引入
南美洲东海岸和非洲西海岸的轮廓为什么如此吻合?这是巧合还是曾经连在一起?
为什么全球的地震和火山几乎都集中在几条狭长的带上?
喜马拉雅山脉是怎样从海底”长”出来的?
板块构造理论是 20 世纪地球科学最重要的成就之一,它用一个统一的框架解释了山脉形成、海沟分布、火山活动和地震带位置等看似不相关的现象。理解板块构造,是掌握内力作用与地貌和地震与火山分布规律的前提。
正文
定义
板块构造理论认为,地球的岩石圈（地壳和上地幔顶部）并非一个整体,而是被各种构造边界分割成若干大小不一的板块。这些板块漂浮在软流层之上,在地幔对流的驱动下不断运动,其相互作用导致了地震、火山、造山运动和海沟形成等地质现象。
理论的建立过程
| 阶段 | 时间 | 关键内容 |
|---|---|---|
| 大陆漂移说 | 1912（魏格纳） | 提出大陆曾经是一个整体（泛大陆）,后来分裂漂移;但无法解释漂移动力 |
| 海底扩张说 | 1960s（赫斯） | 大洋中脊是新洋壳生成的地方,海底向两侧扩张;海底年龄从洋中脊向两侧递增 |
| 板块构造理论 | 1960s~1970s | 综合大陆漂移和海底扩张,建立全球板块运动模型 |
大陆漂移的证据:
| 证据类型 | 内容 |
|---|---|
| 海岸线吻合 | 南美东岸与非洲西岸轮廓高度吻合 |
| 古生物证据 | 大西洋两岸发现相同的陆生生物化石（如中龙）,这些生物不可能跨越大洋 |
| 地层和构造 | 两侧地层序列和褶皱山脉走向可以对接 |
| 古气候证据 | 南极洲发现热带植物化石和冰川遗迹,说明其位置曾经不同 |
海底扩张的证据:
| 证据类型 | 内容 |
|---|---|
| 海底年龄 | 大洋中脊处岩石最年轻,向两侧逐渐变老 |
| 磁异常条带 | 海底岩石的磁极方向呈对称的条带状分布,记录了地磁极性翻转的历史 |
| 沉积物厚度 | 洋中脊处沉积物最薄,向两侧逐渐增厚 |
全球主要板块
全球岩石圈可划分为六大主要板块:
| 板块 | 主要范围 |
|---|---|
| 亚欧板块 | 欧亚大陆（不含印度半岛和阿拉伯半岛）及周围海域 |
| 非洲板块 | 非洲大陆及周围海域 |
| 印度洋板块 | 印度半岛、阿拉伯半岛、澳大利亚大陆及印度洋 |
| 太平洋板块 | 几乎全部为海洋（唯一几乎全为海洋的板块） |
| 美洲板块 | 南北美洲大陆及周围海域 |
| 南极洲板块 | 南极洲大陆及周围海域 |
此外还有若干小板块,如菲律宾海板块、纳兹卡板块、加勒比板块等。
关键判断
板块的边界不等于大陆的边界。许多板块同时包含大陆地壳和大洋地壳（如美洲板块）。太平洋板块是唯一几乎全部由大洋地壳组成的板块。
板块边界类型
板块之间的相对运动方式决定了边界类型和地质现象:
| 边界类型 | 运动方式 | 地质现象 | 典型例子 |
|---|---|---|---|
| 生长边界（离散型） | 板块相互分离 | 大洋中脊、裂谷、新洋壳生成 | 大西洋中脊、东非大裂谷 |
| 消亡边界（汇聚型） | 板块相互碰撞 | 海沟、岛弧、褶皱山脉、俯带 | 马里亚纳海沟、喜马拉雅山脉、安第斯山脉 |
| 转换边界（守恒型） | 板块水平错动 | 转换断层、地震（无火山） | 圣安德列斯断层 |
消亡边界的两种亚型:
| 碰撞类型 | 过程 | 形成地貌 | 典型例子 |
|---|---|---|---|
| 大洋板块 vs 大陆板块 | 密度更大的大洋板块俯冲到大陆板块下方 | 海沟 + 岛弧或海岸山脉 | 太平洋西岸岛弧、安第斯山脉 |
| 大陆板块 vs 大陆板块 | 两者密度相当,碰撞挤压抬升 | 巨大褶皱山脉 | 喜马拉雅山脉（印度洋板块与亚欧板块碰撞） |
板块运动的驱动力
目前主流观点认为板块运动的驱动力是地幔对流:
地核加热地幔底部物质
↓
热物质上升（在大洋中脊处形成新洋壳）
↓
物质在软流层中水平流动,带动板块运动
↓
冷却后的物质在俯冲带下沉回到地幔深处
↓
形成对流环
板块运动速度约每年几厘米,与指甲生长速度相当。但在地质时间尺度上（数百万至数亿年）,这种缓慢运动足以使大陆漂移数千公里、使海底扩张形成大洋。
板块构造理论的解释力
| 现象 | 板块构造的解释 |
|---|---|
| 地震分布 | 集中在板块边界,尤其是消亡边界 |
| 火山分布 | 集中在板块边界（环太平洋火山带、大洋中脊） |
| 山脉形成 | 大陆碰撞形成褶皱山脉（喜马拉雅、阿尔卑斯） |
| 海沟分布 | 大洋板块俯冲处形成海沟 |
| 矿带分布 | 板块边界附近的岩浆活动带来成矿作用 |
引出
板块构造理论如何解释地震与火山在全球的分布规律?
板块运动在更长的时间尺度上如何改变海陆分布,进而影响世界气候类型的格局?
大洋中脊和俯冲带的物质循环与地球的内部圈层中的地幔对流有何定量关系?