板块构造学

 

   板块构造学是研究地球岩石圈板块的成因、运动、演化、物质组成、构造组合、分布和相互关系以及地球动力学等问题的地质学的一个分支学科。

    板块构造学认为地球的岩石圈分解为若干巨大的刚性板块即岩石圈板块,重力均衡地位于塑性软流圈之上,并在地球表面发生大规模水平转动,板块与板块之间或相互离散,或相互汇聚,或相互平移,引起地震、火山和构造运动。

    板块构造学说囊括了大陆漂移说、海底扩张说、转换断层、大陆碰撞等概念和学说,为解释地球地质作用和现象提供了极有成效的模式,是当代最有影响的全球构造理论。大陆漂移说的创始人德国学者魏格纳

    1912年,德国学者魏格纳首先提出了大陆漂移说,当时由于多数人的反对而没有被人们接受。50年代古地磁学的研究测得各地在地质时代中的磁极位置变化多端,用大陆固定论无法解释,采用大陆漂移说则可以得到圆满的解释,大陆漂移说随之重新复活。

    60年代初美国地质学家赫斯和迪茨在古地磁学研究的基础上提出了海底扩张说,随后英国的瓦因和马修斯通过海底磁异常的研究,对海底扩张说作了进一步论证,论述了地壳的产生和消亡,并得到深海钻探的验证。1965年加拿大人威尔逊建立转换断层概念,并首先指出,连绵不绝的活动带网络,将地球表层划分为若干刚性板块。1967~1968年法国的勒皮雄、美国的麦肯齐将转换断层概念外延到球面上,定量地论述了板块运动,确立了板块构造学的基本原理。

    地球上层构造根据物理性质在垂向上可以分为两个截然不同的层圈,即下部塑性的软流圈和上部刚性的岩石圈。岩石圈在侧向上被地震带所分割,形成若干大小不一的块体,称为岩石圈板块,简称板块。板块的厚度变化较大,约在几十公里至二百公里。

    板块边界是构造活动带,可分为离散型边界、汇聚型边界、守恒型边界三类。

    离散型边界,又称生长边界,是两个相互分离的板块之间的边界。常见于洋中脊或洋隆,以浅源地震、火山活动、高热流和引张作用为特征。洋中脊轴部是海底扩张的中心,由于地幔对流,地幔物质在此上涌,两侧板块分离拉开。上涌的物质冷凝形成新的洋底岩石圈,添加到两侧板块的后缘上。

    汇聚型边界,又称消亡边界,是两个相互汇聚、消亡的板块之间的边界。相当于海沟或地缝合线。可分为两个亚类:大洋板块在海沟处俯冲潜没于另一板块之下,称为俯冲边界,现代俯冲边界主要分布在太平洋周缘;大洋板块俯冲殆尽,两侧大陆相遇汇合开始碰撞称为碰撞边界,欧亚板块南缘的阿尔卑斯—喜马拉雅带是典型的板块碰撞带的实例。

    守恒型边界,是两个相互剪切滑动的板块之间的边界。相当于转换断层。地震、岩浆活动、变质作用、构造活动等主要发生在板块边界。板块边界的研究是板块构造学的重要内容之一。

    引起板块运动的机制是未解决的难题。一般认为板块运动的驱动力来自地球内部,可能是地幔中的物质对流。新生的洋壳不断离开洋中脊向两侧扩张,在海沟处大部分洋壳变冷而致密,沿板块俯冲带潜没于地幔之中。

    板块构造学深刻地解释了地震和火山分布、地磁和地热现象、岩浆与造山作用;阐明了全球性大洋中脊和裂谷系、大陆漂移、洋壳起源等重大问题;更新了地质学中的许多概念,使得既承认水平运动也承认垂直运动的活动论观点取代了曾占统治地位的固定论。

    板块构造学以整体的研究观点开拓了地球科学研究的深度和广度,是地球科学领域中的一场革命,不过板块构造学还存在一些有待解决的难题。板块构造说对于板块构造活动总的轮廓已比较清楚,但具体作用过程和细节还不十分明确;对板块动力学的确定依然有困难;对板块内部的构造和岩浆活动研究不足;对板块俯冲、消亡及伴随的岩浆活动、边缘盆地起源等还了解不够;还不能圆满地解释大陆岩石圈的成因和演化