「板块构造」你知多少？

不管有没有流量都要看，反正不是小编的钱（玩笑），强烈推荐给大家！

如果将软流圈喻为传送带，那么岩石圈就是不大听话的行李，之所以不听话，那是因为岩石圈的运动还受到其他因素的影响，因此在传送带运动过程中，上边的行李会发生碰撞，各种捣乱=_=

延伸阅读

过去关于海陆成因和山脉形成的知识几乎仅来自大陆，对于占地球面积2/3的海洋知之甚少；20世纪50年代之后，年代学和地磁学的进步，海洋调查的新知，不同学科的发现终于融为一体，联系和审视过去大陆地质资料和认识，长期困扰着地质科学的问题和谜团犹如明媚春光中的冰雪，很快消融，面对崭新的天地，科学家兴奋无比、才思如泉，几年间，新观点、新认识如雨后春笋层出不穷，会聚成一股不可抗拒的潮流，引发了地质科学的巨大飞跃，搭建起全球构造新框架——板块构造理论（theory of plate tectonics），成为新的理论核心，古老的科学，仿佛一夜之间脱胎换骨、焕然一新，给我们行星地球的研究开拓了更加广阔的思路和领域。

有趣的是，早年反对大陆漂移说的声音主要来自地球物理学家，而海底扩张、板块构造理论的提出，首先也是地球物理学家的功劳。

1968年美国地质学家摩根（William Jason Morgan, 1935-）系统总结一系列新发现和新观点，提出了板块构造的概念，他认为，地壳、特别是海洋地壳太薄，强度不够，其下也无软弱层，从而把板块的厚度延伸至100km左右的软流圈之上，构成比地壳厚、并可以在软流圈上运动的单元，称为tetosphere，后改为lithosphere（岩石圈），所以，板块是由岩石圈构成的，或称岩石圈板块。他说，“大陆漂移”一词已不再适用，尽管大陆在不断移动，但只属于运动着的岩石圈板块的一部分， “大陆漂移”是岩石圈板块运动造成的假象。摩根还运用欧拉（Euler）定律，计算了板块在地球表面的旋转运动（球面运动轨道均为圆弧）及运动轨迹的圆心（或旋转轴）。与摩根合作研究的还有麦肯奇（D. P. McKenzie）(第五章)、派克（R. L. Parker）、勒皮雄（X. Lepichon）等许多科学家，他们均被称为板块学说的创始人。

板块构造（plate tectonics）的内容非常丰富，下面仅提纲挈领地介绍板块构造学说的基本要点。

一

板块的组成

板块由岩石圈组成，分为大陆和大洋两类，大陆岩石圈板块（简称大陆板块，continental plate）由大陆地壳（硅铝层和硅镁层，sial and sima）和软流圈之上的固体地幔组成（图7-8），一般厚200km左右；大洋岩石圈板块（简称大洋板块,oceanic plate）由大洋地壳（硅镁层或镁铁层，sima or mafic）和软流圈之上的固体地幔组成，一般厚约100km，其厚度与温度有关。大洋中脊附近温度高，板块厚度约6km，远离大洋中脊，温度下降，板块厚度增大，至俯冲带附近，可增至100km，由于海底扩张，从大洋中脊到俯冲带年龄变老，所以大洋岩石圈板块的厚度与年龄成正相关。

二

板块的边界和全球板块的划分

板块边界可分为离散、汇聚和转换等三种类型。

1. 离散边界

离散边界（divergent boundary）、增生边界（accreting boundary）或称拉张边界（extensional boundary），为正断层构成的裂谷（rift），其下软流圈地幔上升并向两侧扩散，带动板块相背运动，造成拉张减压，引起部分熔融，产生基性岩浆，岩浆侵入和喷发，形成大洋地壳（由玄武岩和辉长岩组成）；部分熔融残留的软流圈地幔（称为亏损地幔，depleted mantle）则转化为岩石圈地幔（主要由橄榄岩组成）。大洋地壳和岩石圈地幔之间即为莫霍面。

离散边界形成之初表现为陆内裂谷，例如东非裂谷、贝加尔裂谷等；随着裂谷逐渐扩大，海水入侵，形成狭长海峡，例如红海和亚丁湾；裂谷继续拉开，海底扩张，成为大洋中脊，形成宽阔海盆，例如大西洋中脊和太平洋中脊。海底扩张速度大约为2cm/a，与人指甲生长速度相当。

2. 汇聚边界

汇聚边界（convergent boundary）或消减边界（destruction boundary），两板块相向运动，发生碰撞（collision）和俯冲（subduction），俯冲板块消亡。俯冲板块的密度总是大于仰冲板块的密度，比如大洋板块俯冲到大陆板块之下或密度较大的大洋板块俯冲到密度相对较小的另一大洋板块之下。东太平洋板块（Nazca Plate）俯冲到南美大陆板块之下形成高耸的安第斯山脉就是前者的实例；而太平洋板块向北俯冲到北美洲板块之下形成阿留申群岛（Aleutian Islands）就是后者的例子。板块俯冲形成俯冲带（subduction zone）和倾斜的地震带（贝尼奥夫带，Benioff zone），俯冲角度常与两板块汇聚速度反相关，速度达、角度小，反之亦然。俯冲一侧出现海沟（trench），例如，马里亚纳海沟（Mariana Trench）最深可达11.034km（超过珠穆朗玛峰8848.13m的高度）；另一侧因抬升形成链状岛屿（称为岛弧，island arc），摩擦生热以及海水加入，岩石温度升高、熔点降低，岛弧深部产生部分熔融，引起中性岩浆侵入或喷发，环太平洋火山就是这样形成的。

如果两大陆板块碰撞，难以发生俯冲，会引起强烈造山，形成高耸的山脉，最终使两大陆板块“焊接”或拼贴在一起，形成地缝合线（geosuture）。例如喜马拉雅山脉就是印度大陆板块与欧亚大陆板块强烈碰撞的结果。

3. 转换边界

转换边界（transform boundary）或转换断层（transform fault）的概念由威尔逊提出，这种边界既没有板块的新生，也没有板块的消亡，两板块之间被平移断层错动。典型的转换断层常使大洋中脊错开，一系列转换断层导致“Z”字形弯曲的扩张边界或大洋中脊。从大洋中脊到平移断层，力学性质发生了转换，故称为转换断层。典型的转换断层如图所示：①大洋中脊被平移断层错开的方向与平移断层（bc段）的实际错动方向相反；②平移断层（ad）的活动仅局限于两洋脊之间的bc段，ab与cd段无活动；③平移断层bc段为平移运动，而与之垂直的两洋中脊作扩张运动；④平移断层的错动速率是扩张速率的2倍。

转换断层实际上就是板块运动的轨迹，地球上，转换断层为圆弧形，其圆心就是板块在地球表面作圆弧运动的旋转轴。

勒比雄把地球划分为6大板块。当然，6大板块还可以进一步划分为次一级的板块，以此类推。

三

大陆边缘的类型

大陆板块与大洋板块的过渡地带称为大陆边缘（continental margin）。在地貌上，大陆边缘表现为大陆与洋底两大台阶面之间的过渡带。大陆边缘又进一步分为大陆架（continental shelf）、大陆坡（continental slope）和大陆隆（continental rise）等三个单元。大陆架是大陆的浅海地带，从海岸线开始，延伸至海底坡度显著增大的坡折，水深20～550m；大陆坡是大陆架外缘急剧加深到深海的斜坡，水深由100～200m迅速加深到1500～3500m；大陆隆是大陆坡麓向大洋底缓倾斜的地带，常有巨大楔状沉积体（大陆裙），水深2000～5000m。

大陆边缘分为主动和被动两类。有俯冲作用发生的大陆边缘称为主动（活动）大陆边缘（active continental margin）或太平洋型大陆边缘（图7-10），由于俯冲作用，形成海沟和岛弧（沟—弧体系）或海沟—岛弧—边缘海组合，有强烈的地震和火山活动。主动大陆边缘大陆架狭窄，大陆坡陡峻，大陆隆不发育。例如，环太平洋大陆边缘均为主动大陆边缘。没有俯冲作用发生的大陆边缘称为被动大陆边缘（passive continental margin）或大西洋型大陆边缘，大陆边缘位于板块内部，组成统一的板块，大陆架、大陆坡和大陆隆三单元均发育，地形宽缓，没有或少有地震和火山活动。

四

板块的运动

对被动大陆边缘，随着海底扩张的不断进行，由于没有俯冲作用，大洋盆地不断扩大，推动着大陆板块向相反方向运动。因此，海底扩张是板块运动的推动力。但是，板块学说认为，地球既无膨胀，也无收缩，体积保持恒定，某一大洋盆地的扩大，必然以另一大洋盆地的缩小为补偿，即，另一大洋盆地必须发生俯冲作用，使盆地缩小，才能使地球表面积不变。例如，大西洋盆地的扩大量，等于太平洋盆地的缩小量，所以环太平洋俯冲总量总大于太平洋中脊的扩张量。意味着随大西洋的扩张，美洲板块和欧亚板块在不断靠近。

早年魏格纳认为大陆地壳在大洋地壳之上漂移，经过几十年否定之否定的发展历程，终于认识到，不是大陆地壳在大洋地壳之上漂移，而是岩石圈板块（包括大陆和大洋岩石圈板块）在软流圈上运动，并造成了大陆漂移的假象。

五

板块运动的机制

板块运动的驱动力来自地幔对流（mantle convection），地球内部产生的热能主要通过传导和对流两种方式向外传递，并以后者为主。地幔虽然为固体，但长时间的热力作用，仍可表现为塑性（弹粘性体）。热而轻的物质上升，到达浅部散热、变冷、加重后下沉，构成对流环。

有学者认为，地幔对流分两个层次，上层次发生在软流圈内，热地幔上升处造成海底扩张，冷地幔下沉处引起板块俯冲。软流圈对流环浅而宽，是板块运动的力源，一般不足2亿年即可完成一次循环，所以，地球形成至今，至少已进行了20多个循环。下层次发生于整个地幔，对流环深而窄，形成“热柱”或“地幔羽”（mantle plume），热地幔从核/幔界面附近上升，直到板块下部，形成“热点”（hot spot），引起岩浆侵入和火山喷发，大约十几亿年才能循环一次。所以，地球形成至今，软流圈地幔经过了充分的“搅拌”，物质分布较为均匀；而软流圈之下的地幔仅完成过2～3次对流，物质分布尚不均匀。

地幔柱的位置相对固定，从而在运动着的板块之上勾画出板块运动的痕迹——火山岛链。

六

威尔逊旋回

威尔逊旋回（Wilson cycle）即大洋盆地的开合旋回（图7-14）：①幼年期，地幔上隆，地壳拉张，形成大陆裂谷，如东非裂谷；②青年期，产生新洋壳和大洋盆地，如红海；③成熟期，海底进一步扩张，海盆两侧为被动大陆边缘，如大西洋；④衰退期，大洋盆地俯冲缩小，被动大陆边缘转化为主动大陆边缘，既有大洋中脊的扩张，也有大陆边缘的俯冲，如太平洋板块；⑤衰亡期，大洋中脊停止扩张，大洋盆地显著缩小，两侧大陆逐渐靠拢，如地中海；⑥缝合线期，古洋盆闭合，两侧大陆板块碰撞造山，拼贴在一起，如喜马拉雅山脉。

简言之，威尔逊旋回就是大洋盆地从诞生、扩张、消亡到关闭的过程，也即从“一分为二”到“合二为一”的过程。