板块构造论

描述地球岩石圈大規模運動的科學理論
(重定向自板塊構造論

板块构造论(又稱板块构造假说板块构造学说板块构造学,總稱「板塊漂移」)是为了解释大陆漂移现象而发展出的一种地质学理论。该理论认为,地球岩石圈是由板块拼合而成;现今的全球分为六大板块(1968年法国勒皮雄划分),海洋陆地的位置是不断变化的。根据这种理论,地球内部构造的最外层分为两部分:外层的岩石圈和内层的软流圈。这种理论基于两种独立的地质观测结果:海底擴張大陆漂移

板塊構造論
理論
上级分类geotectonics 编辑
所属实体岩石圈 编辑
出版日期1965 编辑
研究学科地質學 编辑
表现概念大陆板块 编辑
现存于地表的板塊

岩石圈可以分為大板塊及小板塊,兩板塊相接觸的部份則可依其相對運動來分為分離板塊邊緣聚合板塊邊緣轉形斷層。在板塊邊緣常會出現地震火山、造運動及海沟。现今每年的相對運動距離約在0至150mm不等[1]

板塊可以分為海洋板塊及較厚的陸地板塊,兩者都有各自的地殼。在聚合板塊邊緣會有隱沒帶,會將板塊沉降至地幔,使岩石圈質量減少,而分離板塊邊緣因海底擴張形成的新地殼,這種對板塊的預測稱為輸送帶原理。較早期的理論認為地球會漸漸膨脹或是漸漸收縮,也都還有一些人支持[2]

板塊可以移動的原因是因為岩石圈的強度比下方的軟流圈要大,地幔橫向密度的變化造成了地幔對流英语mantle convection。一般認為板塊運動是由海底遠離擴張脊的運動(因為地形及地殼密度的變化;遠離洋脊,地形變低,地殼變冷,而造成地球引力的差異)、及在隱沒帶(位於地幔對流的下降環),洋殼由於冷和重,向下沉到地幔所造成的牵引力,等影響組合而成。與地球旋轉的受力差異無關。

關鍵原理 编辑

板塊邊界的類型 编辑

板块在软流圈之上运动,由地函熱柱产生驱动力而运动。板塊之间有三種相对運動方式:聚合、張裂與保守(错动)三種方式,所以板块之边界可分为擴張性板塊邊界聚合性板塊邊界板塊轉換邊界三种类型。聚合性板塊邊界是板块受壓力的地区,在地貌上表现为海沟、火山岛弧、褶曲山脈等。張裂型板塊邊界是板块受張力形成的地区,在地貌上表现为裂谷中洋脊等。錯動型板塊邊界(保守性板塊邊界)是两个板块受剪力的地区,轉形斷層发育,其運動方式類似地表的走向滑移斷層,因面積無改變而稱之為保守性。

板塊運動的驅動力 编辑

與地函動力學相關的驅動力 编辑

熱柱構造 编辑

湧流構造 编辑

與重力相關的驅動力 编辑

與地球自轉相關的驅動力 编辑

潮汐對板塊構造的影響 编辑

各驅動力機制的相對意義 编辑

理論史 编辑

1909年克羅埃西亞地震學莫霍洛维奇發現地殼地幔的交界,即莫霍界面[3]。1913年古登堡發現了地幔地核的交界(即古登堡界面[4]地球具有分層的現象,且能具體說明分層的深度。

1912年大氣學家偉格纳根據地質證據,提出大陸漂移學說[5],因缺乏飄移的動力來源而不被接受。1929年英国地质学霍姆斯英语Arthur Holmes相信大陸地殼下的熱對流是造成大陸分裂和飄移的原因,首次提出聚合與張裂的想法。

1940年代,發現海洋地殼大陸地殼花崗岩岩質不同,其厚度僅七公里。1954年日本地震學家和达清夫美國地質學家班尼奥夫發現連接海溝火山島弧底下的震源分佈,有一向內陸傾斜的帶狀區域(班尼奥夫带),為板塊構造學說想法的先驅。

1956年澳大利亚国家学院的艾尔文等人測量陸地的古地磁發現,若回推磁極,大陸都歷經長期漂移,且移動路徑與魏格纳所描述十分接近。1959年哥倫比亞大學布鲁斯·希森英语Bruce C. Heezen地球物理学玛丽·萨普根據水深資料繪出第一張海底地形圖,清楚顯示了中洋脊與海溝[6]。1962年美国地质学家赫斯指出地幔的熱對流導致海洋地殼從中洋脊向外伸張,隱沒於海溝,迫使大陸水平移動。板塊學說於焉成形,由原本的水平移動思維進化成地球內部的運動影響地表的想法。

1960年代,得到陸地的古地磁反轉時間表,也認為中洋脊兩側交互出現的正反磁極,應為海洋地殼側向生長造成。現在學界已經能夠掌握全球各地海洋地殼年齡以及中洋脊擴張速率以及海溝隱沒速率,可以標出板塊的形狀,分布以及移動速率及移動歷史

概括 编辑

大陸漂移學說 编辑

浮動大陸、古地磁學和地震活動帶 编辑

中洋脊擴張和對流 编辑

磁條 编辑

理論的定義和完善 编辑

板塊構造論革命 编辑

對生物地理學的影響 编辑

板塊重建 编辑

定義板塊邊界 编辑

過去的板塊運動 编辑

大陸的形成和分裂 编辑

當前板塊 编辑

其他天體(行星、衛星) 编辑

金星 编辑

火星 编辑

冰衛星 编辑

系外行星 编辑

古代大陸分佈 编辑

 
三種不同的板塊邊界

1968年法国的勒皮雄根据各方面的资料,首先将全球岩石圈分为六大板块[7],即太平洋板块亚欧板块印度洋板块非洲板块美洲板块南极洲板块

随着研究工作的进展,有人在勒皮雄的基础上在大板块中又分出许多小板块,如在香港出版的會考教科書《中學會考活學地理》一书中将全球分为七大板块——太平洋板块亞歐板塊非洲板塊印度-澳洲板塊北美洲板塊南美洲板塊南極洲板塊——以及六個較小的板塊--阿拉伯板塊菲律賓板塊胡安·德富卡板塊科科斯板塊納斯卡板塊加勒比板塊。而環太平洋板塊邊界的板塊活動最為活躍,故此地震作用和火山作用也最為頻密。

板塊實際上就是岩石圈,包含了地殼以及一小部分的上部地函地幔)。因此板塊沒有「大陸板塊」與「海洋板塊」的分法,只有依其成分組成命名為「大陸性的板塊」與「海洋性的板塊」。

前寒武纪 编辑

形成于11亿年前的罗迪尼亚超大陆这时开始分裂。前寒武纪晚期的世界与现在的气候十分相近,是一个冰室世界。罗迪尼亚大陆大约在7.5亿年前分裂成两半,形成了古大洋

寒武纪 编辑

具有硬壳的生物寒武纪第一次大量出现。诸大陆为浅海所泛滥。超大陆冈瓦那开始在南极附近形成。巨神海劳伦大陆(北美)、波罗地(北欧)和西伯利亚这几个古大陆之间扩张。

奥陶纪 编辑

奥陶纪时,古海洋分隔开劳伦大陆波罗地西伯利亚冈瓦那大陆奥陶纪末期地球历史上最寒冷的时期之一。冈瓦那大陆的南方完全为所覆盖。巨神海隔开了波罗地西伯利亚大陆,原特提斯洋分隔开冈瓦那大陆波罗地西伯利亚大陆,古大洋则覆盖了北半球的大部分。

志留纪 编辑

劳伦大陆波罗地大陆的碰撞闭合了巨神海的北面,形成了老红砂岩(Old Red Sandstone)大陆(歐美大陸)。珊瑚礁扩张,陆生植物开始覆盖荒芜的大陆。大陆碰撞导致斯堪地那维亚半岛上的加里东山脉(Caledonide Mts.)的形成,以及大不列颠北部、格陵兰北美东海岸的阿帕拉契山脉的形成。

泥盆纪 编辑

泥盆纪时,古生代早期海洋闭合,形成“前盘古(pre-Pangea)”大陆。淡水鱼类从南半球迁徙至北美和欧洲森林首次在赤道附近的古加拿大生长。植物大量生长,形成了今天加拿大北部、格陵兰北部和斯堪的纳维亚煤炭

石炭纪早期 编辑

石炭纪早期,欧美大陆冈瓦那大陆间的古生代海洋闭合,形成阿帕拉契山脉维利斯堪山脉(Variscan Mts.)。南极开始形成冰帽,同时四足脊椎动物赤道附近的煤炭沼泽开始发展。

石炭纪晚期 编辑

石炭纪晚期,由北美欧洲组成的大陆与南方的冈瓦那大陆碰撞,形成了盘古大陆的西半部分。南半球大部分被冰所覆盖,而巨大的煤炭沼泽则沿着赤道形成。以赤道为中心,盘古大陆从南极延伸至北极,将古特提斯洋古大洋分隔在东、西两侧。

二叠纪 编辑

二叠纪时,巨大的沙漠覆盖了西盘古大陆。同时爬行动物扩散到整个超大陆。99%的生物在灭绝事件中消失,标志着古生代的终结。

三叠纪 编辑

形成于三叠纪盘古超大陆使陆生动物可以从南极迁徙到北极。在二叠纪-三叠纪大灭绝之后,生命开始重新多样化。同时,暖水生物群落扩散到整个特提斯洋(古地中海)。

侏罗纪 编辑

侏罗纪早期,中南亚开始形成。宽广的古地中海将北方大陆与冈瓦那大陆分隔开。尽管盘古大陆依然完整,不过可以听到大陆开始分裂的隆隆声。

侏罗纪晚期 编辑

侏罗纪中期,盘古大陆开始分裂。侏罗纪晚期,中大西洋是将非洲与北美东部隔开的狭窄海洋。东冈瓦那大陆开始与西冈瓦那大陆分离。

白垩纪 编辑

白垩纪南大西洋张开。印度马达加斯加分离,加速向北对着亚欧大陆撞去。值得注意的是,北美仍与欧洲相连,澳大利亚仍然是南极洲的一部分。白垩纪全球的气候比现在要温暖。恐龙棕榈树出现在现在的北极圈,南极洲以及澳洲南部。虽然白垩纪早期的极区可能会有一些冰帽存在,但是整个中生代都没有任何大规模的冰帽出现过。白垩纪海盆迅速张裂的时期。中洋脊迅速扩张导致了海平面的上升。

白堊紀-古近紀滅絕事件 编辑

恐龍滅絕包括數個說法,但並未有一致認同的答案,其中之一為小行星撞擊地球,造成希克蘇魯伯隕石坑,导致全球气候劇烈变化,恐龙和许多其他种类的生物因此而灭绝。白垩纪晚期,海洋继续拓宽,印度接近亚洲南缘。

始新世 编辑

5千万至5千5百万年前,印度开始撞击亚洲,形成了青藏高原喜马拉雅山脉。原本与南极洲相连的澳洲,此时也开始迅速向北移动。

中新世 编辑

2千万年前,南极洲冰雪所覆盖,同时北方各个大陆迅速冷却。世界看起来和现代相似,不过佛罗里达亚洲的一部分仍然在海洋之下。

冰川时期晚期 编辑

地球处于“冰室”气候时,两极皆被冰雪覆盖。极区冰盖因为地球轨道变化(米蘭科維奇循環)而扩张。最后一次极区冰盖扩张发生在18,000年前。

現代世界 编辑

地球进入了大陆碰撞的新阶段,这最终会在未来形成新的盘古超大陆

未来世界 编辑

就如所有根據既有科學和證據做出的預測一樣,以下的內容乃是根據既有的證據做出的推測,並不代表一定就會是事實。

5千萬年後 编辑

如果今天的板块继续运动,大西洋将会拓宽,非洲会与欧洲碰撞,并使地中海闭合,澳洲将会与东南亚碰撞,加利福尼亚将向北滑移到阿拉斯加海岸之上。

1.5亿年后 编辑

沿着北美和南美东海岸将产生新的潜没带,这将消耗掉分开北美非洲的海底。距今1亿年后大西洋中洋脊将潜没,各个大陆将逐渐靠拢。

2.5亿年后 编辑

北大西洋南大西洋的海底将会潜没在北美南美之下,结果产生第二个盘古大陆——“终极盘古大陆”。这个超大陆中央会陷下一个小海盆

地球板塊列表 编辑

 
世界各板块边界详略图

参考文献 编辑

引用 编辑

  1. ^ Read & Watson 1975.
  2. ^ Scalera & Lavecchia 2006.
  3. ^ Andrew McLeish. Geological science 2nd. Thomas Nelson & Sons. 1992: 122. ISBN 0-17-448221-3. 
  4. ^ 20世纪大事记. 国际文化出版公司. 1991. 
  5. ^ 林明聖、蕭謙麗. 板塊構造之父韋格納. 台灣網路科教館. [2015-05-01]. (原始内容存档于2016-11-17). 
  6. ^ Lamont-Doherty Earth Observatory Bestows Heritage Award on Marie Tharp, Pioneer of Modern Oceanography页面存档备份,存于互联网档案馆), Published Jul 10, 2001, Retrieved Oct 12, 2014
  7. ^ 胡焕庸. 世界海陆演化. 商务印书馆. 1981. 

来源 编辑

参见 编辑