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地球大陸板塊的形成過程是怎樣的?

板塊構造理論是在大陸漂移學說和海底擴張學說的基礎上提出的。1910年,德國氣象學家魏格納(1880-1930)偶然發現大西洋兩岸的輪廓非常相似。經過研究和推斷,他在1912年發表了大陸的形成,在1915年發表了陸地和海洋的起源,提出了大陸漂移學說。這種理論認為,晚古生代(約3億年前)地球上有壹個“泛大陸”,相應地有壹個“泛海洋”。後來由於地球自轉的離心力和天體的引潮力,泛大陸花崗巖層分離,漂流在遍布地殼的玄武巖層上,逐漸形成現代海陸分布。

這壹理論成功地解釋了許多地理現象,如大西洋兩岸的輪廓;在非洲和南美洲發現同樣的古生物化石和現代生物的親緣關系;在南極洲、非洲和澳大利亞也發現了同樣的冰磧。在溫暖條件下形成的煤層在南極洲等地被發現。但是它有壹個致命的弱點:動力。根據魏格納的說法,當時的物理學家立即開始通過使用土地的體積和密度來計算土地的質量。然後根據矽鋁酸鹽巖(花崗巖層)和矽鎂質巖(玄武巖層)之間的摩擦力,需要多大的力才能使大陸移動。物理學家發現,太陽和月亮的引力以及潮汐力太小,不足以推動廣闊的大陸。所以大陸漂移說在繁榮了十幾年後逐漸銷聲匿跡。

20世紀50年代,海洋探測的發展證實海底巖石又薄又年輕(最多2-3億年,而陸地上有幾十億年的巖石)。此外,1956以來的海底磁化測量發現,大洋中脊兩側的地磁異常是對稱的。在此基礎上,美國學者H.H.Hess提出了海底擴張理論,認為地幔軟流圈物質的對流上升使海陵區形成新的巖石,並推動整個海底向兩側擴張,最後俯沖到海溝區大陸地殼以下。

它是海底擴張理論和新證據(古地磁研究等)的動力支持。)支持大陸真的很可能漂移了,於是復興的大陸漂移理論(板塊構造理論也被稱為新大陸漂移理論)開始形成。

板塊構造理論板塊構造理論是法國地質學家樂丕雄、麥肯齊和摩根於1968年提出的壹種新的大陸漂移理論,是海底擴張理論的具體延伸。

板塊構造,也稱為全球構造。所謂板塊是指巖石圈板塊,包括整個地殼和莫霍面以下的上地幔頂部,即地殼和軟流圈以上的地幔頂部。根據新的全球構造理論,大規模的水平運動已經發生並繼續發生在大陸和海洋地殼。但這種水平運動並不是像大陸漂移理論設想的那樣發生在Si-Al層和Si-Mg層之間,而是巖石圈板塊像傳送帶壹樣在整個地幔軟流圈上運動,大陸只是傳送帶上的“乘客”。

據physorg網站2007年6月165438+10月21日報道,太陽系外發現的巨型類地行星被命名為“超級地球”。“超級地球”引起了科學家們對研究地球可能是什麽樣子的濃厚興趣。最近,哈佛大學的科學家指出,這些類地行星也適用於板塊構造理論。

板塊構造理論是指構成地球固體地殼的巨大板塊的運動理論。板塊運動經常導致地震、火山爆發和其他重大地質事件。基本上,板塊決定了地球的地質歷史。地球是我們知道的唯壹適合板塊構造理論的行星。地球板塊的運動被認為是生命進化的必要條件。

然而,哈佛大學行星科學家戴安娜·巴倫西亞(Diana Valencia)和她的同事發表在《天體物理學》上的壹篇論文預測,“超級地球”(其質量是地球的壹到十倍)也將通過板塊構造為維持生命提供必要條件之壹。

論文作者巴倫西亞(Valencia)表示,“這些超級地球中的壹些也可能處於其太陽系中的‘可居住區’,這意味著它們剛剛遠離其母恒星,有液態水,所以會有生命。雖然只有這些行星的熱和化學演化才能最終決定它們是否適合居住,但這些熱和化學特征極其依賴於板塊構造理論。”

通過全面模擬這些陸地面積較大的超級地球的內部結構,巴倫西亞和他的研究團隊發現了“超級地球”的質量與其板塊應力值之間的關系。這些應力值,有些非常緩慢,緩慢地改變著地球的地幔。應力值是板塊變形和俯沖(壹個板塊沈到另壹個板塊下面)的驅動力。因為這些“超級地球”比地球質量大,所以這種驅動力也比地球大得多。

研究小組發現,隨著行星質量的增加,剪切力會增加,板塊厚度會減小。這兩個因素削弱了板塊,減少了板塊,這是板塊構造理論的關鍵部分。因此,科學家稱“超級地球”很容易滿足板塊變形和俯沖所需的條件。他們的研究結果表明,板塊構造理論尤其適用於質量較大的超級地球。

巴倫西亞說,“我們的研究證明‘超級地球’中存在板塊構造運動,即使這些行星上沒有水。”

在未來,我們可以使用美國國家航空航天局的類地行星探測器或歐洲航天局的達爾文項目來驗證這些結論。歐洲航天局的達爾文項目將由三臺天文望遠鏡組成,旨在尋找類地行星。

板塊——六大板塊六大板塊樂丕雄在1968年將全球地殼分為六大板塊;太平洋板塊、亞歐板塊、非洲板塊、美洲板塊、印度洋板塊(包括澳大利亞)和南板塊。除了太平洋板塊幾乎全是海洋,其他五大板塊既有大陸也有海洋。細分世界有八個主要部分:

歐亞板塊——北大西洋東半部,歐洲和亞洲(印度除外);歐亞板塊——北大西洋東半部,歐洲和亞洲(印度除外);

非洲板塊——非洲,南大西洋東半部和印度洋西側;非洲板塊——非洲,南大西洋東半部和印度洋西側;

印度-澳大利亞板塊-印度、澳大利亞、新西蘭和大部分印度洋;印度-澳大利亞板塊-印度、澳大利亞、新西蘭和大部分印度洋;

太平洋板塊——太平洋大部分地區(包括美國南加州沿海);太平洋板塊——太平洋大部分地區(包括美國南加州沿海);

納斯卡板塊——太平洋東側,緊挨著南美洲;納斯卡板塊——太平洋東側,緊挨著南美洲;

北美板塊——北美、北大西洋西半部和格陵蘭島;北美板塊——北美、北大西洋西半部和格陵蘭島;

南美板塊——南美和南大西洋西半部;南美板塊——南美和南大西洋西半部;

南極板塊-南極洲和南大洋。南極板塊-南極洲和南大洋。

此外,還有阿拉伯板塊、考克斯板塊、菲律賓海板塊等至少二十個小板塊。此外,還有阿拉伯板塊、考克斯板塊、菲律賓海板塊等至少二十個小板塊。板塊邊界經常發生地震,所以指出震中就很明顯板塊邊界在哪裏。

板塊之間的邊界是大洋中脊或洋脊、深溝、轉換斷層和地面縫合線。這裏說的海脊壹般是指海洋底部的山脈。大西洋和印度洋之間有壹個地震活躍的洋脊,也稱為中脊,由兩個平行的脊峰和壹個中間的峽谷組成。太平洋也有壹個地震脊,但不是在大洋中間,而是在東邊。不是很崎嶇,也沒有中間峽谷隔開的兩排脊峰。它通常被稱為太平洋中部崛起。洋脊實際上是海底分裂產生新地殼的區域。轉換斷層是被許多橫向斷層切割成小段的大洋中脊。不是簡單的平移斷層,而是壹邊裂開,另壹邊水平錯位的斷層。威爾遜稱之為轉換斷層。兩個板塊碰撞,接觸帶被擠壓變形,形成壹個褶皺的山脈,把原本分離的兩個大陸縫合起來,叫地縫。壹般來說,在板塊內部,地殼相對穩定,而板塊之間的邊界是地殼相對活躍的地帶,火山和地震活動、斷裂、擠壓褶皺、巖漿上升和地殼俯沖頻繁發生。

板塊-板塊邊界板塊碰撞圖兩個板塊之間的接觸區。板塊邊界是構造活動帶,可分為三類。①離散邊界又稱生長邊界,是兩個分離板塊之間的邊界。它存在於海洋中脊或洋脊,以淺源地震、火山活動、高熱流和伸展作用為特征。大洋中脊軸是海底擴張的中心。由於地幔對流,地幔物質在這裏上湧,兩邊的板塊分離並被拉開。上升流物質凝結形成新的洋底巖石圈,加入到兩個板塊的後緣(見地幔對流理論)。②會聚邊界,也稱消亡邊界,是兩個會聚和消亡板塊之間的邊界。相當於溝槽或地面縫合。可分為兩個亞類:大洋板塊在海溝處俯沖到另壹板塊之下,稱為俯沖邊界,現代俯沖邊界主要分布在太平洋周圍(見俯沖);碰撞邊界當大洋板塊完全俯沖,兩個大陸相遇相遇並開始碰撞時,稱為碰撞邊界。歐亞板塊南緣的阿爾卑斯-喜馬拉雅帶是板塊碰撞帶的典型例子(見大陸碰撞)。(3)守恒邊界,兩個相互剪切和滑動的板塊之間的邊界。相當於變壓器故障。地震、巖漿活動、變質作用和構造活動主要發生在板塊邊界。板塊邊界研究是板塊構造學的重要內容之壹。

板塊邊界是不穩定帶,地震幾乎都分布在板塊邊界,火山尤其靠近邊界。其他如張力、巖漿上升、熱流增大、大規模水平位錯等也發生在邊界上,地殼俯沖是碰撞邊界劃分的重要標誌之壹。可見板塊邊界是地殼極不穩定的地帶。

板塊運動世界上所有的板塊都在運動,板塊運動通常是指壹個板塊相對於另壹個板塊的相對運動。即符合歐拉定律,即巖石圈板塊作為統計上均勻的剛體,圍繞球面(即地球地面)上的壹個極點旋轉(見旋轉極點),其軌跡是壹個小圓。板塊構造學認為,巖石圈和軟流圈在物理性質上有明顯的差異。軟流圈相當於上地幔的低速層。在該層中,地震橫波波速降低,介質品質因子Q值明顯降低,但電導率顯著增加。這些都表明軟流圈物質可能是熱的、軟的、輕的,具有壹定的可塑性,這是上覆巖石圈板塊大規模水平運動的基本前提。

板塊運動的機制是壹個尚未解決的問題。壹般認為板塊運動的驅動力來自地球內部,可能是地幔中的物質對流。新生的洋殼不斷從大洋中脊向兩側擴張,大部分洋殼在海溝處變得寒冷而致密,並沿著板塊俯沖帶向地幔俯沖。

板塊運動

隨著軟流圈的運動,各個板塊也會水平運動。據地質學家估計,大板塊每年可以移動1-6厘米的距離。

雖然這個速度很小,但幾億年後,地球的陸地和海洋面貌會發生巨大變化:當兩個板塊逐漸分離時,分離處會出現新的窪地和海洋;大西洋和東非大裂谷是兩大板塊分離時形成的。當兩個大板塊相互靠近碰撞時,在它們碰撞靠近的地方會擠出高陡的山脈。位於中國西南邊疆的喜馬拉雅山,是3000多萬年前,南方的印度板塊和北方的歐亞板塊碰撞擠壓形成的。有時還會出現另壹種情況:兩塊堅硬的板塊碰撞時,接觸部分的巖層還沒來得及彎曲變形,其中壹塊已經深深地插入另壹塊板塊的底部。由於強烈的碰撞力和深深的插入,原始板塊上的老巖層被帶到高溫地幔,最終被熔化。在板塊深深嵌入地殼的地方形成了深溝。這樣就形成了西太平洋海底的壹些海溝。

板塊運動根據板塊理論,海洋也有它的生滅,可以從無到有,從小到大;也可以由大到小,由小到無。海洋的發展可分為胚胎期(如東非大裂谷)、幼年期(如紅海、亞丁灣)、成年期(如現在的大西洋)、衰亡期(如太平洋)和末期(如地中海)。海洋的開發和大陸的分割是相輔相成的。在前寒武紀,地球上有壹個泛大陸。後來經過分離和整合的過程,在中生代早期,泛大陸分為兩個古陸,即北部的勞亞古陸和南部的岡瓦納古陸。到三疊紀末,兩個古陸進壹步分離,漸行漸遠,從狹窄的海峽逐漸發展為印度洋、大西洋等現代巨大海洋。新生代,隨著印度向北漂移至歐亞大陸南緣,兩者發生碰撞,青藏高原隆起,形成了雄偉的喜馬拉雅山系,古地中海東部完全消失。非洲繼續向北推進,古地中海西部逐漸萎縮到現在的規模;歐洲南部被擠入了阿爾卑斯山。在南美和北美向西漂移的過程中,它們的前緣受到太平洋地殼的擠壓,並被擡升到科迪勒拉-安第斯山脈系統。與此同時,兩個美洲在巴拿馬地峽再次相遇。澳大利亞大陸離開南極洲,向東北漂移到現在的位置。於是陸地和海洋的基本輪廓發展到了現在的規模。

是什麽力量驅使板塊移動?

根據赫斯的海底擴張理論,認為大洋中脊是地幔對流上升的地方,地幔物質不斷從這裏湧出,冷卻凝固成新的洋殼。後來,來自大洋中脊的熱流將先前形成的洋殼向外推,以每年0.5 ~ 5厘米的速度從大洋中脊向兩側擴張,不斷給洋殼增添新的條帶。因此,海底巖石的年齡隨著遠離中脊而變老。當移動的大洋地殼與大陸地殼相遇時,它潛入地幔,在俯沖帶,由於拖曳作用形成了壹條深溝。當海洋地殼受到擠壓和彎曲超過壹定限度時,就會發生斷裂,從而導致地震。最後,海洋地殼被擠壓到700公裏以下,在高溫熔融狀態下被地幔物質吸收同化。隆起的大陸地殼邊緣被擠壓隆起成島弧或山脈,壹般與海溝有關。現在分布在太平洋周圍的島嶼、海溝、大陸邊緣山脈、火山和地震都是這樣形成的。所以海洋地殼誕生於大洋中脊,消失於海溝島弧帶,不斷更新,每2-3億年就會更新壹次。所以海底巖石很年輕,壹般不到2億年,平均厚度約5 ~ 6公裏,主要由玄武巖等物質組成。大陸地殼已發現37億年前的巖石,平均厚度約35公裏,最大厚度超過70公裏。除沈積巖外,主要由花崗巖組成。地幔物質的對流上升也在大陸深處進行,上湧湧出的地方大陸地殼就會破裂。比如東非大裂谷,長達6000多公裏,就是地幔物質對流促使非洲大陸開始開裂的表現。

板塊——如果運動阻止了大西洋地區的板塊運動,那麽地球大陸壹直在以肉眼看不見的速度緩慢運動,運動的動力是地球內部的地幔對流。地幔在地下的緩慢運動帶動地表的巖石壹起運動,速度只有每年幾厘米,但經過幾百萬年、幾千萬年的運動,大陸會漂移到幾千千米的距離。這就是板塊運動理論所描述的板塊運動過程。

板塊運動對地球的影響是深遠的。它改變了整個地球的地形,使壹些地方高聳入雲,另壹些地方深不見底。板塊運動也導致了地球物質的循環。比如植物消耗大氣中的二氧化碳,通過光合作用產生氧氣,而動物以植物為食。二氧化碳還會加強地球大氣層的溫室效應,將地球變成壹個溫暖的星球。事實上,大氣中含有的二氧化碳要麽溶解在海水中,要麽以碳酸鈣的形式固定在地球的巖石中。巖石被雨水沖刷後,壹些物質進入海洋並沈積在海底。這部分沈積巖會隨著板塊的運動在海溝位置插入地球內部,最後被火山噴發出來,變成氣體回到大氣中。除了二氧化碳,地球上還有壹些物質也是這樣在地球表面和內部循環的。

但是如果板塊運動停止了,地球會怎麽樣呢?沒有板塊運動,地球上的火山活動、地震和造山運動幾乎不會發生。這樣,地球原本凹凸不平的地形,就會因為億萬年的風雨,變成壹片沒有任何起伏的大平原。地球表面環境的相似性從根本上改變了生物界。不會有高山物種,也不會有深海生物。地球上只生活著平原上的生物和壹些適應淺水環境的生物。無論在地球上的哪個地方,物種都是相同的組合。多樣性的喪失讓生物界變得無趣。

板塊地球上的氣候也會發生根本性的變化。如果沒有氣體二氧化碳從火山口噴出,大氣中的二氧化碳仍然會以碳酸鈣的形式固化,從而削弱溫室效應,使地球越來越冷。

更危險的事情正在發生。按照現在的地球磁場理論,如果沒有地幔對流,地球磁場將不復存在。這樣,原本被地球磁場屏蔽的宇宙射線就會穿透大氣層,到達地球表面,造成生物界的災難,導致大滅絕。當然,也可能有生物在宇宙射線的照射下頑強生存,成為更有生命力的物種,但這樣的物種絕對不是現在生物界的生物。

板塊運動有可能會停止嗎?地球內部的熱量主要來自兩個方面,壹是地球形成過程中的余熱,二是地球內部放射性元素的衰變熱。地核的熱量緩慢地向外傳導,穿過地幔和地殼,使地球保持目前的溫度。很明顯,地核在慢慢冷卻,但這個過程相當漫長。地球中的放射性元素來自於其形成過程中積累的塵埃元素,所以元素的數量是有限的。當放射性元素耗盡時,這個地下熱源就沒有了。

所以隨著地核的逐漸冷卻,所有放射性元素的衰變,地球內部也會逐漸冷卻,驅動地幔對流的熱源將不復存在,因此地幔的對流也就停止了。沒有地幔對流,地球表面的板塊就缺乏動力源,停止運動。如果數據顯示板塊運動會在地球死亡前停止,也許人類應該考慮提前移居其他星球。

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