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20世纪40年代以来，出于对海洋与海底资源的需求以及军事需要，全球兴起了大规模的海底地质调查。到60年代中期已经获得了大量成果，从而使地质工作者的认识从陆地扩大到海底（图1），形成了全新的洋陆认识观，导致了板块构造学说的诞生，标志着地质学的革命性变革。板块构造说是关于全球构造的理论，对各种地质现象做出了比较合理的回答，刷新了以往的许多传统认识，成为统领地质学各学科的基本理论，把地质科学推进到一个新的高度。
图1 全球海底地貌图 蓝色－大洋区；黄色－大陆区；灰色－洋中脊与海底高地  对地球表面海陆现状的形成有两种不同的看法：一种强调地壳的升降运动，认为在地质历史中海陆的空间格局是固定不变的，仅分布的范围有些变化。当陆地下沉或海水上涨时，海洋范围扩大，陆地面积缩小。反之，海洋缩小，陆地面积扩大。另一种看法强调地壳的水平运动，认为在地质历史中，大陆内部存在过深海，后来发生的强烈水平挤压作用，导致海洋闭合、大洋消失，陆地相接这种过程曾经多次发生。现在的海陆分布主要是中生代以后才形成的。 前一种看法在19世纪就已出现，并在地质界长期占据统治地位。 后一种看法有其渊源与发展过程，第一个阶段就是闻名一时的大陆漂移说。
1668年法国普拉赛认为美洲与其他大陆曾经相连。1912年，德国气象学家魏格纳提出了大陆漂移学说，并在1915年《海陆的起源》著作中作了论证。他不仅发现大西洋两岸大陆。轮廓非常吻合（他的这一认识已得到现代卫片影像的进一步证实，图2)，而且还发现了重要古生物、岩石、构造、冰川等证据，证明古大陆沿大西洋发生过开裂和漂移。根据古生物生活习性，爬行类可以在相邻大陆间迁移，但不能远渡重洋。但是在大西洋东西两岸的相同时代岩层中，保存着不少完全相同的动物种属。如二叠纪的爬行类一一中龙，本身不能远涉重洋，但它们却在相距6000km的非洲和南美洲地层中同时出现。种称作圆庭蜗牛的陆生生物既发现于德国和英国，也发现于大西洋对岸的北美洲。 此外还有地球物理与大地测量等方面的资料。正是在这些研究工作的基础上，魏格纳认为，距今 360-250Ma前的石炭纪－二叠纪，地球表面有个统一大陆，称为联合古陆。从2年前的侏罗纪开始，联合古陆被分裂成若干块体，并各自漂移，最终变成现今的洋陆布局。
图2 大西洋两岸非洲与南美洲形貌卫星图 奥地利休斯进一步研究表明，大致以赤道为界，联合古陆可分为两部分。位于北半球的称为劳亚古陆，位于南半球的称为冈瓦纳古陆。位于两个古陆之间、开口朝东、呈平躺V字形的古大洋，则称为泛大洋，或特提斯洋，又称古地中海（图3）。
图3 2亿年前的联合古陆与泛大洋 英国的霍尔姆斯于1928年提出了地幔对流说。其要义是，地幔下层物质因受热膨胀而上升，地幔上层物质因温度低密度大而下降，两者构成封闭式循环流动。在对流的早期阶段，上升的地幔流到达原始大陆中心部分，就分成两股，并朝相反方向流动，从而将大陆压缩区撕破，并使分裂的大陆块体随地幔流漂移。裂解的陆块之间便形成海洋。上升的地幔流因减压而熔融，变成岩浆，岩浆冷凝后构成洋底和岛屿。地幔流的前缘碰到从对面来的另一地幔流时，就会变成下降流，从而牵引大陆块体向下运动，并使大陆边新玄武缘挤压褶皱。当对流停止时，褶皱体因均衡作用而上升，形成山脉。与此同时，地幔流也把洋底的玄武岩往下拖曳，并形成海渊，即海沟（图4）。
图4 霍尔姆斯的地幔对流说 洋中脊的发现：早先人们并不知道洋中脊。现在已经清楚，洋脊是绵延全球各大洋底的巨大山脉，是地球上最为突出的地貌现象，如大西洋洋中脊、太平洋洋隆、印度洋洋中脊。全球洋中脊延伸的总长度超过64000km，洋脊宽度达1000—4000km，平均高出洋底2000—4000m。其横截面呈平缓的等腰三角形。 洋脊附近发育许多平行洋脊方向的纵向正断层，使洋脊从其脊部向两坡呈阶梯状下降。洋脊轴部发育纵向深谷，称为裂谷，其是由一系列高角度正断层组成的地堑。如大西洋洋中脊宽1900—4000km，高出洋底3700m，轴部离海面1800—2700m，两坡呈阶梯状下降。轴部裂谷深达900—2700m，宽40—150km，两壁陡立。洋脊的这种地貌特征，是岩石圈破裂张开的表现（图5）。
图5 洋中脊剖面图 此外，洋脊上有大量火山活动，应视为岩石圈在洋脊处张裂，地幔岩浆沿洋脊上涌的证据。典型实例是在大西洋洋中脊的亚速尔群岛西南方向650km处，其洋脊轴部的裂谷带内堆积有新鲜的枕状玄武质熔岩。此外，在位于大西洋洋中脊延长线上的冰岛，有一规模巨大的裂谷带贯穿该岛中部，玄武岩浆在此呈裂隙式喷发，导致高热流分布。精细测量资料表明，沿冰岛中轴线向两侧，正以每年2cm的速度扩张。这两种活动的巧妙吻合，揭示了海底在扩张。
在大量事实的启示下，美国地震地质学家迪茨正式提出“海底扩张”概念，赫斯相继著文，深入阐述。 迪茨提出，由地幔中放射性元素衰变生成的热，使地幔物质以每年数厘米的速度进行大规模热循环，形成对流圈。它作用于岩石圈，成为推动岩石圈运动的主要动力。洋壳的形成与地幔对流有关。洋脊轴部是地幔物质或对流圈的上升部位，即离散带。海沟则是地幔物质或对流圈的下降部位，即敛合带。洋壳在离散带不断新生，并缓慢地向两侧的敛合带方向扩张。因此，洋底构造是地幔对流的直接反映。 海底扩张说的要点可以归纳为：①洋底不断在洋脊裂谷带形成、分离，分裂成的两半分别向两侧运移，洋底不断扩张。同时，老的洋底随对流圈在海沟处潜没消减。这种过程持续不断，因而洋底不断更新。②洋底扩张速度平均每年数厘米，3亿-4亿年洋底便更新一次。③洋底扩张表现为刚性的岩石圈块体驮在软流圈之上运动，其驱动力是地幔物质的热对流。④洋脊轴部是对流圈的上升处，海沟是对流圈的下降处。如果上升流发生在大陆下面，就导致大陆的分裂和新生大洋的开启。 海底扩张说继承了大陆漂移说与地幔对流说的基本思想，是在第二次世界大战结束后10多年海底地质考察基础上的成果集成，是对洋底形成与演化规律的合理解释。 随着海底地质知识的不断更新，海底扩张证据的不断积累，板块构造学说便应运而生。它立足于海底，面向全球，是海底扩张说的发展，是传统地质学领域中一场根本性的革命。 板块构造的含义是岩石圈分裂成许多巨大块体－板块，它们驮在软流圈上做大规模水平运动，致使相邻板块相互作用。板块边缘便成为地质活动（岩浆、地震、变质、变形、沉积等）最强烈的地带。板块的相互作用从根本上控制了各种内力地质作用、外力地质作用，特别是沉积作用的进程。  板块边界是板块之间的接触带，是板块划分的重要依据。板块边界有三种类型：离散型、聚敛型、剪切型。 1968年，法国学者勒皮雄根据地形、地质、构造、地震和其他地球物理资料分析与计算，将全球板块划分为美洲、太平洋、欧亚、非洲、印度－澳大利亚（简称印－澳板块）、南极洲等六大板块（图6）。
图6 世界六大板块的分布 上述的每个板块面积都大于1x107km2。除太平洋板块绝大部分是由洋壳组成外，其余5个板块均由洋壳岩石圈与陆壳岩石圈复合而成。如美洲板块是由美洲大陆和西大西洋（大西洋洋脊以西部分）组成的，非洲板块是由非洲大陆和东大西洋组成的。因此，板块的范围并不与所在的大陆或大洋一致。 根据震中的集中分布带，学者们又从美洲和欧亚板块划分出若干次级板块。美洲板块被划分为南美、北美、加勒比、可可斯、纳兹卡5个次级板块。从欧亚板块中，单独划分出阿拉伯、菲律宾2个次级板块，成为比较流行的全球板块划分方案。 在全球板块中，各板块相接方式多样，边界类型复杂。其中，太平洋、纳兹卡、南极洲、非洲和印－澳5个板块均以洋中脊为界，而欧亚、菲律宾、太平洋3个板块则以海沟为界。全球板块的分布及其边界关系见图7。
图7 全球板块的分布与边界关系 大陆边缘是大陆与大洋的过渡地带。大陆边缘有两种类型，一类为稳定大陆边缘，另一类为活动大陆边缘。 1）稳定大陆边缘 稳定大陆边缘又称被动大陆边线。其特点是大陆与大洋呈连续过渡关系，没有海沟，缺少地震和岩浆活动。一般由以下单元组成。 （1）陆架，也叫大陆堋。是从大陆向外海倾斜的平缓平台，海底坡度平均约0.1°。其最大宽度可达1300km，平均宽75km，最大水深200—500m。 （2）陆坡，也叫大陆斜坡。大陆架向外海延续的部分，它是海底地形的显著转折带。大陆坡的宽度为数十到数百千米不等，大陆坡的基部水深为1400—3200m。 （3）陆隆，也叫大陆裙、大陆基、大陆阶等。位于大陆坡脚以下，向大洋一侧过渡为深海平原。坡度较大陆坡和缓，一般小于1/400。宽度从数百到近千千米不等最大宽度达 1000km。是沉积物堆积较厚的地区。 陆架、陆坡与陆隆依次环绕着大陆，组成广阔的稳定大陆边缘，是构造上极其稳定的地区。当今的大西洋东西两侧与大陆的连接带就是典型的稳定大陆边缘。它是从大陆岩石圈通过裂解扩张、伸展变薄演变而来的，故其地壳厚度较陆壳为小，较洋壳大。 （4）大洋盆地，位于陆隆之外，大洋盆地中的平坦地区称为深海平原。其地形坡度＜1/1000，是固体地球表面最平坦的地区，也是海水最深的地区，一般水深为4600—5500m。
2）活动大陆边缘 其特点是大陆与大洋之间以海沟相接触，二者呈突变关系。陆架与陆坡均很窄，缺失陆隆。是世界上地震最强烈、火山－侵入作用最活跃的地带。其典型代表见于太平洋的周边（图8）。
图8 活动大陆边缘剖面图 （1）海沟，横剖面呈不对称V字形的长地，近洋侧缓，近陆侧陡。水深均超过6000m。海沟中多堆积泥沙质沉积物，其厚度各处不等。 （2）岛弧，由一系列呈弧形展布的岛屿组成。组成岛屿的特征性岩石是安山质熔岩及相关的侵入岩。太平洋北部的阿留申群岛、太平洋西部的萨哈林岛（库页岛）－千岛群岛－日本群岛－台湾－菲律宾、太平洋西南部的印度尼西亚以及新西兰等，是现代火山与地震活动最强烈的地带。 （3）山弧，由一系列呈弧形展布的山脉组成，与大陆直接接触，也是现代火山与地震活动最强烈的地带。组成山弧的主要岩石是安山岩类，如南美洲西海岸的安第斯山脉、北美洲西海岸的科迪勒拉山脉。 （4）弧前增生楔，位于岛弧或山弧与海沟之间，由大洋地壳的碎片（蛇绿岩套）、浊积岩以及一系列与俯冲带平行的逆断层组成，剖面上呈上大下小的楔形。其成因是，在大洋板块沿海沟俯冲的过程中，部分洋壳物质如厚大的海沟浊积岩以及下伏的超镁铁－镁铁岩可通过铲刮逆冲，不断增生到大陆边缘上，形成增生楔。 3）海沟岛弧（山弧）系的地震与火山活动 在全球构造中，海沟与岛弧（山弧） 相伴相随，故称之为海沟一岛弧 （山弧）系，简称沟弧系（trench-arc system)。它们构成了特征的火山岩带与地震带，以环太平洋带最为典型。 （1）地震活动，在沟弧系中，地震都位于海沟靠大陆一侧，其震源深度变化的规律非常明显：在近海沟处均为浅源地震，远海沟处出现中源地震，到大陆内部出现深源地震。换句话说，其震源排列呈一个由海沟向大陆方向倾斜的面。如西太平洋边缘，震中分布可划分为三个带，由东向西分别为浅源地震带、中源地震带与深源地震带。它们互相平行，且都平行于海沟的延长方向，震中宽度达数百千米，表明震源由海沟向大陆方向呈倾斜延伸排列。 震源排列的这种形式早在20世纪50年代初就由毕鸟夫发现，故称为毕鸟夫带。在大洋板块以较大的速度倾斜地下插到大陆板块之下的地慢过程中，在到达600km深度以前，因岩石的导热能力低，只有易熔部分发生熔融，其主体仍保持着刚性，这种相对较冷的刚性块体尤其是上层，在下插过程中因受挤压而破裂，从而引起地震，故震源主要集中在下插板块的上层。震源深度愈大，其位置愈接近于下插板块的前锋，故其震中分布愈伸向大陆内部。 毕鸟夫带的存在标志着一部分板块消减在另一板块之下，因此，毕鸟夫带又称为俯冲带。海沟的形成就是在俯冲过程中俯冲板块发生弯曲的结果。 （2）火山活动，大洋板块下插到地幔一定深度之后，因强烈受热，洋壳上层岩石尤其是具有较低熔点的、富含水分的海洋沉积物发生部分熔融，加上上覆岩石圈板块也发生部分熔融，便形成具有以中性成分为特征的岩浆。岩浆上升，引起广泛的火山活动，形成了环太平洋火山带。 （3）两种类型的俯冲作用，如果俯冲时倾角平缓，则俯冲速度快。俯冲带上下两个板块联结紧密，整个沟弧系处于挤压应力状态，震源机制属逆断层型。在这种情况下，大洋板块上部容易被铲刮逆冲，除形成宽阔的火山山弧外（包含喷出地表的火山碎屑岩、钙碱性安山岩、地下结晶的闪长岩－花岗岩以及蕴藏的花岗斑岩型铜矿等），还能形成一定规模的增生楔杂岩，形成沟弧体系。一般不形成弧后盆地或边缘海。这种俯冲作用，以东太平洋的智利－阿根廷地区最典型，故称为智利型（高应力型）俯冲。 反之，如俯冲时倾角陡峻，则俯冲速度慢。俯冲带上下两个板块联结松散，沟弧系处于拉张应力状态，震源机制属正断层型。在这种情况下，火山岛弧宽度窄，容易产生弧后盆地或边缘海，形成沟－弧－盆构造体系。弧前则发生崩塌，一般不形成增生楔。弧后海盆容易形成海底火山硫化物矿床，如铅锌矿，俗称黑矿。这种俯冲作用以西太平洋的马里亚纳地区最典型，故称为马里亚纳型（低应力型）俯冲 。 俯冲作用或消减作用的概念不仅成功地解释了活动大陆边缘的构造活动性、火山岩带与地震带的成因，而且阐明了在稳定大陆边缘扩张形成的岩石圈是怎样消耗掉的。 |
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