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你可曾想過(guò)：

為何地球可以孕育生命？

為何中東地區戰事不斷？

世界之最喜馬拉雅山如何形成？

地球為何不像月球那樣隕石坑遍布？

地殼含量只有0.0068%的銅元素，為何可以大規模富集成礦？

……

想要解釋以上的問(wèn)題，筆者接下來(lái)要談?wù)摰倪@個(gè)話(huà)題，或許能給你一些啟迪。

我們知道，世界上有諸多國家、種族、文化等等，盡管這些不同群體之間有種種差異，但是最根本的一點(diǎn)不會(huì )改變，那就是——我們居住在同一個(gè)地球。

可是，你真正了解地球嗎？你認為，地球是活的嗎？你腳下站立的堅實(shí)土地，一直都在那里嗎？

由生物課的學(xué)習，我們知道地球上有四個(gè)圈層——水圈、生物圈、大氣圈和巖石圈，地球上有豐富多彩的生命形式。其實(shí)，地球不但是生命的載體，地球本身也生機勃勃。

你可曾想過(guò)，就像人類(lèi)的新陳代謝，地球也有自己的生命循環(huán)。地球的生命循環(huán)，是通過(guò)板塊的形成與消亡實(shí)現的。

我們一般認為全球現在共有12個(gè)板塊，其中以大陸為主，涉及少量海洋的版塊有歐亞板塊、北美版塊、南美板塊、非洲板塊、阿拉伯板塊以及南極洲板塊；以海洋為主的板塊有太平洋板塊、菲律賓海板塊、印度-澳大利亞板塊、加勒比板塊以及在東太平洋地區的納茲卡板塊和可可斯板塊等。

全球的板塊劃分

有了板塊的概念，下面我們來(lái)穿越時(shí)空，看看地球上的板塊活動(dòng)是如何逐漸被人類(lèi)認識的。

其實(shí)啊，古人對于世界版圖的認識與現今相差甚遠。從古早的地圖中我們也可以看到這一點(diǎn)。最早航海時(shí)代的地圖上，充滿(mǎn)未知的區域和怪異的生物。除了描繪出的海岸線(xiàn)，還會(huì )有一些圖騰。分別表示著(zhù)西風(fēng)、東風(fēng)、海怪等。

古人的奇怪地圖

比如，亞里士多德的時(shí)代，埃及往南，就是世界的盡頭。在他們看來(lái)，印度是最東方的國度。

古希臘人眼中的世界

后來(lái)呢，人們從海岸線(xiàn)的吻合性上，可以隱約認識到南美和非洲可能原先是一個(gè)整體。在這個(gè)認識上面，我們熟悉的魏格納并不是第一人。

看，新證據的發(fā)現帶來(lái)了什么？

在19世紀晚期，澳大利亞地質(zhì)學(xué)家Edward Suess注意到在印度、澳大利亞、南非和南美發(fā)現的古生代晚期的植物化石有相似之處，同時(shí)，他還在這些南部大陸巖石上發(fā)現了冰川的痕跡。這些植物化石在煤層中形成一個(gè)獨特的植物群，而在地質(zhì)記錄中，這層煤層正好位于冰川沉積物的上方。這個(gè)植物群被稱(chēng)為舌羊齒屬植物群，與同一塊大陸北部同時(shí)代煤層中的植物群有顯著(zhù)不同。

煤層當中的植物化石證據

由此發(fā)現，Suess提出了關(guān)于超級大陸的理論。他認為這些南部陸塊最早是由大陸架連接起來(lái)的，曾經(jīng)，植物和動(dòng)物可以通過(guò)大陸架進(jìn)行遷移。

在1910年，美國地質(zhì)學(xué)家Frank Taylor也發(fā)表了一個(gè)小冊子，他在里面對大陸漂移提出了自己的看法。他認為大陸的橫向移動(dòng)導致了山脈的形成；他還認為大陸是在巨大的潮汐力下分裂開(kāi)來(lái)的。這么大的潮汐力從哪來(lái)呢？Frank認為：這巨大的潮汐力，是由于地球在100個(gè)百萬(wàn)年前捕獲了月球而產(chǎn)生的。當然，他的解釋在現在看來(lái)并不正確。但是他對洋中脊形成的假說(shuō)給后人很多啟發(fā)。【大西洋的洋中脊于1872-1876年間被英國科學(xué)考察發(fā)現，Frank認為是由于古大陸的分開(kāi)形成現在的大西洋?！?/span>

現在我們要談到的這個(gè)人大家都很熟悉。阿爾弗雷德魏格納，一位德國氣象學(xué)家，因為大陸漂移學(xué)說(shuō)的貢獻被世人銘記。在他有劃時(shí)代意義的著(zhù)作《The Origin of Continents and Oceans（大陸與海洋的起源）》（于1915年出版）當中，魏格納提出：現在我們看到的所有的大陸最早都是結合在一起的，成為一個(gè)超級大陸。他把這個(gè)超級大陸命名為泛大陸（Pangaea）。【古希臘語(yǔ)意思為“all land”】

大陸最早是結合在一起的

魏格納找到了大量地質(zhì)學(xué)的、古生物學(xué)的和氣象學(xué)的證據來(lái)證明大陸漂移假說(shuō)。然而，魏格納的假說(shuō)遭到很多質(zhì)疑，主要因為他無(wú)法提出一個(gè)令人信服的機制來(lái)支持大陸漂移假說(shuō)。

大陸漂移的動(dòng)力來(lái)自哪里呢？

1928年之后，不幸的是，反對魏格納的學(xué)說(shuō)在北美成為了主流。為什么呢？因為在1928年，美國石油地質(zhì)學(xué)家協(xié)會(huì ) (AAPG) 召開(kāi)了一次國際研討會(huì )，來(lái)討論大陸漂移學(xué)說(shuō)的正確性。盡管有種種證據支持大陸漂移學(xué)說(shuō)的正確性，反對者還是占了多數。主要原因還是在于這個(gè)假說(shuō)無(wú)法說(shuō)明板塊漂移的動(dòng)力——主體由花崗巖形成的陸殼是如何能在更加致密的玄武巖組成的洋殼之上滑動(dòng)的呢？

“可能”的動(dòng)力機制（開(kāi)個(gè)玩笑）

盡管如此，魏格納的支持者之一，南非的一位地質(zhì)學(xué)家Alexander du Toit，繼續著(zhù)魏格納的工作。他又為大陸漂移學(xué)說(shuō)提供了更多的證據。

最初，地質(zhì)學(xué)家注意到大西洋兩岸的海岸線(xiàn)有著(zhù)驚人的吻合度。之后，地質(zhì)研究表明這些南方大陸在侏羅紀的石序及其相似，同時(shí)，山脈的契合度也被發(fā)現了。在海岸線(xiàn)處突然斷裂的山脈可以在另一個(gè)大陸繼續延伸。

海岸線(xiàn)驚人的吻合

關(guān)于冰川移動(dòng)的痕跡也被發(fā)現了。通過(guò)植物化石和巖床上的痕跡，地質(zhì)學(xué)家可以研究冰川的移動(dòng)。如果假設大陸未曾移動(dòng)過(guò)，我們就需要解釋冰川是如何從海洋移到大陸，以及赤道上為何會(huì )有冰川的痕跡。

比較有說(shuō)服力的證據來(lái)自化石，舌羊齒屬植物的種子并不能傳播很遠，它的化石卻在不同大陸同時(shí)期的地層都被發(fā)現。中龍屬，一種二疊紀的淡水爬行動(dòng)物（不能游過(guò)大海），它的化石在巴西和南美都有發(fā)現。證明這兩塊大陸在古生代末期是連接在一起的。

動(dòng)物與植物化石證據

20世紀50年代開(kāi)始興起的地球磁極研究給了大陸漂移假說(shuō)最令人信服的證據。那時(shí)，很多地質(zhì)學(xué)家為了更好理解現今地球的磁場(chǎng)，正在研究古地磁的變化。這些研究導致了其他的發(fā)現。地質(zhì)學(xué)家發(fā)現海底巖石非常年輕。正如魏格納及其支持者說(shuō)得那樣，大陸確實(shí)移動(dòng)了。

洋殼板塊的年齡（紅色最年輕，藍色最老）

地質(zhì)學(xué)家經(jīng)過(guò)研究年輕的和古老的巖石，發(fā)現巖石中記載的磁場(chǎng)顯示了不同的取向。這有三種可能的解釋?zhuān)?/p>

一， 大陸沒(méi)有移動(dòng)，磁極移動(dòng)了；

二， 磁極沒(méi)有移動(dòng)，大陸移動(dòng)了；

三， 磁極和大陸都移動(dòng)了。

最有可能的解釋是磁極沒(méi)有發(fā)生移動(dòng)，大陸移動(dòng)了。

雖然有著(zhù)種種證據，大部分地質(zhì)學(xué)家仍拒絕相信大陸移動(dòng)過(guò)。直到20世紀50年代，由于美蘇冷戰的爆發(fā)，雙方都開(kāi)始了大規模海底探測工作。美國展開(kāi)的海底探測工作得到了意想不到的科學(xué)發(fā)現。正是由于海底探測工作給出的關(guān)于大陸移動(dòng)的明確證據，大陸漂移假說(shuō)才得以被廣泛接受。

海底探測得到的地磁條帶變化

20世紀50到60年代，地質(zhì)學(xué)家開(kāi)始了海底測繪活動(dòng)。結果是驚人的。測繪結果顯示出一條長(cháng)達65,000公里的海底山脈系統。這條海底山脈最知名一段的便是大西洋中脊（Mid-Atlantic Ridge），它把大西洋海床一分為二。

大洋中脊是海底雄偉的山脈

1962年，普林斯頓大學(xué)的Harry Hess提出了海床擴張理論。海床擴張理論指向了一個(gè)新的假說(shuō)：大陸并沒(méi)有在海床上移動(dòng)，實(shí)際上大陸和海床是一起移動(dòng)的。大洋中脊處巖漿上涌，不斷形成新的海床，海床不斷由洋脊向兩邊移動(dòng)。

板塊運動(dòng)就像“傳送帶”一樣

海底探測的結果支持了他的觀(guān)點(diǎn)。最古老的海床只有180個(gè)百萬(wàn)年的歷史，然而最古老的大陸的年齡可達39.6億年。

對很多地質(zhì)學(xué)家來(lái)說(shuō)，這個(gè)結果是非常具有說(shuō)服力的。海底鉆探計劃的結果又進(jìn)一步證明了這個(gè)假說(shuō)。由此，板塊構造學(xué)說(shuō)形成了。

板塊構造學(xué)說(shuō)是一個(gè)統一的學(xué)說(shuō)，將地球看做一個(gè)活動(dòng)的整體。

板塊構造學(xué)說(shuō)將地球看成這樣一個(gè)模型：在固體地球上層，存在較剛性的巖石圈及其下較塑性的軟流圈，并將地表附近較剛性的巖石圈劃分為若干大小、厚度不一的板塊，它們可以在塑性鉸強的軟流圈上進(jìn)行大規模運移。

其中，海洋板塊在洋脊處不斷增生，在與大陸板塊交界處不斷俯沖到大陸板塊之下。因此，板塊內部相對穩定，板塊邊緣則由于相鄰板塊的相互作用構造活動(dòng)較強烈。板塊之間的相互作用控制了巖石圈表層和內部的各種地質(zhì)作用過(guò)程，同時(shí)決定全球巖石圈運動(dòng)和演化的基本格局。

這個(gè)機制就像一個(gè)傳送帶一樣，我們來(lái)看圖示：

較剛性的巖石圈及其下較塑性的軟流圈

海洋板塊在洋脊處不斷增生

在與大陸板塊交界處不斷俯沖到大陸板塊之下

根據板塊之間相對運動(dòng)方式的不同，可以將板塊邊界分為三種類(lèi)型：

離散性板塊邊界：大洋脊軸部?jì)蓚劝鍓K相背運動(dòng)，板塊邊界受到拉張而分離，軟流圈物質(zhì)上涌，冷凝形成新的洋底巖石圈。

匯聚型板塊邊界：即海溝附近的板塊俯沖帶或大陸板塊之間的碰撞帶。當大洋與大陸板塊匯聚時(shí)，由于大洋板塊密度較大，位置較低，故大洋板塊總是俯沖到大陸板塊之下，在地表形成海溝。當大洋板塊不斷俯沖到大陸板塊之下，并在地表逐漸消失時(shí)，其后部的大陸板塊就有可能與其他密度相近的大陸板塊發(fā)生碰撞，從而產(chǎn)生強烈的構造變形、巖漿與變質(zhì)作用，并形成山脈。強烈構造變形帶就稱(chēng)為板塊碰撞帶。

轉換型板塊邊界：即轉換斷層，其兩側板塊發(fā)生水平剪切滑移。

不同板塊邊界如圖示

地球板塊的變遷如下圖

以上便是板塊構造學(xué)說(shuō)誕生的歷史。我們可以看到，這樣一個(gè)統一學(xué)說(shuō)的誕生，經(jīng)歷了很長(cháng)時(shí)間。其中，非常多的地質(zhì)學(xué)家都做出了貢獻。學(xué)習板塊構造學(xué)說(shuō)，就是學(xué)習人類(lèi)了解地球的歷史。