地球板块的构造与运动

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科普驿站  第四十一期

主题：地球板块的构造与运动

科目：地质

难度：B1

时间：2020.1.23

讲师：水镜 

在讲之前，我想问大家一个问题：我们在上小学的时候都学过魏格纳在病房里突现大陆漂移的猜想这篇课文，但你们有没有过这样的疑惑：我曾经对比过世界地图，发现巴西与非洲西海岸并不是十分吻合啊？大陆漂移是真的还是假的，证据呢？如果是真的，那么漂移的原因是什么？它是如何漂移的？”先不要着急，且听我细细说来。

在魏格纳这偶然间的猜想发表后，世界上人们对大陆漂移说展开了激烈的讨论。讨论的人分为两派（历史总是如此），一派支持，一派反对。由于缺乏有力的证据，反对派击败了魏格纳一派。我们先暂时宣布反对派取胜。

在被击败后，魏格纳为了寻找证据，展开了长期的野外考察，并搜集到了大量的证据。但凭借着这些证据，魏格纳一派并不足以说服反对派。为什么拿出证据后的魏格纳仍无法被认可？其实是因为魏格纳并未建立起该学说的可信机制。而魏格纳的一些观点从现在看来是十分离谱的。

魏格纳认为，太阳对地球的部分引力会在全球范围内产生潮汐，进而移动大陆。emmm……….第一眼看上去好似很有道理。 但物理学家哈罗德·杰弗里立马跳出来反驳说，若潮汐能大到移动大陆，那么地球将停止自转。然后哈罗德嘲讽他道：“尔辈不能究物理。”可被打脸的魏格纳并未就此结束思考，他还认为，更大更坚固的大陆能撞碎较薄的洋壳，就像破冰锤刺穿冰面一样。但并没有证据证明在大陆漂移过程中，洋底会因受大陆挤压碰撞而脆弱发生明显的变形（尽管坚强的魏格纳其实本职是一名气象学家）。好了我们抛开老魏先生的这些奇妙的想法，回到他老人家及其支持派所找到的证据上来。

证据1：大陆拼图

魏格纳发现地图上南美洲东岸与非洲西岸的大陆轮廓相吻合，但反对派认为，海岸线一直在经受着海水侵蚀与沉积作用，拼图并不一定准确。于是科学家们绘制了一幅南美洲与非洲大陆架的边缘图，然后发现它们的吻合度更高，狠狠地扇了反对派一巴掌。

证据2：古生物化石

魏格纳自己本来是对这个学说不抱希望的，可后来人们发现南美洲与非洲的化石具有一致性，老魏先生又重燃希望了。通过查阅文献，魏格纳发现不同大陆上的几种生物化石，虽然相隔万里大海，但它们的生活形式依旧相同。比如说中龙，中龙是一种淡水爬行动物（注意是“淡水”），它的化石分布在南美洲与非洲的二叠纪黑色页岩中。而种子蕨“舌羊齿”也是如此，它广泛分布于非洲，澳大利亚，南美洲与印度，但舌羊齿只生长在高纬度地区，于是魏格纳认为这些大陆曾在南极地区聚集。

但反对派认为，这些生物是迁移过去的，比如，抱着某根木头四处漂流（这可能是鲁滨逊）；或是在很久以前火山喷发，大洋上存在密密麻麻的火山岛，动物可以跳过来跳过去（幸好我没有密集恐惧症）；再或者是两个大陆之间存在过地峡连接，这个倒有可能出现，在800年前结束的冰期就使得海平面下降到白令海峡，进而能使动物跨越大洲，但后来海底地图证实，在南美洲与非洲之间并没有这种大陆桥存在。

证据3：地质特征

如果大陆曾连在一起，那么相邻地区的岩石年龄和类型应该十分接近。魏格纳发现产自巴西的约22亿年前的火山岩与非洲另一位置的岩石在岩性组合和年龄上十分相似，而类似的证据也可以在造山带上找到。比如美国东部的阿巴拉契亚造山带向东北方向延伸时，突然消失在纽芬兰海岸，后来人们在不列颠群岛与斯堪的纳维亚半岛发现了相同年龄和结构的造山带。

证据4：古气候

随着研究的深入，魏格纳怀疑古气候也可支持漂移说（终于干回本职工作了）。老魏先生了解到结束于晚古生代的一个冰川期曾在非洲，南美洲，印度与澳大利亚出现。这意味着大约3亿年前，广阔的冰盖覆盖了南半球的大部分地区和印度。但不可能会有横跨三个温度带的冰盖，而且这些大陆此时位于30°的亚热带或者热带地区，可这些地区几乎都有古生代冰川的存在痕迹。

随着技术的进步，相关证据的不断被发现，漂移说逐渐被接受，而科技的发展与对地球的不断认识，使得比漂移说更进一步的理论――板块构造论诞生。板块构造模型认为，地质和地幔的最上部的最冷的部分组成地球最硬的外层――岩石圈。岩石圈的厚度与密度并不均匀，具体取决于它是大洋岩石圈还是大陆岩石圈（大洋岩石圈较薄，约100千米厚，大陆岩石圈较厚，约150~200千米厚）。所以在地质上我们把地壳分为陆壳与洋壳，陆壳与洋壳从表面上看，前者只是多了个硅铝岩层（大多数人这样认为）。其实它们的差别很大，陆壳是原生地壳，是地球诞生之初时表层冷凝所形成的固体外壳。在后来地球的降温过程中，各种物质通过化学，物理分化，分层，凝固成岩（详情可见科普驿站32期）。陆壳由此分为上下两层，下层为玄武质层，覆盖在地幔的上面，上层为花岗岩层，覆盖在玄武质层上面，而洋壳是洋中脊和裂谷系中海底扩张，地幔物质涌出并将原生地壳推移开来而逐渐增长的产物（关于这一点下面将会详细的阐述），其成分相当于玄武质层，我们将它称为新生地壳。

岩石圈的下部就是大家都熟悉的软流圈，此处大都是徘徊在固体与液体之间的熔岩组成，而这些熔岩以来回流动的形式来回应地幔温度与压力的变化，并与地幔的运动共同组成地幔对流（包括地幔柱）。这也是板块运动的主要动力之一。而比较冷的刚性岩石圈则倾向于弯曲或断裂且不流动的形式来抵抗外部环境的变化。这些刚性外壳脱离了软流圈，因此可以相对独立地移动。岩石圈破碎后形成的20多个不规则的碎片，就是现在我们所说的板块。在这里我要纠正一下诸位往日的观点（大部分人都有这种错误观念），根据大陆漂移说与粗略的板块构造理论，人们认为板块是水平方向移动的，从而发生碰撞与张裂，形成了诸多火山带与地震带。但我要说：错了！大错特错！请学过高中地理的朋友回想一下课本，课本上所给出的是板块生长与消亡边界，完全没有提到碰撞挤压张裂什么事情。实际上，板块运动的一个最主要的动力来自板块俯冲作用，什么意思呢？意思就是板块之间的密度并不相同，密度大于软流圈的会下沉，被拉进地幔中，所以这个下沉的板块就会俯冲到另一个板块下方。有的人要问了：这不还是板块挤压与张裂吗？请注意一下“消亡”、“生长”四个字。下沉的板块被地幔逐步地熔化，发生了“消亡”；而被拉开的另一边，地幔上涌，形成了新生地壳，新生地壳随着原生地壳的不断下沉消亡而不断扩张，并推动原生地壳运动，这就是“生长”。

岩石圈就是这样发生物质循环的，各大板块受到俯冲作用与地幔对流等诸多因素的作用下，发生运动，于是形成了我们现在所见到的板块构造。由此，我们便可以解释大部分的地质现象与大陆漂移的问题。

本次科普就到这里，谢谢大家！

（图片源于网络 ，侵删）

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