地球大陆板块的形成过程是怎样的?
这一理论成功地解释了许多地理现象,如大西洋两岸的轮廓;在非洲和南美洲发现同样的古生物化石和现代生物的亲缘关系;在南极洲、非洲和澳大利亚也发现了同样的冰碛。在温暖条件下形成的煤层在南极洲等地被发现。但是它有一个致命的弱点:动力。根据魏格纳的说法,当时的物理学家立即开始通过使用土地的体积和密度来计算土地的质量。然后根据硅铝酸盐岩(花岗岩层)和硅镁质岩(玄武岩层)之间的摩擦力,需要多大的力才能使大陆移动。物理学家发现,太阳和月亮的引力以及潮汐力太小,不足以推动广阔的大陆。所以大陆漂移说在繁荣了十几年后逐渐销声匿迹。
20世纪50年代,海洋探测的发展证实海底岩石又薄又年轻(最多2-3亿年,而陆地上有几十亿年的岩石)。此外,1956以来的海底磁化测量发现,大洋中脊两侧的地磁异常是对称的。在此基础上,美国学者H.H.Hess提出了海底扩张理论,认为地幔软流圈物质的对流上升使海陵区形成新的岩石,并推动整个海底向两侧扩张,最后俯冲到海沟区大陆地壳以下。
它是海底扩张理论和新证据(古地磁研究等)的动力支持。)支持大陆真的很可能漂移了,于是复兴的大陆漂移理论(板块构造理论也被称为新大陆漂移理论)开始形成。
板块构造理论板块构造理论是法国地质学家乐丕雄、麦肯齐和摩根于1968年提出的一种新的大陆漂移理论,是海底扩张理论的具体延伸。
板块构造,也称为全球构造。所谓板块是指岩石圈板块,包括整个地壳和莫霍面以下的上地幔顶部,即地壳和软流圈以上的地幔顶部。根据新的全球构造理论,大规模的水平运动已经发生并继续发生在大陆和海洋地壳。但这种水平运动并不是像大陆漂移理论设想的那样发生在Si-Al层和Si-Mg层之间,而是岩石圈板块像传送带一样在整个地幔软流圈上运动,大陆只是传送带上的“乘客”。
据physorg网站2007年6月165438+10月21日报道,太阳系外发现的巨型类地行星被命名为“超级地球”。“超级地球”引起了科学家们对研究地球可能是什么样子的浓厚兴趣。最近,哈佛大学的科学家指出,这些类地行星也适用于板块构造理论。
板块构造理论是指构成地球固体地壳的巨大板块的运动理论。板块运动经常导致地震、火山爆发和其他重大地质事件。基本上,板块决定了地球的地质历史。地球是我们知道的唯一适合板块构造理论的行星。地球板块的运动被认为是生命进化的必要条件。
然而,哈佛大学行星科学家戴安娜·巴伦西亚(Diana Valencia)和她的同事发表在《天体物理学》上的一篇论文预测,“超级地球”(其质量是地球的一到十倍)也将通过板块构造为维持生命提供必要条件之一。
论文作者巴伦西亚(Valencia)表示,“这些超级地球中的一些也可能处于其太阳系中的‘可居住区’,这意味着它们刚刚远离其母恒星,有液态水,所以会有生命。虽然只有这些行星的热和化学演化才能最终决定它们是否适合居住,但这些热和化学特征极其依赖于板块构造理论。”
通过全面模拟这些陆地面积较大的超级地球的内部结构,巴伦西亚和他的研究团队发现了“超级地球”的质量与其板块应力值之间的关系。这些应力值,有些非常缓慢,缓慢地改变着地球的地幔。应力值是板块变形和俯冲(一个板块沉到另一个板块下面)的驱动力。因为这些“超级地球”比地球质量大,所以这种驱动力也比地球大得多。
研究小组发现,随着行星质量的增加,剪切力会增加,板块厚度会减小。这两个因素削弱了板块,减少了板块,这是板块构造理论的关键部分。因此,科学家称“超级地球”很容易满足板块变形和俯冲所需的条件。他们的研究结果表明,板块构造理论尤其适用于质量较大的超级地球。
巴伦西亚说,“我们的研究证明‘超级地球’中存在板块构造运动,即使这些行星上没有水。”
在未来,我们可以使用美国国家航空航天局的类地行星探测器或欧洲航天局的达尔文项目来验证这些结论。欧洲航天局的达尔文项目将由三台天文望远镜组成,旨在寻找类地行星。
板块——六大板块六大板块乐丕雄在1968年将全球地壳分为六大板块;太平洋板块、亚欧板块、非洲板块、美洲板块、印度洋板块(包括澳大利亚)和南板块。除了太平洋板块几乎全是海洋,其他五大板块既有大陆也有海洋。细分世界有八个主要部分:
欧亚板块——北大西洋东半部,欧洲和亚洲(印度除外);欧亚板块——北大西洋东半部,欧洲和亚洲(印度除外);
非洲板块——非洲,南大西洋东半部和印度洋西侧;非洲板块——非洲,南大西洋东半部和印度洋西侧;
印度-澳大利亚板块-印度、澳大利亚、新西兰和大部分印度洋;印度-澳大利亚板块-印度、澳大利亚、新西兰和大部分印度洋;
太平洋板块——太平洋大部分地区(包括美国南加州沿海);太平洋板块——太平洋大部分地区(包括美国南加州沿海);
纳斯卡板块——太平洋东侧,紧挨着南美洲;纳斯卡板块——太平洋东侧,紧挨着南美洲;
北美板块——北美、北大西洋西半部和格陵兰岛;北美板块——北美、北大西洋西半部和格陵兰岛;
南美板块——南美和南大西洋西半部;南美板块——南美和南大西洋西半部;
南极板块-南极洲和南大洋。南极板块-南极洲和南大洋。
此外,还有阿拉伯板块、考克斯板块、菲律宾海板块等至少二十个小板块。此外,还有阿拉伯板块、考克斯板块、菲律宾海板块等至少二十个小板块。板块边界经常发生地震,所以指出震中就很明显板块边界在哪里。
板块之间的边界是大洋中脊或洋脊、深沟、转换断层和地面缝合线。这里说的海脊一般是指海洋底部的山脉。大西洋和印度洋之间有一个地震活跃的洋脊,也称为中脊,由两个平行的脊峰和一个中间的峡谷组成。太平洋也有一个地震脊,但不是在大洋中间,而是在东边。不是很崎岖,也没有中间峡谷隔开的两排脊峰。它通常被称为太平洋中部崛起。洋脊实际上是海底分裂产生新地壳的区域。转换断层是被许多横向断层切割成小段的大洋中脊。不是简单的平移断层,而是一边裂开,另一边水平错位的断层。威尔逊称之为转换断层。两个板块碰撞,接触带被挤压变形,形成一个褶皱的山脉,把原本分离的两个大陆缝合起来,叫地缝。一般来说,在板块内部,地壳相对稳定,而板块之间的边界是地壳相对活跃的地带,火山和地震活动、断裂、挤压褶皱、岩浆上升和地壳俯冲频繁发生。
板块-板块边界板块碰撞图两个板块之间的接触区。板块边界是构造活动带,可分为三类。①离散边界又称生长边界,是两个分离板块之间的边界。它存在于海洋中脊或洋脊,以浅源地震、火山活动、高热流和伸展作用为特征。大洋中脊轴是海底扩张的中心。由于地幔对流,地幔物质在这里上涌,两边的板块分离并被拉开。上升流物质凝结形成新的洋底岩石圈,加入到两个板块的后缘(见地幔对流理论)。②会聚边界,也称消亡边界,是两个会聚和消亡板块之间的边界。相当于沟槽或地面缝合。可分为两个亚类:大洋板块在海沟处俯冲到另一板块之下,称为俯冲边界,现代俯冲边界主要分布在太平洋周围(见俯冲);碰撞边界当大洋板块完全俯冲,两个大陆相遇相遇并开始碰撞时,称为碰撞边界。欧亚板块南缘的阿尔卑斯-喜马拉雅带是板块碰撞带的典型例子(见大陆碰撞)。(3)守恒边界,两个相互剪切和滑动的板块之间的边界。相当于变压器故障。地震、岩浆活动、变质作用和构造活动主要发生在板块边界。板块边界研究是板块构造学的重要内容之一。
板块边界是不稳定带,地震几乎都分布在板块边界,火山尤其靠近边界。其他如张力、岩浆上升、热流增大、大规模水平位错等也发生在边界上,地壳俯冲是碰撞边界划分的重要标志之一。可见板块边界是地壳极不稳定的地带。
板块运动世界上所有的板块都在运动,板块运动通常是指一个板块相对于另一个板块的相对运动。即符合欧拉定律,即岩石圈板块作为统计上均匀的刚体,围绕球面(即地球地面)上的一个极点旋转(见旋转极点),其轨迹是一个小圆。板块构造学认为,岩石圈和软流圈在物理性质上有明显的差异。软流圈相当于上地幔的低速层。在该层中,地震横波波速降低,介质品质因子Q值明显降低,但电导率显著增加。这些都表明软流圈物质可能是热的、软的、轻的,具有一定的可塑性,这是上覆岩石圈板块大规模水平运动的基本前提。
板块运动的机制是一个尚未解决的问题。一般认为板块运动的驱动力来自地球内部,可能是地幔中的物质对流。新生的洋壳不断从大洋中脊向两侧扩张,大部分洋壳在海沟处变得寒冷而致密,并沿着板块俯冲带向地幔俯冲。
板块运动
随着软流圈的运动,各个板块也会水平运动。据地质学家估计,大板块每年可以移动1-6厘米的距离。
虽然这个速度很小,但几亿年后,地球的陆地和海洋面貌会发生巨大变化:当两个板块逐渐分离时,分离处会出现新的洼地和海洋;大西洋和东非大裂谷是两大板块分离时形成的。当两个大板块相互靠近碰撞时,在它们碰撞靠近的地方会挤出高陡的山脉。位于中国西南边疆的喜马拉雅山,是3000多万年前,南方的印度板块和北方的欧亚板块碰撞挤压形成的。有时还会出现另一种情况:两块坚硬的板块碰撞时,接触部分的岩层还没来得及弯曲变形,其中一块已经深深地插入另一块板块的底部。由于强烈的碰撞力和深深的插入,原始板块上的老岩层被带到高温地幔,最终被熔化。在板块深深嵌入地壳的地方形成了深沟。这样就形成了西太平洋海底的一些海沟。
板块运动根据板块理论,海洋也有它的生灭,可以从无到有,从小到大;也可以由大到小,由小到无。海洋的发展可分为胚胎期(如东非大裂谷)、幼年期(如红海、亚丁湾)、成年期(如现在的大西洋)、衰亡期(如太平洋)和末期(如地中海)。海洋的开发和大陆的分割是相辅相成的。在前寒武纪,地球上有一个泛大陆。后来经过分离和整合的过程,在中生代早期,泛大陆分为两个古陆,即北部的劳亚古陆和南部的冈瓦纳古陆。到三叠纪末,两个古陆进一步分离,渐行渐远,从狭窄的海峡逐渐发展为印度洋、大西洋等现代巨大海洋。新生代,随着印度向北漂移至欧亚大陆南缘,两者发生碰撞,青藏高原隆起,形成了雄伟的喜马拉雅山系,古地中海东部完全消失。非洲继续向北推进,古地中海西部逐渐萎缩到现在的规模;欧洲南部被挤入了阿尔卑斯山。在南美和北美向西漂移的过程中,它们的前缘受到太平洋地壳的挤压,并被抬升到科迪勒拉-安第斯山脉系统。与此同时,两个美洲在巴拿马地峡再次相遇。澳大利亚大陆离开南极洲,向东北漂移到现在的位置。于是陆地和海洋的基本轮廓发展到了现在的规模。
是什么力量驱使板块移动?
根据赫斯的海底扩张理论,认为大洋中脊是地幔对流上升的地方,地幔物质不断从这里涌出,冷却凝固成新的洋壳。后来,来自大洋中脊的热流将先前形成的洋壳向外推,以每年0.5 ~ 5厘米的速度从大洋中脊向两侧扩张,不断给洋壳增添新的条带。因此,海底岩石的年龄随着远离中脊而变老。当移动的大洋地壳与大陆地壳相遇时,它潜入地幔,在俯冲带,由于拖曳作用形成了一条深沟。当海洋地壳受到挤压和弯曲超过一定限度时,就会发生断裂,从而导致地震。最后,海洋地壳被挤压到700公里以下,在高温熔融状态下被地幔物质吸收同化。隆起的大陆地壳边缘被挤压隆起成岛弧或山脉,一般与海沟有关。现在分布在太平洋周围的岛屿、海沟、大陆边缘山脉、火山和地震都是这样形成的。所以海洋地壳诞生于大洋中脊,消失于海沟岛弧带,不断更新,每2-3亿年就会更新一次。所以海底岩石很年轻,一般不到2亿年,平均厚度约5 ~ 6公里,主要由玄武岩等物质组成。大陆地壳已发现37亿年前的岩石,平均厚度约35公里,最大厚度超过70公里。除沉积岩外,主要由花岗岩组成。地幔物质的对流上升也在大陆深处进行,上涌涌出的地方大陆地壳就会破裂。比如东非大裂谷,长达6000多公里,就是地幔物质对流促使非洲大陆开始开裂的表现。
板块——如果运动阻止了大西洋地区的板块运动,那么地球大陆一直在以肉眼看不见的速度缓慢运动,运动的动力是地球内部的地幔对流。地幔在地下的缓慢运动带动地表的岩石一起运动,速度只有每年几厘米,但经过几百万年、几千万年的运动,大陆会漂移到几千千米的距离。这就是板块运动理论所描述的板块运动过程。
板块运动对地球的影响是深远的。它改变了整个地球的地形,使一些地方高耸入云,另一些地方深不见底。板块运动也导致了地球物质的循环。比如植物消耗大气中的二氧化碳,通过光合作用产生氧气,而动物以植物为食。二氧化碳还会加强地球大气层的温室效应,将地球变成一个温暖的星球。事实上,大气中含有的二氧化碳要么溶解在海水中,要么以碳酸钙的形式固定在地球的岩石中。岩石被雨水冲刷后,一些物质进入海洋并沉积在海底。这部分沉积岩会随着板块的运动在海沟位置插入地球内部,最后被火山喷发出来,变成气体回到大气中。除了二氧化碳,地球上还有一些物质也是这样在地球表面和内部循环的。
但是如果板块运动停止了,地球会怎么样呢?没有板块运动,地球上的火山活动、地震和造山运动几乎不会发生。这样,地球原本凹凸不平的地形,就会因为亿万年的风雨,变成一片没有任何起伏的大平原。地球表面环境的相似性从根本上改变了生物界。不会有高山物种,也不会有深海生物。地球上只生活着平原上的生物和一些适应浅水环境的生物。无论在地球上的哪个地方,物种都是相同的组合。多样性的丧失让生物界变得无趣。
板块地球上的气候也会发生根本性的变化。如果没有气体二氧化碳从火山口喷出,大气中的二氧化碳仍然会以碳酸钙的形式固化,从而削弱温室效应,使地球越来越冷。
更危险的事情正在发生。按照现在的地球磁场理论,如果没有地幔对流,地球磁场将不复存在。这样,原本被地球磁场屏蔽的宇宙射线就会穿透大气层,到达地球表面,造成生物界的灾难,导致大灭绝。当然,也可能有生物在宇宙射线的照射下顽强生存,成为更有生命力的物种,但这样的物种绝对不是现在生物界的生物。
板块运动有可能会停止吗?地球内部的热量主要来自两个方面,一是地球形成过程中的余热,二是地球内部放射性元素的衰变热。地核的热量缓慢地向外传导,穿过地幔和地壳,使地球保持目前的温度。很明显,地核在慢慢冷却,但这个过程相当漫长。地球中的放射性元素来自于其形成过程中积累的尘埃元素,所以元素的数量是有限的。当放射性元素耗尽时,这个地下热源就没有了。
所以随着地核的逐渐冷却,所有放射性元素的衰变,地球内部也会逐渐冷却,驱动地幔对流的热源将不复存在,因此地幔的对流也就停止了。没有地幔对流,地球表面的板块就缺乏动力源,停止运动。如果数据显示板块运动会在地球死亡前停止,也许人类应该考虑提前移居其他星球。