历史地质学/海底扩张
在这篇文章中，我们将解释什么是海底扩张，以及它在板块构造中的作用；像往常一样，我们将以解释我们如何知道海底扩张正在发生并已经发生来结束。读者在继续阅读之前，会发现熟悉关于地磁倒转的文章和关于海洋沉积物文章很有帮助。
海底被一系列山脉（洋中脊）分割，每个山脉中心都有一条深谷（洋中裂谷）；在右侧的测深图上，您可以清楚地看到大西洋中脊。
根据板块构造理论，板块在裂谷处分离。当岩石圈板块分离时，就会形成一个空隙，岩浆会侵入其中；它还会降低下方软流圈的压力，导致地幔物质的部分熔化。这种物质的侵入确保裂谷始终被新鲜的海洋地壳补充。整个过程被称为海底扩张。
一个常见的误解是，岩浆在裂谷处的侵入导致了岩石圈板块的运动。事实上，地质学家普遍认为，这对于导致运动的作用很小或没有作用，相反，如前一段所述，实际上是板块在海脊处分离导致了岩浆的侵入。
尽管如此，海底扩张在板块构造中起着至关重要的作用：如果板块无法在裂谷处分离，它们将无法移动。
在本文的其余部分，我们将考察海底扩张的证据。
海底从洋中裂谷扩散出来的主张，并且已经持续了数百万年，这意味着各种可检验的预测，所有这些预测都证明是正确的。
正如我们在之前的文章中讨论的那样，地球的磁极一直在交换位置。这让我们得出一个预测。如果火成岩是在洋中裂谷形成并从中扩散出来的，那么当我们观察形成洋壳的火成岩中的古地磁记录时，我们应该看到的是平行于洋中裂谷并且关于其对称的正向和反向磁性交替条带的模式：而这正是我们看到的。这一发现几乎在一夜之间将大陆漂移的概念从地质学家的少数观点转变为广为接受的观点。
热量仅通过大型岩石体缓慢传导。因此，如果在海脊处产生热岩并从中扩散（当然，在扩散过程中冷却），我们预计海底的热流在海脊处最大，并且随着我们观察远离海脊的海底而逐渐下降。而事实确实如此（参见Pollack 等人，1993，来自地球内部的热流：全球数据集的分析，地球物理学评论 31(3)，267-280，1993）。
正是这种冷却过程解释了为什么裂谷的两侧都有山脊，并且随着我们离裂谷越来越远，山脊逐渐倾斜：新生成的岩石更热，因此体积大于老岩石；老岩石，由于远离裂谷，有更多的时间冷却并收缩。
顺便说一下，这解释了为什么以珊瑚为顶的岛屿经常沉入海中，如珊瑚礁文章中所述：当岛屿的玄武岩在地理上远离裂谷，并且在时间上远离其形成时的热量时，它和它下面的其他海洋地壳将冷却、收缩，因此下沉。
出于同样的原因，如果海底正在从裂谷扩散，那么该理论的另一个明显的预测是，如果地质学家将其测年方法应用于裂谷两侧的海底玄武岩，则会发现岩石越远离海脊系统年龄越大；事实确实如此，如图右侧地图所示。
类似地，沉积物在海底较老的部分积累的时间比在洋中裂谷周围的较新部分积累的时间更长，导致远离裂谷的沉积层更深：情况确实如此。
同样，如果海底扩张理论是正确的，那么在海底的任何一点，通过钻探到海底沉积物底部发现的化石将是当海底的那一部分在裂谷处新生成时沉积的。
这意味着如果我们观察这些埋藏最深的化石，我们会看到随着我们离海脊越来越远，化石越来越古老；因此，我们会看到灭绝物种的比例更大。而这正是我们看到的。
不同的沉积物往往会在海底的不同部位堆积。如果海底保持静止，那么，在其他条件相同的情况下，我们预计来自海底任何特定位置的沉积物样本在整个深度上都大致相同。
但根据海底扩张理论，海底一直在像传送带一样从海脊系统向外移动，这意味着不同的沉积物会在其移动时沉积在同一部分海底上。
例如，海洋碳酸盐沉积在中大西洋裂谷和隆起处，因为这些浅水区位于碳酸盐补偿深度之上。再往外，在水更深的地方，只有远洋粘土会沉积。因此，如果海底确实像传送带一样运作，那么当我们在泥质远洋沉积的大西洋区域采集沉积物样本时，我们应该会发现这种粘土覆盖着一层石灰岩，这些石灰岩是在海底的那一部分更靠近洋脊时沉积的；而这正是我们发现的情况。
总的来说，我们可以这样概括：对于海床上任何特定地点，从下到上的沉积物层应该与海底从洋脊向外移动的路径相一致；而这正是我们发现的情况。
例如，从南美洲西部东太平洋隆起向西北方向移动到日本的传送带，穿过赤道和硅质软泥沉积的区域。因此，在日本附近，我们应该并且确实发现了（从下到上）在太平洋隆起浅水区沉积的碳酸盐沉积物；来自较深和非赤道水域的远洋粘土；当传送带穿过赤道时形成的钙质/硅质软泥；以及在赤道以北累积的更多远洋粘土。
洋中脊在海底并不呈连续线：相反，它们是不连续的，沿其长度在断层处发生横向位移，这可以从本文顶部附近的图中看出。这导致了一个有趣的预测。
右侧图表中的上图显示了一个普通的走滑断层，例如圣安德烈亚斯断层，一条横穿它的道路因沿断层运动而发生位移。从断层的任一侧看，都可以看到道路向左发生位移，使其成为左旋断层。显然，如果你在发生地震时站在断层的一侧，你会看到断层另一侧的土地相对于你向左移动。
现在考虑图表中的下图。站在断层的任一侧，观察断层另一侧的海底，你会看到洋中脊在断层另一侧向左发生位移。
但是，如果地质学家关于海底从洋中脊扩散的理论是正确的，那么如果你站在断层的一侧，并在地震期间穿过它观察，你会看到对面海底相对于你向右移动。而这正是我们观察到的现象。
测量的洋脊海床扩张速度与测量的大陆漂移速度一致，并且与地质学家推断的过去发生速度一致。
通过钻探洋壳，并观察被称为蛇绿岩的物体，我们可以了解地壳的结构，这与海底扩张理论相一致，并且在没有该理论的情况下完全无法解释。这里我将不详细介绍，因为这个主题将在关于蛇绿岩的主要文章中进行讨论。
所有这些不同的证据加起来，令人信服地证明了海底目前正在从洋中脊扩张，并且在过去也一直如此。