地壳运动与板块构造

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板块构造学说解释了什么地壳运动机理~

关于板块运动的动力机制,人们有很多解释。但首先这个驱动力必须满足以下几个条件:1,能产生足够大的力;2,必须合乎物理学(流体力学、热力学等)基本原理;3,符合根据地球物理观测得出的地球内部性质;4,驱动力所产生的效应要与现代岩石圈的性状和动态相一致,也就是说能圆满解说观察到的各种地质现象。按照赫斯的海底扩张说来解释,认为大洋中脊是地幔对流上升的地方,地幔物质不断从这里涌出,冷却固结成新的大洋地壳,以后涌出的热流又把先前形成的大洋壳向外推移,自中脊向两旁每年以0.5~5厘米的速度扩展,不断为大洋壳增添新的条带。现在很多人认为这个驱动力就是地幔对流,虽然这中间还有很多问题没有解决。除了地幔对流以外,人们还提出了俯冲板块动力拖拉机制、顺坡下滑机制等。这些说明都有自己的道理,但也都有让人怀疑的地方。它们之间最大的不同是:地幔对流模式中软流圈是主动的,岩石圈是被动的;其他几种模式中软流圈是被动的,岩石圈是主动的。

先来了解大陆漂移和海底扩张。大陆漂移的发现,本身就是一个有趣的传奇——20世纪初时,年轻的德国气象学家魏格纳发现:美洲大陆和非洲大陆的边缘形态十分相似,如果将它们互相移近,则两者的边缘几乎可以完全嵌合。于是,他进一步根据古生物化石、岩石和地质构造的相似性,大胆提出大西洋两岸曾属于一个统一的联合古陆。直到2亿年前,这一盘古大陆才开始破裂、漂移,逐步形成了今天的陆洋分布格局。大陆漂移假说曾经轰动一时,但由于当时魏格纳认为“硅铝质的大陆漂移在硅镁质的洋壳之上”,这一漂移机制与地球物理资料不符,并且也因古生物学的证据不足,遭到了强烈的反对与抨击,被嘲笑为“魏格纳狂想曲”,至20世纪30年代后几乎消声匿迹。50年代后期以来的各种证据证明,大陆漂移假说是正确的。
20世纪60年代初,借助丰富的海底调查资料和古地磁学证据,赫斯和迪茨几乎同时提出了一个类似的观点——大洋底部在洋中脊处裂开,地幔岩浆从这里涌出,冷却固结成新的大洋岩石圈,并把先期形成的岩石向两侧对称地推挤,导致大洋海底不断扩张;另一方面,扩张的大洋岩石圈在到达大陆边缘的海沟处后,将沿着消减带向大陆岩石圈之下俯冲,重新消亡于地幔中。一升一降,构成一个完整的循环。这就是被称作地质史诗的海底扩张。
板块构造学说是在对大陆漂移和海底扩张现象认可的基础上提出来的。板块构造学说认为,地球表层的岩石圈不是一块完整的刚性外壳,而是由十几个不同的大陆板块和大洋板块组成的,它们受地幔对流的驱动,漂浮在高温、塑性的软流圈上,进行着缓慢而不停息的水平移动。这一过程激活了地震与火山,控制着矿产形成,决定了陆洋分布,影响到生命进程。因此,板块运动是地球最重要的运动。根据地质学、地球物理学和地球化学的证据,全球岩石圈可以划分为17个板块,其中,规模较大的7个板块分别是:太平洋板块,南极板块,欧-亚板块,非洲板块,澳大利亚-印度板块,以及南美板块和北美板块。

长期以来,科学家们一直在探索有关地壳运动的奥秘,并且对地壳运动的机制提出了几种不同的理论。目前比较盛行的是板块构造学。板块构造学说是20世纪60年代后期形成的一种全球构造理论。此学说认为,地球的岩石圈不是一块整体,而是被一些断裂构造带,如海岭、海沟等分割成许多单元,叫做板块。全球岩石圈分为六大板块(彩图1-2-1),每个大板块又可以划分为若干小板块。这些板块漂浮在“软流层”之上,处于不断运动之中。一般说来,在板块的内部,地壳比较稳定;两个板块之间的交界处,是地壳活动比较多的地带,因此火山和地震也多集中分布在这一地带。

板块相对移动而发生的彼此碰撞或张裂,形成了地球表面的基本面貌。在板块张裂的地区,常形成裂谷或海洋。如东非大裂谷、大西洋就是这样形成的。在板块相撞挤压的地区,常形成山脉。当大洋板块和大陆板块相撞时,大洋板块因位置较低,岩石密度较大,俯冲到大陆板块之下,这里往往形成海沟;大陆板块受挤上拱,隆起成岛弧和海岸山脉。在两个大陆板块相碰撞处,则形成巨大的山脉。喜马拉雅山脉就是亚欧板块和印度洋板块碰撞产生的(彩图1-2-2)。地球上海陆的形成和分布,以及陆地上大规模的山系、高原和平原的地貌格局,都是地壳板块运动的结果。




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