大陸漂移到海洋擴(kuò)張到板塊構(gòu)造

大陸漂移地球自它誕生以來(lái)，從未停頓過(guò)活動(dòng)，滄海桑田、山河巨變。最為奇特的是茫茫大地竟能象巨輪那樣一漂千里，至今不息。2千多年前，古希臘人就認(rèn)為大地像“木筏”那樣漂移在水上。1620年已有人留意到大西洋兩岸輪廓可以相互拼合。1915年德國(guó)氣象學(xué)家魏格納正式提出了“大陸漂移說(shuō)”。他認(rèn)為2億年前全球各大陸曾拼合在一起，組成一個(gè)超大陸，又稱(chēng)?聯(lián)合古陸?，隨后才分裂，漸漸漂移到現(xiàn)在的位置。[attachment=111130]大陸漂移魏格納〔r〔0，大陸漂移理論的創(chuàng)始人1915年出版了《大陸和海洋的起源》，闡述了大陸漂移的觀點(diǎn)。[attachment=111131]大陸漂移理論的證據(jù)1：相鄰大陸的邊緣形態(tài)可以拼接魏格納為證明大陸漂移所收集的大量資料，至今仍舊是難以辯駁的鐵證。其中，大陸岸線(xiàn)的吻合是最吸引人的證據(jù)。巴西東端的直角突出局部與非洲西岸直角凹進(jìn)的幾內(nèi)亞灣格外吻合。1965年，人們?cè)罁?jù)大西洋最海深圖通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)1000米等深線(xiàn)處進(jìn)展擬合，覺(jué)察兩岸幾乎可以完善無(wú)缺的拼接。具有如此高的擬合度不行能是偶然造成的。[attachment=111132]最初覺(jué)察南美洲與非洲可以拼合[attachment=111133]后來(lái)已將各大洲拼合起來(lái)2：相鄰大陸在地層上有很多相像性和可拼合性更令人信服的是兩岸一樣地質(zhì)年月的山系、地層或巖塊都可以一一對(duì)應(yīng)加以拼接。例如挪威到蘇格蘭的加里東褶皺山系在北美東海岸再現(xiàn)；南非開(kāi)普山與南美布宜諾 斯艾利斯的二疊紀(jì)地層可以拼合；非洲高原的前寒武紀(jì)片麻巖在巴西重現(xiàn)等等。這就象被撕碎的書(shū)頁(yè)，不僅毛邊可以拼接，連印刷文字都恰好齊整切合，明顯就不是巧合了。[attachment=111134][attachment=111135][attachment=111136]大西洋兩岸褶皺山系的拼結(jié)3：古冰川遺跡的分布依據(jù)古冰川沉積物和冰川擦痕等證據(jù)，說(shuō)明在2億年前，目前位于熱帶、溫帶地區(qū)的南美、南非、印度和澳大利亞等地都分布著大片古冰川遺跡，而北半球找到的卻是熱帶植物化石，這樣勢(shì)必會(huì)作出南半球萬(wàn)里冰封，北半球郁郁蔥蔥不合情理的結(jié)論。但假設(shè)依據(jù)大陸漂移說(shuō)的觀點(diǎn)，冰川自缺乏為奇。[attachment=111137][attachment=111138]各大陸冰川分布不僅可以拼接，而且冰川流向合理4：古生物化石的分布魏根納充分利用古生物學(xué)的資料來(lái)證明大陸的漂移。由于一樣的生物種不行能在相隔格外遙通過(guò)比照覺(jué)察，在遠(yuǎn)隔重洋的大西洋兩岸很多生物種群卻存在著親緣關(guān)系，其中特別是那些根本“聯(lián)合古陸”的觀點(diǎn)才能得到圓滿(mǎn)解釋。[attachment=111139]水龍獸，四足短矮，屬于陸地生活的爬行類(lèi)動(dòng)物。廣泛分布于南美、南非、印度、南極等地。它們不行能漂洋過(guò)海，只能通過(guò)大陸漂移而至。[attachment=111140]在南美東部、非洲西部和南極洲2億年前的地層中分別都找到同一個(gè)屬種的‘中龍’化石。它們是只喝淡水的小型陸生爬行動(dòng)物。無(wú)法想象它們可以游過(guò)寬闊的大西洋而相互溝通。明顯，他們應(yīng)當(dāng)曾經(jīng)生活在聯(lián)合古陸上，此后才漂移開(kāi)來(lái)。[attachment=111141]2億年前的舌羊齒是生活在嚴(yán)寒氣候帶的蕨類(lèi)植物，但目前它的化石卻遍布于南美洲、南非、印度、南極洲和澳大利亞等大陸的不同氣候帶上?？磥?lái)，只有用當(dāng)時(shí)這些大陸曾經(jīng)組成了聯(lián)合古陸的解釋才最為合理。[attachment=111142]大陸漂移理論的沉浮大陸漂移說(shuō)的問(wèn)世，轟動(dòng)了全球。但后來(lái)覺(jué)察，大陸漂移的證據(jù)雖然無(wú)可辯駁，卻始終找不到大陸漂移的真正緣由。因此它曾一度安靜了302060年月，大陸的漂移最終并且成為海底擴(kuò)張說(shuō)和板塊學(xué)說(shuō)的奠基石。[attachment=111143]大陸漂移說(shuō)的根本觀點(diǎn)魏格納認(rèn)為較輕的大陸硅鋁層浮在較重的大洋硅鎂層之上進(jìn)展漂移，如同冰山漂移在海面上運(yùn)動(dòng)的離竭力，推動(dòng)大陸在徑向上漂移，形成青藏高原與喜馬拉雅山脈那樣的地形；而太陽(yáng)與月向西漂移，在美洲西部受阻形成巨大的海岸山系。大陸漂移最初的解釋?zhuān)捍箨懝桎X層在大洋硅鎂層上滑動(dòng)。日月的潮汐摩擦力產(chǎn)生使大陸向西的漂移力[attachment=111144]地球自轉(zhuǎn)離心力分解出的離竭力推動(dòng)大陸在徑向上漂移[attachment=111145]大陸漂移說(shuō)的衰落大陸漂移說(shuō)極大地沖擊了當(dāng)時(shí)占確定統(tǒng)治地位的“海陸位置固定論理解大陸為什么能在堅(jiān)硬的洋底上運(yùn)動(dòng)。隨著1930年魏格納過(guò)早地在格陵蘭探險(xiǎn)遇難身亡，大陸漂移說(shuō)也就被打入了冷宮。海底擴(kuò)張二次世界大戰(zhàn)后，海洋地質(zhì)調(diào)查取得很多重大成果，使得人們有可能從全的角度來(lái)打量地表運(yùn)動(dòng)規(guī)律和海陸變遷的歷史過(guò)程。1960-1962年美國(guó)的赫斯〔Hess〕和迪茨〔Dietz〕基于對(duì)大洋中脊的覺(jué)察；遠(yuǎn)離洋中脊的洋底沉積物年齡越來(lái)越老；以及島弧、海溝地區(qū)的很多事實(shí)，在地幔對(duì)流說(shuō)的啟發(fā)下提出了“海底擴(kuò)張說(shuō)”。海底擴(kuò)張說(shuō)實(shí)際上是形式下的大陸漂移說(shuō)，也是板塊學(xué)說(shuō)的重要理論支柱。海底擴(kuò)張學(xué)說(shuō)的主要觀點(diǎn)海底擴(kuò)張說(shuō)認(rèn)為：洋中脊是海底擴(kuò)張的策源地，那里熱的地幔物質(zhì)不斷上涌，冷卻后形厘米。假設(shè)在洋殼上方馱有大陸地塊，它們將象傳送帶上的貨物那樣漸漸被載動(dòng)而去。在大海底擴(kuò)張運(yùn)動(dòng)反映了地幔內(nèi)存在著環(huán)狀對(duì)流圈，大約經(jīng)過(guò)2億年整個(gè)洋底將徹底更一遍。[attachment=111159]大洋殼與大陸殼的差異〔花崗巖層〕和硅鎂層〔玄武巖層2.7克/33.1克/3。大陸地殼主3360-70千米；但大洋殼缺少硅鋁61.5千米。通常地形越高，地殼厚度越大。由于兩種地殼的存在，地球外表有兩個(gè)平均高度的峰值，分別是約500米的陸地和-3800米的海盆，使地球上的板塊活動(dòng)可以形成。而金星上只有一種地殼，也就是說(shuō)只有一個(gè)平均高度，不行能形成象地球一樣的海洋，也沒(méi)有板塊活動(dòng)。[attachment=111160]地殼剖面[attachment=111161]地球圈層大洋中脊過(guò)去人們信任洋底是平坦的，就像巨大的“平底鍋”一樣。19世紀(jì)，在鋪設(shè)海底電纜時(shí)，人們覺(jué)察大西洋中心卻比兩側(cè)高出了很多。1918年，德國(guó)科學(xué)家利用超聲波回聲測(cè)深儀覺(jué)察13年的測(cè)深說(shuō)明，整個(gè)大西洋底埋伏著一條與兩岸輪廓相像，巨大的S形中心海嶺。后來(lái)，人們又覺(jué)察中心海嶺是一種全球性的現(xiàn)象。1956年，美國(guó)科學(xué)家依據(jù)回聲測(cè)深資料，編繪了全球洋底地形圖。圖上赫然呈現(xiàn)出一條橫貫全球、首尾相連的中心海嶺系統(tǒng)。[attachment=111162]洋底地貌[attachment=111163]洋脊地形洋中脊地震活動(dòng)大洋中脊軸部的地震和火山活動(dòng)頻繁，故又稱(chēng)活動(dòng)海嶺。地震分布在中心裂谷內(nèi)，也分布在橫穿中脊的斷裂帶上。震級(jí)一般不大，且為淺源地震，主要由于這里地幔物質(zhì)上涌造成的強(qiáng)大拉張作用引起。[attachment=111164]洋中脊火山活動(dòng)1～2千米寬的范圍內(nèi)?；鹕浇?jīng)屢次噴發(fā)而形成火山鏈，與中脊走向平行。其形態(tài)及噴發(fā)周期與海底擴(kuò)張速度有關(guān)。慢速擴(kuò)張的火山鏈噴發(fā)是不連續(xù)的，可5000～10000300～60050年噴發(fā)一次。陸地上的大洋中脊冰島是洋中脊露出水面的局部，人們可以不必下海就能爭(zhēng)論洋中脊地形。冰島斯凱弗塔裂271783年爆發(fā)，813立方千米的熔巖。噴出的火山灰和氣體造成冰島75％的動(dòng)物死亡，由此引起的饑餓造成1萬(wàn)多居民死亡。ent=111166][attachment=111167][attachment=111168]冰島是洋脊唯一出露海面形成的島嶼，常常有玄武巖漿噴發(fā)，這是1973年噴發(fā)情景。深海底洋中脊玄武巖漿涌出形成枕狀熔巖。洋殼的年齡2億年，相比之下大陸上測(cè)出最老的巖石可達(dá)38億年，這說(shuō)明洋底格外年輕，更老的洋殼已被深海溝淹沒(méi)了。而且，洋底年齡是以洋中脊為對(duì)稱(chēng)軸，向兩側(cè)有序地增加，最年輕的洋底都在洋中脊上，自那里向兩側(cè)，洋底的年齡漸漸由到老排列。而特別驚人的事實(shí)是沉積物的年齡與磁特別條帶所推測(cè)的年齡完全全都。[attachment=111169]全球洋殼年齡[attachment=111170]太平洋殼年齡[attachment=111171]太平洋地形磁特別條帶洋中脊兩側(cè)通常顯示出清楚的磁特別條帶，它們正、負(fù)相間，兩側(cè)呈平行對(duì)稱(chēng)排列。據(jù)古地磁學(xué)爭(zhēng)論，地磁的南、北極曾不斷發(fā)生過(guò)180°的周期性倒轉(zhuǎn)。在極性反向的年月里指冷卻時(shí)受到當(dāng)時(shí)地磁場(chǎng)的磁化，顯示那時(shí)的磁極方向，而且距洋中脊越遠(yuǎn)，地質(zhì)年月越老。歷史。[attachment=111172]磁特別條帶磁特別條帶的覺(jué)察1962年，劍橋大學(xué)爭(zhēng)論生瓦因和馬修斯參與了深海考察，在太平洋洋中脊兩側(cè)覺(jué)察了與海底地形無(wú)關(guān)的正、負(fù)相間的磁特別條帶。他們借助了地球磁場(chǎng)不斷倒轉(zhuǎn)的事實(shí)，將磁特別轉(zhuǎn)影響的結(jié)果。此后，冰島洋中脊四周的海底地磁測(cè)量完全證明白他們的設(shè)想。他們的覺(jué)察強(qiáng)有力地支持了海底擴(kuò)張假說(shuō)。[attachment=111173]兩位作者所發(fā)表磁特別論文的期刊封面[attachment=111174]在太平洋海隆兩側(cè)首次覺(jué)察的海底磁特別條帶對(duì)海底磁特別條帶的解釋在冰島洋中脊兩側(cè)得到驗(yàn)證洋中脊兩側(cè)存在橫向的轉(zhuǎn)換斷層50年月，人們不僅在洋底覺(jué)察了巨大的洋中脊體系，而且還覺(jué)察了很多橫切洋中脊、平行排列的斷裂帶，就象人的肋骨一樣，被稱(chēng)為轉(zhuǎn)換斷層。它們將洋中脊錯(cuò)開(kāi)的水平界類(lèi)型。[attachment=111176]轉(zhuǎn)換斷層錯(cuò)斷了洋中脊[attachment=111177]北大西洋的轉(zhuǎn)換斷層[attachment=111178]盡管轉(zhuǎn)換斷層與平移斷層看起來(lái)很相像，其實(shí)差異很大。假設(shè)是平移斷層，地震活動(dòng)就會(huì)大陸有兩種類(lèi)型的大陸邊緣差異。從海底擴(kuò)張和板塊學(xué)說(shuō)的觀點(diǎn)來(lái)看，有的大陸邊緣是板塊的真正邊緣，受到猛烈的拉張、擠壓或剪切作用，因此是地球上的猛烈活動(dòng)地帶。但也有的大陸邊緣位于板塊內(nèi)部，并不是板塊實(shí)質(zhì)性的邊緣，那里是地球上相對(duì)穩(wěn)定的地區(qū)。[attachment=111179]大陸邊緣的比照[attachment=111180]大西洋型大陸邊緣又稱(chēng)穩(wěn)定大陸邊緣，位于板塊內(nèi)部，并不是板塊的邊界，只是早年大1000多千米，而且沒(méi)有島擠壓，也不受到拉張，因此這里格外穩(wěn)定，沒(méi)有猛烈的火山和地震活動(dòng)。[attachment=111181]太平洋型大陸邊緣又稱(chēng)活動(dòng)大陸邊緣。它是板塊的會(huì)聚地區(qū)，位于板塊的真正邊緣上。其大陸架和大陸坡都比較狹窄，缺乏大陸隆，但有海溝存在。海溝常常與島弧〔西太平洋〕或海岸山脈〔東太平洋〕伴生。此類(lèi)大陸邊緣具有猛烈的地震、火山活動(dòng)、構(gòu)造變形和變質(zhì)作用等現(xiàn)象，是地球上猛烈的活動(dòng)地帶。威爾遜旋回：地質(zhì)歷史時(shí)期海洋的開(kāi)啟與封閉大陸漂移、海底擴(kuò)張和板塊運(yùn)動(dòng)的概念使人們對(duì)于洋盆演化的生疏發(fā)生了根本的轉(zhuǎn)變。這種活動(dòng)論認(rèn)為，在地球漫長(zhǎng)的歲月中，海洋與陸地是在不斷變遷的，經(jīng)受著分久必合、盆地的演化過(guò)程歸納為萌芽、幼年、成熟、收縮、完畢及大陸碰撞造山等六個(gè)階段。其中，前三個(gè)階段顯示大洋的開(kāi)張和生成，后三個(gè)階段代表大洋的收縮和關(guān)閉。[attachment=111182]從大陸裂谷變成大洋裂谷[attachment=111183]萌芽：大陸受到拉張，巖石圈變薄，地表張裂，形成大規(guī)模地塹或地塹群，同時(shí)沿?cái)嗔延袕V泛的火山活動(dòng)，其現(xiàn)代的代表是東非裂谷帶。[attachment=111184]幼年：大陸連續(xù)拉張，巖石圈開(kāi)裂，地幔中巖漿沿裂開(kāi)處涌出，開(kāi)頭形成洋殼，此時(shí)海洋初現(xiàn)，呈狹長(zhǎng)形盆地，如現(xiàn)今的紅海和亞丁灣等。[attachment=111185]成熟：斷開(kāi)的巖石圈進(jìn)一步擴(kuò)張，形成寬闊的大洋。大洋中部消滅洋中脊，大洋兩側(cè)對(duì)稱(chēng)地發(fā)育了穩(wěn)定大陸邊緣，并積存了巨厚的海相沉積物?，F(xiàn)今的代表是大西洋。[attachment=111186]殼下俯沖。當(dāng)今的實(shí)例就是太平洋。[attachment=111187]大洋板塊進(jìn)一步俯沖，使海洋面積縮小，成為殘留的狹窄盆地。在海溝四周，洋殼在俯現(xiàn)代的實(shí)例就是地中海。板塊構(gòu)造1968年法國(guó)的勒皮雄與麥肯齊等人提出的一種“大陸漂移說(shuō)”。板塊學(xué)說(shuō)認(rèn)為地球的剛性巖石圈被分裂成假設(shè)干巨大的塊體—板塊(plate)，它們被馱在軟流圈之上正在作大規(guī)模的水平運(yùn)動(dòng)，并在各個(gè)板塊之間發(fā)生相互作用。正是這種相互作用，從根本上掌握了各種內(nèi)、外地質(zhì)作用的發(fā)生和進(jìn)展，因此可以說(shuō)，板塊學(xué)說(shuō)是關(guān)于板塊間相互作用的學(xué)說(shuō)。固然，隨著爭(zhēng)論的深入，人們覺(jué)察在板塊內(nèi)部也存在著各種類(lèi)型的運(yùn)動(dòng)和地質(zhì)構(gòu)造的演化。全球板塊分布由于板塊邊界處存在著板塊間猛烈的相互作用，應(yīng)是地震、火山活動(dòng)地帶。因此，根據(jù)地震、火山帶的分布可以很簡(jiǎn)潔地將全球劃分出包括全部陸地和海洋在內(nèi)的6-7個(gè)大型板塊和假設(shè)干個(gè)小型板塊。它們分別是太平洋板塊、歐亞板塊、非洲板塊、南北美洲板塊、印度板塊〔包括澳洲〕和南極洲板塊。[attachment=111396]全球板塊分布圖[attachment=111397][attachment=111398]世界活火山分布帶[attachment=111399]與地震分布帶相吻合的板塊邊界板塊的邊界板塊邊界是地球上最活潑的地帶，具有猛烈的火山、地震活動(dòng)、地質(zhì)構(gòu)造變形和變質(zhì)作用等。依據(jù)板塊間相互作用方式可以分為離散型〔洋中脊、大陸裂谷、會(huì)聚型〔消減帶、碰撞帶〕和平錯(cuò)型〔轉(zhuǎn)換斷層〕等三種根本類(lèi)型。從力學(xué)性質(zhì)來(lái)說(shuō)，它們分別代表著拉張、擠壓和剪切三種根本方式。[attachment=111400]板塊邊界[attachment=111406]邊界類(lèi)型離散型板塊邊界物質(zhì)噴出不斷制造出的洋殼來(lái)，因此這里火山、地震活動(dòng)頻繁。此類(lèi)板塊邊界包括了洋中脊系統(tǒng)及大陸裂谷系統(tǒng)〔如東非裂谷、貝加爾湖、來(lái)茵地塹、紅海等。這些大陸裂谷被認(rèn)為是將來(lái)生大洋可能產(chǎn)生的地方。[attachment=111407]會(huì)聚型板塊邊界會(huì)聚型板塊邊界又稱(chēng)為削減作用帶。沿此邊界兩個(gè)相鄰板塊作相向擠壓運(yùn)動(dòng)，以致老洋殼在這里俯沖和消減(subduction)。由于這里患病猛烈的擠壓運(yùn)動(dòng)，引發(fā)了猛烈的地震、火山活動(dòng)、構(gòu)造變形以及相關(guān)的變質(zhì)作用。這種邊界又可以進(jìn)一步劃分為俯沖、消減邊界和碰殼相互碰撞的地方，例如歐亞板塊與印度板塊相互碰撞，形成了高聳的喜馬拉雅造山帶。[attachment=111408]平錯(cuò)型板塊邊界在此類(lèi)邊界處板塊既不增生也不消亡，而是相鄰的兩個(gè)板塊通過(guò)轉(zhuǎn)換斷層滑動(dòng)，同時(shí)引發(fā)地震和火山活動(dòng)。它既可與分別型的洋中脊相伴，也可以與俯沖型的海溝相鄰。實(shí)際上假設(shè)沒(méi)有此類(lèi)邊界，拉張性質(zhì)的洋中脊就難以與擠壓性質(zhì)海溝“湊合”在一起，只有轉(zhuǎn)換斷層可以在力學(xué)性質(zhì)上加以“轉(zhuǎn)換”，將它們聯(lián)系起來(lái)組合成完整的“板塊”。因此，轉(zhuǎn)換斷層的覺(jué)察對(duì)板塊學(xué)說(shuō)的提出具有關(guān)鍵性的意義。[attachment=111409]板塊運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力層中。但有人指出，地幔太硬，不能發(fā)生對(duì)流，因而主見(jiàn)對(duì)流只在塑性程度較高的軟流圈內(nèi)進(jìn)展，屬淺對(duì)流。[attachment=111410][attachment=111411]板塊的移動(dòng)隨著板塊被馱在地幔對(duì)流體上傳送，會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的大范圍的水平運(yùn)動(dòng)。據(jù)測(cè)算，板塊每年可以“漂移”1-15厘米。這個(gè)速度雖然很小，但經(jīng)不起億萬(wàn)年的累積，地球的海陸面貌會(huì)因此發(fā)生巨大的改觀。當(dāng)兩個(gè)大陸板塊相互靠攏并發(fā)生碰撞時(shí)，就擠壓出高山峻嶺；當(dāng)海洋和大陸板塊相遇時(shí)，海洋板塊會(huì)深深地潛入大陸板塊之下，形成深邃的海溝。熱點(diǎn)與地幔柱巖漿通常是通過(guò)板塊邊界的斷裂系統(tǒng)到達(dá)地表。但有時(shí)在板塊內(nèi)部也有猛烈的火山活動(dòng)，由于那里存在直徑幾百千米，呈圓柱狀的深部地幔物質(zhì)的上升流，稱(chēng)為“地幔柱”。炎熱的地幔物質(zhì)把上覆的巖石圈抬起，在地表形成巨大的穹隆，并可產(chǎn)生象紅海、亞丁灣和東非那樣的三叉式的裂谷系統(tǒng)。它們具有高熱流值，在沖破巖石圈的地方構(gòu)成了“熱點(diǎn)”。全球的地幔30個(gè)，例如冰