提起板块构造学,大家一定并不陌生,板块构造学说是当代最有影响的全球构造理论,如此重要的学说是从何而来,又是如何发展至今的呢?
板块构造学说是 20 世纪 60 年代末期在大陆漂移说和海底扩张说基础上发展起来的,与后两者一起被称为全球大地构造理论发展的“三部曲”。
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大陆漂移假说
大陆漂移假说,最早是由德国古气象学家魏格纳正式提出的。1911,魏格纳在研究世界地图的时候发现:地球上大西洋两岸的大陆(主要是指南北美洲与欧洲、非洲之间)的海岸线存在着相似性,具有互相吻合的现象。之后,他不断收集证据,并在1912年提出大陆漂移学说。
1915 年,魏格纳的《海陆的起源》一书出版,书中不仅阐述了大西洋两侧的古代大陆原来是联合在一起,后因大陆漂移而分开,分开的大陆之间出现了海洋的观点,而且还列举了古生物、岩石、构造、冰川等证据,证明了古大陆沿大西洋发生过开裂和漂移。
大陆漂移学说的主导思想是正确的,但是限于当时的科学水平,魏格纳的大陆漂移机制存在明显缺陷。
20世纪20年代期间,国际地科联的地球科学家们对大陆漂移假说进行了热烈的讨论和表决,绝大多数学者都投了反对票。但是,魏格纳提出的大陆可能发生大规模水平运移的设想,为后来板块学说的创立奠定了重要的基础
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海底扩张学说
20世纪40年代第二次世界大战结束后,美英等国广泛开展海底地质研究,获得了大量海洋科学的资料。例如,发现或进一步弄清了大洋中脊形态、海底地热流分布异常、海底地磁条带异常、海底地震带及震源分布、岛弧及与其伴生的深海沟、海底年龄及其对称分布、地幔上部的软流圈等等。
海底扩张示意图
海底地磁条带异常
到20世纪60年代初期,全球海洋地球物理调查与地震台网(主要是为了监测各国的地下核试验)的研究共获得了4项重要的学术新成果,发现了:
(1)大洋脊扩张带;
(2)贝尼奧夫带;
(3)大洋中脊附近存在的转换断层;
(4)普遍存在相当新的洋底沉积物等。
大西洋洋中脊和转换断层
以大量实测资料为基础,赫斯和迪茨最早提出了海底扩张的设想,为板块构造学说奠定了基础。海底扩张学说提出后,又通过以下事实得到了进一步的验证。
1963年,瓦因和马修斯根据地磁场极性的周期性倒转的分析发现,洋中脊两侧的磁异常呈条带状、正负相间、平行于中脊两侧,对称延伸,其顺序与地磁反向年表一致。
1965年,威尔逊提出了转换断层的概念,证明岩石圈板块的水平位移成为可能,并阐明了洋中脊的新生洋壳和海沟带的洋壳消减之间的消长平衡关系,即扩张速率与消减速率相等。
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板块构造学说
随着海底地质资料的不断更新、海底扩张证据的不断积累,1967 年,美国普林斯顿大学的摩根、英国剑桥大学的麦肯齐和派克、法国拉蒙特观测所的勒皮雄等人,在大陆漂移学说和海底扩张学说的理论基础上,根据大量的海洋地质、地球物理、海底地貌等资料,联合提出了板块构造学说。
全球板块分布图
勒皮雄把现代地球的岩石圈划分为6个大板块,即太平洋板块、亚欧板块、美洲板块、印度洋板块、非洲板块和南极洲板块。其中,除了太平洋板块全部浸没在洋底之外,其他5个板块则都既有大陆,也有海洋。随着研究的深入,有的学者在这些大板块中更进一步划分出一些较小的板块,所有这些板块,都处在具有流变性质的上地幔软流圈之上运移。
板块运动及板块边界示意图
1968年,美国B·L·艾萨 克斯、J·奥利弗和L·R·赛克斯进一步阐述了地震与板块活动之间的联系,并将这一新兴理论称作为“新全球构造”。1969年麦肯齐和摩根正式将上述新学说命名为“板块构造”,从此,板块构造学说就广为流传。
板块构造学说虽然已经得到了广大学者的认可,但是依然存在不少问题,不过目前来说,板块构造学说是最能为人们所接受、最为合理的用于解释地壳运动和演化的地球科学基本理论。可以预见,随着地球科学的不断发展,板块构造学说也将不断地得到修正和发展。
参考资料与图片:《论大地构造学的发展》万天丰;《板块构造学的“前世今生”》中国矿业报;微信订阅号中科院地质地球所
来源:济震微讯
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