自然科学概论

2010-20110学年度第一学期《自然科学概论》课程论文

板块构造理论研究述评

谭丽云

韶州师范分院中文系语文教育专业2009级2班，学号09251112006

摘要：地球自从形成以来在地表和内部进行着永不停息的运动变化，地球表面形态特征正是地球的内外力综合作用的结果，其中内力是形成地球表面差异的重要原因。探讨地壳运动的产生原因，需要用大地构造理论加以解释。板块构造学说是一种全新的地壳运动模式,是当今地学界举世公认权威的大地构造学说。

关键词：板块构造学大陆漂移学说海底扩张学说

随着人类的不断进步对事物的认知也越来越多，但是还有一些是存在争议。板块构造学说是在大陆漂移说等理论基础上,利用现代先进探测技术获得的丰富资料,并吸收相关科研成果,由欧美科学家联合创立的新的全球构造模式。它的诞生标志着地学发展史上一场革命,并对当代地学理论研究发展趋势,产生深远影响。

有研究表明地球自从形成以来在地表和内部进行着永不停息的运动变化，地球表面形态特征正是地球的内外力综合作用的结果，其中内力是形成地球表面差异的重要原因。探讨地壳运动的产生原因，需要用大地构造理论加以解释。板块构造学说是一种全新的地壳运动模式,是当今地学界举世公认权威的大地构造学说。许多学者将其与哥白尼的日心说和达尔文的进化论相媲美,认为是地球科学史上一场革命。

板块构造学说理论，地球自从形成以来在地表和内部进行着永不停息的运动变化，地球表面形态特征正是地球的内外力综合作用的结果，其中内力是形成地球表面差异的重要原因。探讨地壳运动的产生原因，需要用大地构造理论加以解释。

板块构造学说是20世纪60年代提出的一种新的全球构造学说。板块构造说的理论是在大陆漂移学说、海底扩张学说的基础上发展起来的。

大陆漂移学说

1912年，德国气象学家A.魏格纳（1880—1930）在总结前人有关大陆漂移概念的基础上，提出一种大地构造假说——大陆漂移说，引起全世界科学界的重视。

魏格纳认为：在3亿年前的古生代后期，地球上所有的大陆和岛屿是连在一起的，构成一个庞大的联合古陆，称为泛大陆；周围的海洋称为泛大洋。从中生代开始，这个泛大陆逐渐分裂、漂移，一直漂移到现在的位置。大西洋、印度洋、北冰洋是在大陆漂移过程中出现的，太平洋是泛大洋的残余。

漂移说认为：较轻的花岗岩是在较重的玄武岩质海底上漂移的，并列举了许多事实来证明这种漂移。如大洋两岸特别是大西洋两岸的轮廓，凹凸相合，只要把南北美洲大陆向东移动，就可以和欧非大陆拼在一起，几乎严丝合缝。又如在为大洋所分割的大陆上，地层、构造、岩相、古生物群、古气候等也都具有相似性和连续性。以古构造而论，如非洲的开普山和南美的布宜诺斯艾利斯山可以连接起来，被看作是同一地质构造的延续。以古气候而论，如在南美洲、非洲、印度、澳大利亚洲都发现有石炭二叠纪的冰川堆积物，说明它们当初是连在一起的，并正好处于极地位置，是以后经过分裂、漂移才形成目前这种分布的形势。

漂移说还认为：大陆漂移有两个明显的方向性：一是从两极向赤道的两极运动，是由地球自转所产生的离心力引起的。东西向的阿尔卑斯山脉、喜马拉雅山脉等，就是大陆壳受到从两极向赤道的挤压的结果。一是从东向西的运动，是日月对地球的引力所产生的潮汐（摩擦力）作用引起的。美洲西岸的经向山脉如科迪勒拉山脉和安第斯山脉，就是美洲大陆向西漂移受到硅镁层阻挡，被挤压褶皱形成的；亚洲大陆东缘的岛弧群、小岛，是陆地向西漂移时留下来的残块。

这个学说，在当时有两点引起人们的兴趣。一是地球自转所产生的水平运动对地壳构造形成的主导作用；二是大陆和大洋的位置并不是固定不变的。如李四光在当时也受到此说的影响。但是，大陆漂移的驱动力问题没有得到解决，有人

怀疑地球自转离心力和日月潮汐摩擦力是否足以使大陆硅铝层在洋底硅镁层上漂移；此外还有一些问题不能得到很好的解释，如果是硬的硅铝层在较软的硅镁层上发生漂移，为什么硅铝层的前缘褶皱成山而硅镁层的边缘反倒没有褶皱而只拗陷为海沟？如果大陆漂移是在中生代开始的，那么古生代以前的褶皱山脉是怎样形成的？由于许多问题得不到答案，特别是受到固定论者的坚决反对，到了30年代，此学说便逐渐消沉下去了。

海底扩张学说

沿大洋中部穿透岩石圈的裂缝或裂谷向两侧扩展并导致新生洋壳的学说。它认为地幔物质在这种裂缝带下因软流圈内的物质上涌、侵入和喷出而形成新的洋壳，随着这个作用不断进行，新上涌侵入的地幔物质把原已形成的洋壳向裂谷两侧推移扩张，致使洋底不断新生和更新。由于洋壳不断向外推移，及至海沟岛弧一线，便受阻于大陆而俯冲下插于地幔，达到新生和消亡的消长平衡，从而使洋底地壳在2～3亿年间更新一次。

随着海底科学的发展，人们利用放射性同位素测定海底岩石年龄，发现海底岩石的年龄很轻，一般不超过2亿年，相当于中生代侏罗纪（大陆最老岩石年龄在30亿年以上），而且离海岭（又叫大洋中脊）愈近，岩石年龄愈轻；离海岭愈远，岩石年龄愈老，而且在海岭两侧呈对称分布。六十年代初，一些科学家提出了海底扩张学说，认为海岭是新的大洋地壳诞生处。

地幔物质从海岭顶部的巨大开裂处涌出，凝固后形成新的大洋地壳。以后继续上升的岩浆又把原先形成的大洋地壳以每年几厘米

海底扩张与板块构造

的速度推向两边，使海底不断更新和扩张。当正扩张的大洋地壳遇到大陆地壳时，便俯冲到大陆地壳之下的地幔中，逐渐熔化而消亡。这一过程实际上是洋壳“新陈代谢”过程，其所历时间约需2亿年。它也是海底岩石年龄的下限。

海底扩张说认为，高热流的地幔物质沿大洋中脊的裂谷上升，不断形成新洋壳；同时，以大洋脊为界，背道而驰的地幔流带动洋壳逐渐向两侧扩张；地幔流在大洋边缘海沟下沉，带动洋壳潜入地幔，被消化吸收；大西洋与太平洋的扩张形式不同：大西洋在洋中脊处扩张，大洋两侧与相邻的陆地一起向外漂移，大西洋不断展宽；太平洋底在东部的洋中脊处扩张，

在西部的海沟处潜没，潜没的速度比扩张的快，所以大洋在逐步缩小，但洋底却不断更新，古老的太平洋与大西洋的洋底一样年轻。深海钻探的结果证实，海底扩张说的上述观点是成立的。

洋中脊处新洋壳不断形成，两侧离洋中脊越远处洋壳越老，证明了大洋底在不断扩张和更新。海底扩张学说较好地解释了一系列海底地质地球物理现象。它的确立，使大陆漂移说由衰而兴，主张地壳存在大规模水平运动的活动论取得胜利，为板块构造学说的建立，奠定了基础。但扩张说在扩张机理方面还存在有待解决的难题。

板块构造学说是综合许多学科的最新成果而建立起来的大地构造的学说，是当代地学的最重要的理论成就，并被认为是地球科学的一次革命。它从大量海洋调查实际材料出发，对大洋壳的新生和代谢过程作了详尽的论证，获得最近两亿年来地壳变化的理论模式，从一个侧面丰富了地质学和地球物理学的理论。特别是它以地球整个岩石圈的活动方式为依据，建立世界范围的构造运动模式，所以板块构造学说又称地球构造学说，这是其他以大陆范围内的各种地质现象为依据而建立的各种大地构造学说所无法比拟的。

虽然如此，板块构造学说毕竟是以海洋和大洋壳为基础建立起的构造学说，大洋壳上的沉积物年龄只有2亿年，而大陆壳的岩石年龄可以高达30多亿年，个别甚至超过40亿年，岩浆活动、构造作用、变质作用也复杂得多，目前对板块边界和大陆边缘等活动情况已了解很多，但是对板块内部（简称板内）及大陆地质历史演化过程，如何利用板块理论来予以揭示，仍然是一个难题。尤其是关于地壳生长的机制，主要依据上地幔物质对流或热柱等学说予以解释，而所有这些说法目前无法以实验或令人足以信服的方式予以论证。关于板块驱动力的问题，虽然有关学者提供了多种可能方式，但仍然是处于求索过程中。除此，还有一些难于解释的矛盾现象，如已知大洋中脊是地幔物质上升形成新洋壳的场所，海沟和岛弧是洋壳俯冲消融的地方，但在东太平洋北部发现两种情况却在一个地方同时存在。又如，陆壳厚度很大，可达数十千米，褶皱变形非常复杂，而洋壳厚度很小，最薄处只有5—6（km），却不曾褶皱而只作刚性运动，这样现象也是一时不容易讲清楚的。

但是，板块构造理论的建立有着众多的科学依据和测量数据，其科学基础是坚实而深厚的。随着日新月异的科学手段的应用、调查领域的广度和深度的日益开拓，相信将会获得越来越多的科学资料。例如，当代除了利用“上天”技术，用卫星监测手段获得和积累地球的各种信息资料外，还利用“入地”技术即用深钻的办法向地球深层进军。又如，当今“下海”探测技术也已取得飞跃的进展。日本海洋科技中心不仅研制出深水6500（m）级载人潜水调查船，而且还研制出能够潜到水深11000（m）的不载人探测机，可以在承受1.1×109Pa条件进行海沟探测工作。不载人深海探测机器