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地球的起源和演化(三)

科普小知识2022-05-26 13:56:23
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海洋的起源和演变

对海洋起源和演化的研究始于本世纪初。在此之前,人们普遍认为海洋盆地是地球表面的永恒形态,也就是说,自储水形成以来,其位置和分布模式是固定的。随着地球科学的发展,特别是本世纪初以魏格纳为首的革命性大陆漂移理论的提出,对近两亿年来海洋的起源和演化有了突破性的认识。

大陆漂移理论最初并没有得到很多人的支持,因为导致大陆漂移的机制,即力源问题,当时并没有得到很好的解决。1931年,霍姆斯等人提出地幔对流理论来解释大陆漂移的力源。然而,这一观点在当时很少受到关注。19世纪后期,一个关于地球收缩的全球构造理论被建立,以解释地球上为什么会有如此大规模的造山运动。然而,20世纪50年代后,随着全球海洋中裂谷巨大拉伸证据的发现,收缩理论被普遍抛弃。与此同时,地球膨胀理论迅速流行起来。膨胀理论认为地球在开始时非常小,它的直径是今天地球的一半。由于地球的大规模扩张,原来的地壳分裂成现在的大陆,分裂的地方不断发展成为现代海洋盆地。此外,由地球的大规模扩张引起的所谓大陆漂移表明,大陆块基本上停留在原地,也就是说,大陆之间以及大陆与地幔之间没有明显的运动。由于膨胀理论不能解释大陆地壳上广泛发育的褶皱山脉的结构特征是如何形成的,霍姆斯等人的地幔对流理论很快再次受到关注。20世纪60年代初,随着海底勘探数据的迅速积累,赫斯和迪茨首次将地幔对流方案发展成为海底扩张理论。赫斯在1962年发表了《海洋盆地史》一文,并提出了关于海洋起源的新观点,即海底扩张理论。赫斯认为,洋底的主要结构直接表现为地幔对流。海底扩张理论证明,大陆和海底是在流动的地幔上被动运动的,这不同于早期大陆漂移理论所提倡的海底大陆漂移。海底扩张理论提出后不久,海底观测的其他一些结果,如海底地壳结构、地磁、震源和地热流分布等。,为这一理论提供了有力的证据。在这种情况下,大多数学者都转向了海底扩张的研究。现在人们普遍认识到,海洋的起源和演化可以用海底扩张和板块运动的理论来解释,海洋盆地的固定理论似乎已经过时。地幔对流理论是海底扩张和板块构造理论中海洋起源和演化的理论解释基础。

现代研究证实,海洋最初是在大陆内部形成的,并开始于大陆岩石圈的裂谷。大陆在裂谷处分裂,彼此分离,从而开始产生新的海洋盆地。魏格纳曾以南大西洋两岸的巧合为出发点来阐述大陆漂移理论。事实上,南美洲和非洲这两个大陆的结合不仅与大陆边缘的地形紧密匹配,而且还连接着岩石类型和地质结构。现在已经证明,在二叠纪(2.5亿年前),大西洋根本不存在。据估计,形成大西洋中部的大陆裂谷发生在晚三叠世(约1.6-1.9亿年前)。到侏罗纪末期(大约1.2亿年前),大西洋中部可能已经开放了1000公里。南大西洋的开放始于早白垩世(约1.1亿年前),而最初的裂谷发生在晚侏罗世(约1.3亿年前);北大西洋的开放是最近的,开始于第三纪初期(大约6000万-7000万年前)。与此同时,北大西洋裂谷向东北延伸到格陵兰岛和欧洲之间,挪威海开始开放。从6000万年到2000万年前,挪威海、八分海和北大西洋主体都在扩张,但速度和方向都有所改变。总而言之,今天广阔的海洋盆地并不总是这样,而是地球长期运动和进化的结果。海洋由窄海湾向宽盆地的发展是通过不断的大规模海底扩张来实现的。海底扩张和板块运动都是由地幔对流驱动的。

自从地球的原始地壳形成以来,它从未停止过大规模地质结构的运动。因此,可以肯定地说,地球海洋和陆地目前的形状是过去几十亿年大规模地壳运动的结果。