历史地质学/板块构造学:概述
本文简要介绍了板块构造学的基本概念。详细讨论将留待后续文章进行;但读者最好对整体有一个了解,以便理解细节的相关性。
板块构造学的核心思想非常简单。地球的岩石圈被划分为板块,如图中右侧地图所示:这些板块正在移动。板块构造学是研究板块在现在和过去运动的学科。
观察到地图上显示的板块相互交错,没有任何间隙,你可能一开始会猜测它们要么根本无法移动,要么必须作为一个整体移动,板块之间没有相对移动。
然而,有两种机制允许这种相对运动。第一种是俯冲:在一个边缘,一块板块可以被压迫到另一块板块下方并进入地幔。第二种是海底扩张:板块可以在一个不断被来自下方地幔部分熔融产生的侵入岩浆填满的裂谷处分离,从而形成不断供应的新海洋地壳。
这意味着板块可以像传送带一样移动:如果它在西端被俯冲到地幔中并在东端扩张,它可以从东到西(例如)移动。
关于驱动扩张和俯冲机制的确切性质以及相对重要性,地球物理学家之间存在很大分歧。
公认的基本机制是地幔对流。地幔底部靠近地核的地方比顶部靠近地壳的地方更热。地幔在岩石圈下方是延展性的。考虑到温度差和粘度,可以证明地幔必须对流:也就是说,热物质必须上升到顶部,在那里冷却,然后再次下沉。由于它不能在同一个地方上升和下沉,地幔必须在地壳下方横向流动。
然而,关于对流的确切性质及其与岩石圈的相互作用,存在着相互矛盾的观点,甚至存在相互矛盾的证据。所以我们仍然缺乏可以称之为板块构造学理论的理论。我们希望有一个足够好的模型来预测诸如板块的平均速度和板块的平均大小之类的现象;但到目前为止,地质学家还没有做到这一点。
然而,这本教科书重点关注的是历史地质学:如果我们能够确定板块现在正在移动,并且在过去也一直在移动,这对我们来说就足够了。
板块现在正在移动这一事实可以通过直接测量来证实,这将在下一篇文章中讨论。为了证明它们过去的运动,以及现在和过去运作的机制,有必要研究许多不同的证据类别:确实太多了,无法压缩到一篇文章的篇幅。在接下来的文章中,我们将逐一分析这些证据。