸的基本輪廓發(fā)展成的規(guī)模。 板塊邊界 地震幾乎全部分布在板塊的邊界上,火山也特別多在邊界附近,其它如張裂、巖漿上升、熱流增高、大規(guī)模的水平錯動等,也多發(fā)生在邊界線上,地殼俯沖更是碰撞邊界劃分的重要標(biāo)志之一;可見板塊邊界是地殼的極不穩(wěn)定地帶。 面臨問題 板塊的驅(qū)動機(jī)制 盡管已經(jīng)提出了各種可能的設(shè)想,如地幔對流,板塊自大洋中脊向外推動,海溝的牽引作用,地幔的拖曳力作用以及重力影響下從中脊向兩側(cè)的下滑作用等,但至今還沒有人能確切地核實(shí)是什么力量在驅(qū)使板塊運(yùn)動。因而,驅(qū)動機(jī)制問題能否完善的得以解決,可能是板塊構(gòu)造學(xué)說最終成敗的關(guān)鍵。[3] 垂直運(yùn)動 板塊構(gòu)造學(xué)說認(rèn)為,巖石圈板塊的水平運(yùn)動是地球的主要構(gòu)造運(yùn)動,并且只有在板塊收斂處,它們才有可能轉(zhuǎn)變?yōu)樾毕虻暮痛怪边\(yùn)動。因此,巖石圈內(nèi)的垂直運(yùn)動和斜向構(gòu)造運(yùn)動都未能為該學(xué)說視作獨(dú)立的主要運(yùn)動,而只當(dāng)做是水平運(yùn)動的分量。果真如此的話,該學(xué)說就全然不能解釋代表下伏地幔中物理化學(xué)作用的直接垂直反映的那些地殼運(yùn)動——例如,整個大陸或其某一部分的造陸性質(zhì)的隆起和拗陷。有人認(rèn)為,巖石圈的垂直運(yùn)動,倘若不是更重要的話,至少也會是與水平運(yùn)動同等重要的。所以,為了弄清楚板塊的基本水平運(yùn)動是如何在何處可能與垂直運(yùn)動有關(guān),就要求板塊構(gòu)造學(xué)說作出進(jìn)一步的闡明。 板塊學(xué)說存在的錯誤與問題 問題與錯誤1: 原來的地殼哪里去了? 依據(jù)板塊學(xué)說繪制的板塊生長與消亡圖,大西洋和印度洋均向東西兩側(cè)擴(kuò)張。在大西洋的南部,大西洋由中脊向東擴(kuò)張3000多公里,因?yàn)榇笪餮髮挾?000公里以上。印度洋向西擴(kuò)張3000多公里。二者合計(jì)6000多公里,這原有的6000多公里寬地殼哪里去了? 印度洋和太平洋向南擴(kuò)張,使南極洲板塊移動到現(xiàn)在的南極位置,那么原來的南極洲地殼那里去了? 問題與錯誤2: 海脊擴(kuò)張方向和板塊相撞方向矛盾,怎么解釋? 印度洋海脊為“入”字型,北部海脊為南北向,而且還有兩條次級南北向海脊并行分布,大洋由海脊向兩側(cè)擴(kuò)張,即印度洋北部向東西向擴(kuò)張。 那么,印度洋板塊怎么會向北與歐亞板塊相撞?怎么會形成青藏高原隆起? 問題與錯誤3: 海底地形與海底擴(kuò)張不吻合,怎么解釋? 板塊學(xué)說的觀點(diǎn)是:大洋地殼是由大洋中脊向兩側(cè)擴(kuò)張而形成的。已經(jīng)形成的大洋海脊地形不會消失,隨著大洋海脊向兩側(cè)擴(kuò)張而張開向兩側(cè)移動。以此理論,大洋洋底地形應(yīng)全為海脊。 通過海底地圖,清楚標(biāo)明大洋中脊位于大洋中心,中脊兩側(cè)是大洋盆地。大洋盆地怎么形成的?大洋地形否定了板塊學(xué)說。 問題與錯誤4: 兩條大洋中脊相交處是怎么擴(kuò)張的? 大西洋中脊與印度洋中脊呈 “⊥”型連接,兩條大洋中脊向外擴(kuò)張的方向是“對抗”的,怎么擴(kuò)張? 在印度洋的大洋中脊呈“入”字型連接,兩條大洋中脊向外擴(kuò)張的方向也是“對抗”的。 怎么向外擴(kuò)張? 問題與錯誤5: 在大西洋海底存在兩條海溝,怎么解釋? 大西洋波多黎各海溝:最深9219米,位于大西洋北部,波多黎各島北9218公里,長約1550公里,平均寬度120公里。 大西洋新赫布里底海溝:最深9174米,位于萬那杜島(新赫布里底島)與新喀里多尼亞島之間的珊瑚海邊緣。長約1200公里,平均寬度70公里。 板塊學(xué)說的觀點(diǎn)是大洋板塊由大洋中脊誕生,然后向兩側(cè)擴(kuò)張?jiān)錾?,在海溝處俯沖到大陸板塊下消亡。 以大西洋中脊為界,將大西洋西部與北美洲、南美洲一同劃分為美洲板塊,那么對于大西洋的兩條海溝如何解釋? 問題與錯誤6: 在兩條大洋中脊交匯處,怎么對流? 板塊學(xué)說的版塊移動機(jī)制是熱對流,在一條大洋中脊可以畫出對流機(jī)制圖,那么在兩條大洋中脊交匯處如何對流? 板塊學(xué)說解釋熱對流的熱能來源于放射性元素的蛻變熱,問題是,這么多的放射性元素是哪里來的?現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)的放射性元素礦床是含放射性元素高的巖石,該巖石是固體。另外,如果是放射性元素蛻變產(chǎn)生的熱量形成巖漿產(chǎn)生對流,蛻變所產(chǎn)生的元素就應(yīng)該在巖漿里,從大洋中脊噴出的巖漿就應(yīng)該含有這些蛻變元素。沒有見到相關(guān)報(bào)道。[4-5] 地球?yàn)楹畏至褳槠叽蟀鍓K?中科院取得新進(jìn)展 2017-10-23 快科技 地球表面原本是一個超大陸,后來裂解為七大構(gòu)造板塊和幾個小型構(gòu)造板塊組成,以每年從幾毫米到兩厘米不等的速度漂移。 美日科學(xué)家模擬研究稱,再過2.5億年,地球很可能將會再次引來一塊新的超大陸:阿美西亞大陸。 屆時亞洲將連接美洲,加勒比海和北冰洋將消失。 一直以來,研究者們認(rèn)為深部地幔柱上涌是驅(qū)動超大陸裂解的重要原因之一。 但在地幔柱活動之前,超大陸經(jīng)歷了多期次的裂谷作用,并形成與之相關(guān)的雙峰式巖漿活動,巖漿巖的成因是認(rèn)識超大陸裂解驅(qū)動力的關(guān)鍵。 近日,中科院在大陸板塊裂解方面取得新進(jìn)展:地幔過渡帶滯留物質(zhì)的垮塌和脫水可能是驅(qū)動深部地幔物質(zhì)上涌,地幔柱形成,并最終驅(qū)動羅迪尼亞(Rodinia)超大陸裂解的重要原因。 研究成果發(fā)表在Precambrian Research上。 據(jù)中國科學(xué)院報(bào)道,廣州地球化學(xué)研究所同位素地球化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室博士生呂璞良在研究員李武顯和澳大利亞科廷大學(xué)副教授王選策共同指導(dǎo)下,對揚(yáng)子塊體東南緣發(fā)育的兩套地幔柱活動(~825Ma)之前的璜山和梅嶺雙峰式火山巖進(jìn)行了系統(tǒng)的鋯石U-Pb年代學(xué)、巖石學(xué)和巖石地球化學(xué)研究。 結(jié)果表明,~860Ma的璜山玄武巖,具有類似島弧巖漿巖的地球化學(xué)特征和較高的水含量(估算的噴發(fā)前巖漿水含量為~ 3.6%),為類島弧(Arc-like)特征的大陸板內(nèi)玄武巖;~840Ma的梅嶺玄武巖,為無水的,具典型OIB特征的大陸板內(nèi)玄武巖。 這說明華南~825Ma廣泛的地幔柱巖漿活動之前,地幔發(fā)生了流體的交代作用,降低了地幔巖石的固相線,并造成了地幔部分熔融形成玄武質(zhì)巖漿,以及伴生的地殼伸展和裂谷作用。 這些流體或來自地球深部地幔過渡帶滯留的俯沖板片的脫水。因此,地幔過渡帶滯留物質(zhì)的垮塌和脫水可能是驅(qū)動深部地幔物質(zhì)上涌,地幔柱形成,并最終驅(qū)動Rodinia超大陸裂解的重要原因。 |
|