第六节 现代地学

（三）板块构造
在20世纪60年代末期由美国的摩根（1968）、英国的麦肯齐 （1967）和法国的勒比雄（1968）等世界上一批学者在大陆漂移 说和海底扩张说的基础上，综合各方面的最新研究成果，提出了 板块构造说。 这一学说的基本观点是：地壳上的岩石圈并不是一个完整的、 没有缝隙的整体，而是有几处明显的裂缝，整个岩石圈形成了六 大板块，它们是欧亚板块，太平洋板块，美洲板块，非洲板块， 印度－澳大利亚板块，南极洲板块。这些板块漂浮在不断流动的 地幔上，如同漂浮在水中的木筏一样。板块随着地幔的变化，而 呈现出有规律的变动。在地质史的长河中，这些板块处于不断的 分开与合并之中，3亿年前，这六大板块合在了一起，之后，又开 始分开，于是形成了今天五大洲的地貌。各板块之间存在着相对 水平运动，这是岩石圈运动或构造运动的主要方式，垂直运动是 由水平运动派生出来的；板块运动的驱动力主要是地幔物质的热 力对流。
• 地质学领域较精确的测定年龄方法，主要根据放射性同位素的 衰（蜕）变原理：放射性元素的原子不稳定，必然衰变为它种 原子（如238U衰变为206Pb等），而且衰变速率不受外界温压条件 变化影响（如238U经过45亿年后其一半原子数衰变为206Pb，故称 为半衰期）。我们只需在岩石中测出蜕变前后元素的含量，就 可以获得母体岩石形成的年龄。
• 魏格纳的大陆漂移学说一经提出，便引起了很大的震动。许多人 感到不解，这样坚实的大陆怎么会像水上的木筏一样漂来漂去呢。 漂移的动力是什么，为什么漂移发生在2亿5千万年前。这些问题 在当时都没有得到很好的解决，大陆漂移理论提出后不久，便被 视为是一种荒唐的臆想。到了30年代，人们基本认识了地球的内 部结构。最外一层为固体的地壳，往下是液态的地幔，中央是炎 热的地核。于是科学家提出，是地幔的对流造成了地壳的运动。
大陆漂移说的基本内容
• 简单地表述为：现代地球表面为各大洋所分离的各大陆，在中生 代以前曾是一个统一的，巨大的陆块，称联合古陆（泛大陆）。 仅在侏罗世纪（1.5亿年前）开始分裂，并且分裂的陆块各自漂 移直至今天的位置。由于大陆是整体，根本不存在大西洋、印度 洋，而古大西洋是一个统一的大洋，称之为泛大洋 。
环境科学的主要任务：
1、探索全球范围内环境演化的规律。 2、揭示人类活动同自然生态系统的相互作用关系 3、探索环境变化对地球生命支持系统的影响。 4、揭示环境污染物在环境中的变迁及其对人体健康与生物的影 响。
5、研究环境污染治理技术与资源循环利用技术。 6、探索人类与环境和谐共处的途径。
环境科学分类
2、环境基础学科
包括环境地学、环境生物学、环境生态学、环境物理 学、环境化学五个子学科。
（1）环境地学包括环境地质学、环境地球化学、环境地理学、 环境气候学、环境水文学、环境土壤学、环境海洋学。 （2）环境生物学包括大气生物污染、水体生物污染（富营养化、 赤潮）、土壤生物污染、食品生物污染，环境污染的生物净化， 生物能源、生物资源、生物多样性、生物安全和生物监测（指 示生物）等。 （3）环境生态学包括污染生态学、保护生态学、人类生态学等， 有生态平衡，生态监测，绿色、有机食品、生态农业、自然保 护区。 （4）环境化学包括大气环境化学、水环境化学、环境土壤化学、 污染控制化学、污染生态化学、环境分析化学、化学生态学等。 （5）环境物理学包括环境声学(噪声与振动)、环境热学（温室 效应、热岛效应）、环境光学（光污染及防护）、环境电磁学、 环境辐射学（天然放射性、应急响应）、环境空气动力学等。
2、地层及构造证据 大西洋两岸的美洲和非洲﹑欧洲在地层﹑岩 石﹑构造上遥相呼应。例如北美纽芬兰一带 的褶皱山系与西北欧斯堪的纳维亚半岛的褶 皱山系相对应﹐都属早古生代造山带﹔非洲 南端和南美阿根廷南部晚古生代构造方向﹑ 岩石层序和所含化石相一致）
3、古冰川证据 石炭纪－二叠纪时在南美洲﹑非洲中部和南 部﹑印度﹑澳大利亚都发生过广泛的冰川作 用。这些地区除南美洲和南极洲外﹐目前都 处于热带或温带地区。与此同时﹐在北半球 除印度以外的广大地区并未找到确切的晚古 生代冰川遗迹﹐相反却见到许多暖热气候的 生物化石。这表明上列出现古冰川的诸大陆 在当时曾相连接﹐为一个统一的大陆。
4、古地磁证据 火成岩形成的过程中,当其冷却经过居里点(居里温 度时)一些金属矿物被当时地磁场磁化,磁性保留在 岩石中,称热剥磁.岩石中矿物的热剥磁记录了当时的 磁偏角,磁倾角,进而可推算出所处的地理纬度. 从一 些大陆的古地磁资料来看,古地磁的纬度与现代所处 的纬度有很大的差别. 现代科学的发展为大陆漂移提供更直接的证据﹕精 确的大地测量的数据证实大陆仍在缓慢地持续水平 运动﹔
（一）大陆漂移学说的提出
• 解释地壳运动、海陆分布及演变的一种学说，1910年，生病卧 床休息的德国气象学家魏格纳聚精会神地望着墙上的一张世界 地图。他突然发现，大西洋两岸的地形之间具有交错的关系， 特别是南美的东海岸和非洲的西海岸之间，相互对应，简直就 可以拼合在一起，此后他通过查阅各种资料，于1912年提出大 陆漂移理论。 • 1915年，Wagener的第一部论述大陆漂移理论的书《海陆的起 源》问世，书中具体论述了有关大陆漂移的时间、漂移前后情 况，漂移的机制，并列举了一些证据。因此一般认为Wegener 是大陆漂移说的创始人。
目前用放射性同位素方法测得地球上最古老岩石的年龄 为40－43亿年。
• 太阳系内的流星、陨石和宇宙尘是太阳星云原始物质的 残留部分。陨石在堕落地面前未经重大的改造和破坏， 是直接研究太阳系早期历史的极好材料。陨石的物质成 分虽有铁质、石质区分，但已知的形成年龄都在 46×108年左右，可代表太阳系早期的年龄。 • 月球上的岩石（月岩）经过20世纪70年代人类登月考察， 已经测得最老的月岩年龄为46×108年，在41×108年前 月球内部发生过一次较大规模的增温熔融作用。 • 根据上述多方面资料相互印证，地球具有46×108年 年 龄的结论已经得到公认。
二、大地构造理论的新进展
大地构造学说（即地壳运动学说）：主要是研究地质构造 的分布规律，地壳运动发生的时间、运动方式和规模，以及地 壳运动的起因和动力来源。 到目前为止，还没有一个学说能全面完整地解释上述问题， 为比较多人接受的是板块构造学说。 板块构造学说是在20世纪60年代末兴起的，是在大陆漂移、 海底扩张学说的基础上，综合了大洋和大陆的地质研究资料发 展而来，所以又称为 “ 全球构造理论 ” ，是当今最盛行的 大地构造学说。
5、大西洋两岸的电子计算机拼接 • 西洋两岸的海岸线相互对应﹐特别是巴西东 端的直角突出部分与非洲西岸呈直角凹进的 几内亚湾非常吻合。 • 随着电子计算机的出现,1965年,英国地球物 理学家布拉德用计算机以数学的精确方法,对 两岸地形拼接.并且他不以地图上海岸线拼接, 而是以北水深5000寻(915米)处的边界进行拼 合(相当于大陆坡脚的位置).我们讲过大陆坡 属于陆壳,深处为洋壳,因此陆块的边缘以坡 脚为界是最合适的,用这个深度边界拼接也是 最合理的,拼接结果两岸吻合。
关于地球的形成问题
• 地球起源问题自18世纪中叶以来同样存在多种学说。 目前较流行的看法是，大约在46亿年前，从太阳星 云中开始分化出原始地球，温度较低，轻重元素浑 然一体，并无分层结构。原始地球一旦形成，有利 于继续吸积太阳星云物质使体积和质量不断增大， 同时因重力分异和放射性元素蜕变而增加温度。当 原始地球内部物质增温达到熔融状态时，比重大的 亲铁元素加速向地心下沉，成为铁镍地核，比重小 的亲石元素上浮组成地幔和地壳，更轻的液态和气 态成分，通过火山喷发溢出地表形成原始的水圈和 大气圈。从此，行星地球开始了不同圈层之间相互 作用，以及频繁发生物质-能量交换的演化历史。
回顾地质学的建立 1、关于岩石成因的水成论与火成论之争 英国约翰·伍德沃德1695年提出水成论，认为在 诺亚时代，集积的大洪水暴发，把整个地球淹没， 沉积物按不同重量形成不同地层。 意大利莫罗批评水成论，并系统提出火成论； 英国赫顿在《地球的理论》一书中进一步提出均 变论和火成论，其“将今论古”的方法对后世地 质学研究具有重要意义，赫顿被誉为“近代地质 学之父”。
大陆漂移过程示意图
漂移的证据
1、古生物证据 现代分割的大陆上，出现了同一种陆生物 化石。相邻大陆﹐特别是大西洋两岸古生 物群具有亲缘关系。如巴西和南非石炭－ 二叠系的地层中均含一种生活在淡水或微 咸水中的爬行类──中龙化石﹐而迄今为 止世界上其他地区都未曾发现。又如主要 生长于寒冷气候条件下的舌羊齿植物化石 广泛分布于非洲﹑南美﹑印度﹑澳大利亚 ﹑南极洲等诸大陆的石炭－二叠系中。而 这些大陆所在的气候带却不相同。
•在现阶段，环境科学主要是运用自然科学和社 会科学的有关学科的理论、技术和方法研究环 境问题，形成与有关学科相互渗透、交叉的庞 大的学科体系。 •环境科学分为环境技术学科、环境基础学科和 环境社会学科三大类。
1、环境技术学科 包括环境医学和环境工程学两个子学科。 （1）环境医学:包括环境流行病学（分析流 行病学、分子流行病学）、环境毒理学、 环境医学监测等。 （2）环境工程学:包括大气污染防治工程、 水污染防治工程、固体废物控制工程等。
美洲板块 太平洋板块 全洋陆地 交界无关同一板块 上可以全部为海洋 也可以有海、有陆， 但没有全陆地的板 块。陆地如洋壳上 乘客发生漂移。
世界六大板块划分图
全球12个主要板块的分布
三、环境科学
• 环境科学的概念 。环境科学是研究人类在 认识自然和改造自然中人与环境之间相互 关系的科学。 • 环境科学发展的现状 • 可持续发展
• 大陆漂移思想是一种活动论﹐它的提出是 对固定论的挑战﹐并为板块构造学的建立 和发展奠定了基础﹐对地球科学的发展起 了很大的推动作用。但大陆漂移的机制问 题至今依然没有解决。
（二）海底扩张
(有关岩石圈发展的一种学说)
1961迪茨（Ｄite）首先提出的； 1962赫斯（Hess）不断补充和丰富。 “海底扩张说”的核心思想是洋底在某些部位扩张（生长），另一 些部位府冲（消失）以致整个洋底在不断更新之中．海底扩张说不 仅对海底新发现的现象能够作出很好的解释，而且对大陆漂移的运 动机制作了较好的解释，但是对大陆地质现象却不能很好地解释。