地壳构造的变迁

关于海陆变迁莫过于柏拉图（公元前427—公元前347）记载的“大西洲神秘消亡”的传说更令人刻骨铭心了。他在《蒂迈欧》和《克里蒂亚斯》两篇对话中，介绍了梭伦游历埃及记事中一段迷人的故事。埃及的一位祭司告诉梭伦说，在海格立斯（今直布罗陀）之外的滔天大洋中，有一个名为亚特兰提斯的大陆及其上的繁荣的大帝国。在距今11500年前的某个时候突然消亡了。柏拉图把它叫作大西洲，并说它的面积比非洲的一部分和整个亚洲加起来还要大，从它可到达的彼岸为大洋环抱的大陆。柏拉图把大西洲描写成地球上的伊甸园，其上强大的亚特兰提斯王国有12个属国。对这个传说的研究几乎形成了一门学问——亚特兰提斯学。亚特兰提斯之谜虽至今未有定论，但这个谜本身提出的是海陆变迁的问题。

人类对局部海水进退的认识较早，唐代的颜真卿曾根据今江西省南城县麻姑山有蚌壳认为，“高山石中犹有螺蚌壳，或以为桑田所变”。但对全球海陆结构格局的真实了解则是16世纪初环球航海以后的事，而对于人类所见的这种海陆格局是如何演变而来的思考还要晚一二百年，直至20世纪初大陆漂移说的提出及20世纪60年代海底扩张说和板块结构理论的提出，才算有了真正解决它的明确目标。

●大陆漂移说的诞生

打开世界地图你会看到，大西洋两岸遥遥相对的海岸轮廓非常相似。自墨卡托（1512—1594）1569年把大西洋两岸绘成确切的地图以来，这个引人注意的特征不断为一些有心人思考，它们的可拼接性最终导致大陆漂移说的诞生。

培根（1561—1626）在其著作《新工具》（1620年）中就曾认为这不会是巧合。在追寻原因的过程中，宗教神秘的影响一度盛行。普莱斯特（P．Placet）主张美洲与欧洲和非洲曾经是连在一起的，诺亚时期的大洪水使其裂开（1658年）。德国地理学家洪堡（1769—1859）认为，大西洋原是一条大河谷，诺亚方舟就航行其上（1800年）。

19世纪中叶以来，对这个问题的思考就不再是笼统而神秘的了。地质学家斯奈德（A.Snider）在其著作《地球形状及其奥秘》（1858年）中，第一次用地质资料，即植物化石的相似性，论证两岸曾经连在一起，并绘出第一张大西洋周围大陆的复原图（见上图）。因为这些化石是3亿年前的，这意味着大西洋东西两大陆在3亿年前还是合在一起的。

由于从地理分布上看，大部分大陆和大洋是对称的．格林（L Green）认为理想的古陆应分布在四面体的四个角上，于是设想了一个地球古大陆四角分布的假说（1875年）。

在19世纪末，地质学界对南半球各大陆之间的关系进行了广泛的讨论。地质学家休斯（1831—1914）在其著作《地球面貌》（1885—1909年）中，根据南半球大陆的岩层和生物化石的相似性，设想它们原为统一的大陆，称之为冈瓦纳大陆。这样就产生了大陆漂移的思想。泰勒（1860—1938）在其论文《第三纪山带对地壳起源的意义》（1910年）中提出大陆漂移的观点。这种大西洋两岸的可拼合性，也为贝克（H.B.Baker）注意，他在1911—1928年间发表了一系列论文，用大西洋两岸山脉构造可拼接起来的事实，论证大陆曾经发生过漂移，并绘出大陆拼合图（见上图）。

对大陆漂移作出深刻而又详细论证的是魏格纳（Alfred Wegener，1880—1930），他先发表了他的两次讲演《根据地球物理学论地壳（大陆和海洋）的形成》（1912年）和《大陆的水平位移》（1912年），后来出版著作《海陆的起源》（1915年），1910年及1922年两次修订，系统地论述了他那著名的“大陆漂移说”。他运用取自地球物理学、地质学、古生物学、古气候学以及大地测量学等各方面的论据，详细论述了他设想的大陆漂移过程。魏格纳在其1912年的论文中，设想全球的大陆曾经都连在一起，称之为“联合古陆”，是一个单一的巨大陆块。但他在标明边界时，把这一古大陆的很多部位标为浅海。他对这一联合古陆的成因也作了一些推测。在这种思想的指导下，他给出了联合古陆破裂、漂移过程的图示（见右图）。

魏格纳的“大陆漂移说”虽然有其信徒，但由于证据不完善，特别是漂移动因的不可靠而未被大多数研究者接受，甚至被认为是不可思议的设想，而将其作为神话故事看待。在大陆漂移说的这种境遇下，杜托特（1878—1948）的著作《我们漂移的大陆》（1937年）的出版是一个重要的例外。他把目前的大陆综括为两大类，提出两个原始大陆的设想。杜托特认为这两个古大陆原在两极处形成，以后逐渐破裂，并可能生长，一部分漂移到现在大陆块的位置。在南极的古陆他沿用休斯命名的冈瓦纳古陆，而在北极的古陆他称之为劳亚古陆。冈瓦纳古陆包括现今的南美洲、非洲、阿拉伯半岛、斯里兰卡岛、印度半岛、南极洲、澳大利亚和新西兰。劳亚宙陆是亚洲和北美洲的联合体，由几个古老的陆块合并而成，它们包括北美陆块、古欧陆块、古西伯利亚陆块和中国陆块，由活动的海槽和大洋分隔，经靠拢碰撞连接成一个整体。

●海底扩张说的提出

由于洋底地质探查获得的资料，对大陆漂移提供了新的认识而提出海底扩张说。洋底勘察表明三大洋都存在近南北向的洋中脊，而且普遍存在近东西走向的切断洋脊并显著错移开的转换断层，还有大洋边缘的海沟。海洋资料还表明洋壳与陆壳的明显差异，洋壳厚度一般在5O—70公里，而陆壳则一般厚1OO—14O公里，并且洋壳远比陆壳年轻，主要是第三纪和第四纪的岩山，即形成时间不足1亿年。根据这些经验资料，2O世纪6O年代以来，人们倾向认为，大洋中脊轴下面曾经发生过大量岩浆上涌而形成新洋壳，并向中脊两侧扩张。由此可以得出由于海底扩张推动大陆漂移的结论。

“海底扩张”这一术语是迪茨（1914—）在其论文《通过海底扩张大陆和大洋盆地的演化》（1961年）中首次使用的。不过人们都认为赫斯（1906—1969）是海底扩张说的首创者，因为正是他的论文《大洋盆地的历史》（1962年）引起人们对该学说的重视。赫斯主张，海底沿洋中脊的顶部张裂开，新的海底在这里形成，并向洋脊顶的两侧扩张，大陆不是作为独立体运动的，而是与海底连在一起并随其一起在软流圈上运。迪茨与霍尔登（J．C.Holden）合作，依海底扩张和板块运动解释2亿年前的联合古陆及其解体移动的过程（1970年）。

●全球板块结构及其运动

1960年代末，在大陆漂移说和海底扩张说的基础上，由美国的摩根（J．Morgan）、法国的勒比雄（X.1e Pichon）和英国的麦肯齐（P.McKenzie）共同提出岩石圈板块构造说。地震学的研究成果支持了板块构造说，使得越来越多的人接受并承认这一学说。于是岩石圈板块的相对运动被视为岩石圈大陆构造的原因，板块构造学说也就被视为新的全球构造理论。

按照岩石圈板块学说，一个刚性的岩石圈可依其地质构造特征区分成若干岩石板块。经过地质学家们的研究，多倾向把岩石圈区分为了个大板块和7个小板块，每个板块又可区分成若干地块。板块边界的地质构造主要有三种构造体系：全球洋脊构造体系、大陆新造山带构造体系和岛弧一海沟构造体系。这三种构造体系都是明显的变形破碎地带，活动性很强。因此全球的地震、火山绝大部分发生在板块的边界地带。板块的边界是某些地块的边缘。地块边缘的地质构造体系为大陆上老的榴皱带构造体系、大陆裂谷构造体系、稳定大陆边缘构造体系、洋底的海岭构造体系、大陆大断裂带构造体系和洋底大断裂带构造体系。这7个大板块是太平洋板块、亚欧板块、印澳板块、非洲板块、北美板块、南美板块和南极板块。

太平洋板块是由单一的大洋岩石圈组成的大洋型板块。这个板块有9个地块。亚欧板块主要由大陆组成。中国地处亚欧板块之中。亚欧板块的内部结构最为复杂。欧板块有24个地块。印澳板块有9个地块。非洲板块主要是非洲大陆。大西洋的部分海域也被划分在该板块中。非洲板块有9个地块。北美板块包括北美大陆和北冰洋盆地的绝大部分，有14个地块。南美板块主要是南美大陆，有6个地块。南极板块有9个地块。

地球在不停地运动着。由于地球的自转，地球内圈之间存在着相对运动，这7大板块作为一个整体相对于地球的内圈有一个向西的转动。除此之外，岩石圈的板块还存在一个离极运动。北半球的板块向赤道方向运动，南半球的板块也向赤道方向运动，但南北两半球板块的运动方向相反。因此岩石圈板块作为整体相对内圈的运动是这两种运动的合成（见图24）。岩石圈板块除了有整体运动之外，各板块之间还存在相对运动（见图25）。岩石圈板块之间相对运动有三种形式，板块相互分离、板块相互汇聚和板块相互平移。目前，全球岩石圈板块相对运动的速率大部分已被确定下来。根据板块的这三种相对运动形式，其边界可称为分离型板块边界、汇聚型板块边界和平移型板块边界。

板块相互分离运动一般发生在较古老的大陆块的破裂带。分离运动的结果会产生一个新生大洋盆地。板块汇聚运动表现为板块之间的相互碰撞挤压。这种相对运动与全球大规模造山运动有密切关系。板块平移运动表现为两个板块以简单的方式相互滑过。板块平移运动在许多情况下是沿某种形式的钮动构造带发生的，它与板块的分离运动和汇聚运动紧密联系在一起。