了解板块构造的历史和原理

板块构造是一种科学理论,试图解释地球岩石圈的运动,这些运动形成了我们今天在全球看到的景观特征。根据定义,“板块”一词在地质学术语中是指一大块固体岩石。”“构造学”是“建造”的希腊词根的一部分,这些术语共同定义了地球表面是如何由运动的板块构成的。...

板块构造是一种科学理论,试图解释地球岩石圈的运动,这些运动形成了我们今天在全球看到的景观特征。根据定义,“板块”一词在地质学术语中是指一大块固体岩石。”“构造学”是“建造”的希腊词根的一部分,这些术语共同定义了地球表面是如何由运动的板块构成的。

Picture of Graben and Horsts

板块构造理论本身说,地球岩石圈是由单个板块组成的,这些板块被分解成十几块大小不同的固体岩石。这些破碎的板块在地球流动性更强的下地幔顶部彼此相邻,形成了不同类型的板块边界,这些边界在数百万年中塑造了地球的景观。

大陆漂移理论

板块构造起源于20世纪初气象学家阿尔弗雷德·韦格纳首先提出的理论。1912年,韦格纳注意到南美洲东海岸和非洲西海岸的海岸线似乎像拼图一样拼接在一起。

对地球的进一步研究表明,地球上的所有大陆都以某种方式结合在一起,韦格纳提出了一个观点,即所有大陆曾一度连接在一个称为盘古大陆的超大陆上。他认为大陆在大约3亿年前开始逐渐漂移,这就是他的理论,后来被称为大陆漂移。

韦格纳最初理论的主要问题是,他不确定大陆是如何彼此分离的。在寻找大陆漂移机制的整个研究过程中,韦格纳发现了支持他最初泛大陆理论的化石证据。此外,他还提出了大陆漂移如何在建造世界山脉方面发挥作用的想法。韦格纳声称,地球大陆的前缘在移动时相互碰撞,导致陆地聚集形成山脉。他以印度进入亚洲大陆形成喜马拉雅山为例。

最终,韦格纳提出了一个想法,认为地球自转及其对赤道的离心力是大陆漂移的机制。他说,盘古大陆起源于南极,地球自转最终导致其分裂,将大陆推向赤道。这个想法被科学界拒绝,他的大陆漂移理论也被驳回。

热对流理论

1929年,英国地质学家亚瑟·霍姆斯(Arthur Holmes)提出了一种热对流理论来解释地球大陆的运动。他说,当一种物质被加热时,其密度会下降,然后上升,直到冷却到足以再次下沉为止。根据霍姆斯的说法,正是地幔的这种加热和冷却循环导致了大陆的移动。这个想法在当时很少受到关注。

到了20世纪60年代,霍姆斯的想法开始获得更多的信任,因为科学家们通过测绘增加了对海底的了解,发现了它的洋中脊,并更多地了解了它的年龄。1961年和1962年,科学家们提出了由地幔对流引起的海底扩张过程来解释地球大陆的运动和板块构造。

今天的板块构造原理

今天,科学家们对构造板块的组成、运动的驱动力以及它们相互作用的方式有了更好的了解。构造板块本身被定义为地球岩石圈的一个刚性部分,它与周围的岩石圈分开运动。

地球构造板块运动的主要驱动力有三种。它们是地幔对流、重力和地球自转。

地幔对流

地幔对流是研究最广泛的构造板块运动方法,它与1929年霍姆斯提出的理论非常相似。地球上地幔中存在熔融物质的大对流。当这些洋流将能量传输到地球软流圈(岩石圈下方地球下地幔的流体部分)时,新的岩石圈物质被推向地壳。这方面的证据显示在大洋中脊,年轻的陆地被推过海脊,导致较老的陆地移出海脊并远离海脊,从而移动了板块。

重力与地球自转

重力是地球构造板块运动的第二驱动力。在大洋中脊,海拔高于周围的洋底。当地球内部的对流导致新的岩石圈物质上升并从海脊扩散出去时,重力导致旧的物质下沉到洋底并帮助板块移动。地球自转是地球板块运动的最终机制,但与地幔对流和重力相比,它是次要的。

板块边界的形成

随着地球构造板块的移动,它们以多种不同的方式相互作用,形成不同类型的板块边界。不同的边界是板块彼此远离并产生新地壳的地方。大洋中脊就是一个发散边界的例子。会聚边界是板块相互碰撞并导致一个板块俯冲到另一个板块之下的地方。变换边界是板块边界的最终类型,在这些位置,不会产生新的地壳,也不会破坏。相反,这些板块彼此水平滑动。无论边界类型如何,地球构造板块的运动对于我们今天在全球看到的各种景观特征的形成至关重要。

有七个主要板块(北美、南美、欧亚大陆、非洲、印度-澳大利亚、太平洋和南极洲)以及许多较小的微板块,如美国华盛顿州附近的胡安·德富卡板块。

要了解更多关于板块构造的信息,请访问美国地质调查局网站“动态地球:板块构造的故事”。

  • 发表于 2021-09-02 20:28
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  • 分类:通用

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