全球地质构造

全球地质构造之我见

目前，关于全球地质构造的学说主要有：板块构造学说和地幔柱假说

板块构造学说：

板块构造学说(Plate tectonics)是在大陆漂移学说和海底扩张学说的基础上提出的。根据这一新学说，地球表面覆盖着不变形且坚固的板块(地壳)，这些板块确实在以每年1厘米到10厘米的速度在移动。由于地球表面积是有限的，地球板块分类为三种状态：其一为彼此接近的汇聚型板块边界；其二为彼此远离的分离型板块边界；其三为彼此交错的转换型板块边界。板块本身是不会变形的，地球表面活动便都在这三种状态下集中发生.

板块构造学说是1968年法国地质学家勒皮雄与麦肯齐、摩根等人提出的一种新的大陆漂移说，它是海底扩张说的具体引伸。

也就是说地壳和软流圈以上的地幔顶部。新全球构造理论认为，不论大陆壳或大洋壳都曾发生并还在继续发生大规模水平运动。但这种水平运动并不象大陆漂移说所设想的，发生在硅铝层和硅镁层之间，而是岩石圈板块整个地幔软流层上像传送带那样移动着，大陆只是传送带上的“乘客”。 地球是唯一一个适合板块构造学说的行星

板块构造学说示意图

太阳系外发现的巨大类地行星被命名为“超级地球”。“超级地球”引发科学家们研究他们在哪些方面可能像地球的浓厚兴趣。最近，哈佛大学科学家们指出，这些类地行星也适用于地球板块构造学说。板块构造学说是指构成地球固态外壳的巨大板块的运动学说。板块运动常导致地震、火山和其它大地质事件。从本质上来讲，板块决定了地球的地质历史。地球是人们所知道的唯一一个适合板块构造学说的行星。地球板块运动被认为是生命进化的必要条件。

“超级地球”也适合适合板块构造学说的行星

然而，哈佛行星科学家黛安娜·巴伦西亚和她的同事在《天体物理学》杂志上发表的一篇论文预测，“超级地球”（其质量是地球的一倍至十倍大）同样也会通过板块构造来提供维持生命的必要条件之一。该论文

板块构造学说示意图 的作者巴伦西亚称，“这些超级地球中的一些可能在他们的太阳系中也处于‘可居住区域’，这就是说他们离他们的母恒星的距离恰好合适，有液态水存在，因此会有生命。尽管最终只有这些行星的热和化学进化能够决定是否他们适合居住，但是这些热和化学特性却极其依赖于板块构造学说。”通过全面模拟这些具有大片陆地的超级地球的内部结构，巴伦西亚和他的研究小组发现“超级地球”的质量与其板块与板块应力值之间的存在的联系。这些应力值，部分是很慢的，慢慢地改变着地球的地幔。应力值是板块变形和潜没（一个板块沉入另一个板块的下面）的背后驱动力。因为这些“超级地球”质量比地球大，所以这股驱动力也要比地球大得多。

地幔柱假说：

太平洋中的夏威夷海岭和天皇海岭，是由成线状展布的一系列火山堆构成的火山链，其岩石年龄的分布具有明显的定向性。岛链东南端的夏威夷岛火山年龄不超过80万年，岛上的基拉韦厄火山是目前仍在活动的活动火山。从夏威夷岛沿岛链向西北，随着距离的增加火山岩的年龄依次增加。在夏威夷海岭与天皇海岭的转折处，火山年龄约4000万年。天皇海岭呈NNW走向伸向堪察加半岛东侧，北端的明治海山的年龄则达7000万年。

威尔逊（Wilson, 1963b）为解释火山岛链年龄的递变现象而提出了热点的概念。所谓热点是地幔中相对固定和长期的热物质活动中心，它们向活火山提供富集各种微量元素的岩浆。随着岩石圈板块经过热点的不停运动，先形成的火山从热点处移开并逐渐熄灭成为死火山，新的火山又在热点上方形成，结果就形成了一串年龄定向分布的线状火山链。这类火山活动时，熔浆向外溢出，无地震发生，因此，所形成的火山链也叫无震海岭。上述夏威夷-天皇海岭火山链的走向，实际上记录了太平洋板块的运动方向：在4000万年前是从南向北沿NNW向运动，最晚在2600万年以后转变为从东向西沿NWW向运动。

地幔柱是摩根（Morgan, 1972b）为解释热点成因而提出的概念。地幔柱是地幔深处，甚至核-幔边界上产生的圆柱状上升的热物质流。它携带地幔物质和热能直至地幔上层，并在岩石圈和软流圈分界处四散外流，激起软流圈中的水平运动，从而可将地幔柱当作板块运动的驱动机制。热点处的火山活动是地幔柱物质喷出地表的反映。由于炽热的地幔物质向上涌流，导致密度较高的物质盈余，形成正重力异常，因而重力特高的地方，也往往是火山分布的地方。摩根还强调，热点大体上固定于地幔中，因此，板块相对于热点的运动，便是相对于地幔固定部分的

运动，也就是相对地理极或地球自转轴的绝对运动。摩根（Morgan, 1972a）用夏威夷-天皇海岭、莱恩-土阿莫土海岭和马绍尔海岭这三列热点轨迹资料，计算了8000万年来太平洋板块相对于热点的运动。所得结果与后来的板块绝对运动模型AM-1和AM-2型求得的相对于热点系的运动大体相同。

热点假说在深海钻探第55航次钻探夏威夷-天皇海岭时证明了其正确性，船上所作的古生物鉴定和陆上所作的放射性测年所提供的年龄，证明了所预言的太平洋板块向北的运动。由火山岛年龄和它们距夏威夷基拉韦厄火山的距离，推导出的太平洋板块的运动速度大约为8cm/a，运动方向的改变（山链变曲）发生在43Ma之前，几乎等于摩根预测的年龄。

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