视频地理|震撼!板块运动的前世今生(全)

众所周知,如今的大陆板块曾经是连在一起的。

那么,大陆板块是怎样变成现在这样的?
是什么力量
推动板块分离、漂移、碰撞、海底
发生扩张呢?
这种板块运动又与地球环境、生命演化
有怎样的关系呢?
来自南京地质调查中心的叶海敏教授
将用生动的语言、震撼的画面
为我们解答上述疑惑
讲述板块运动的精彩故事

地质科普大讲堂:

板块运动的前世今生

(一)

板块运动的前世今生

(二)

板块运动的前世今生

(三)

End

以上内容综合自地调科普

文字解读

板块运动(plate motion)是指地球表面一个板块对于另一个板块的相对运动。1968年,法国地质学家勒皮顺把地球的岩石层划分为六个大板块,所有这些板块,都漂浮在具有流动性的地幔软流层之上。随着软流层的运动,各个板块也会发生相应的水平运动。

地球坚硬的地壳位于地表以下70-100公里厚的岩石层也不像蛋壳那样完整。无论是在大洋底下或大陆底下的岩层,原来都是由一块块大板块构成的。在这些大板块之间不是大洋中脊的裂口,就是几千米深的海沟或者是巨大的断层。全球六大板块即太平洋板块、亚欧板块、美洲板块、印度洋板块、非洲板块和南极洲板块。其中,除了太平洋板块全部浸没在海洋底部外,其他五个板块上,既有大陆也有海洋。随着研究的深入,有人在这些大板块中又分出一些较小的板块,例如,把美洲板块分为北美洲板块和南美洲板块;从太平洋板块中分出东太平洋板块;从亚欧板块中分出以中国大陆为主体的东亚板块等等。还有据一些科学家们说:印度洋板块和非洲板块发生张裂,红海不断扩张;亚欧板块与印度洋板块发生挤压碰撞,地面隆起,喜马拉雅山不断升高;地中海会消失,南极大陆向北漂……

相对运动:

举例来说,大西洋中脊两侧的欧亚板块和北美板块正在相互分离,但这并不能断定大西洋中脊相对于地理极是静止的,也无法确定两个板块之中哪一个是静止不动的,我们只能假定其中一个板块静止不动,然后去分析另一板块相对于它的运动。由此可知,欧亚板块相对于北美板块是向东运动,而北美板块相对于欧亚板块则是向西运动。欧亚板块相对于太平洋板块是向东运动,相对于印度洋板块则是向南运动。举例说来,大西洋四周各大陆间的距离,在过去2亿年的时间内,至少移动了数千千米,而利用现代空间技术所观测到的现代板块间的相对运动,则可以达到每年几个厘米的量级。

刚体板块沿地球表面的运动,应遵循球面运动原理,即必定是环绕通过球心(地心)轴的旋转运动。在球面上,任何一点的移动都不是沿着直线而是沿着弧线的运动。平行于赤道(离旋转极90°的大圆)的一系列同轴圆弧(欧拉纬线)标明了板块旋转运动的方向,同轴圆弧的垂线(大圆)相交于旋转极。正因为板块运动是一种旋转运动,所以,板块上不同位置的线速度随远离旋转极而增大,至旋转赤道线速度最大。板块的旋转运动由旋转极(欧拉极、扩张极)的地理坐标(γ、)和旋转角速度(ω)确定。

由于转换断层的走向平行于相邻板块之间的相对运动方向,也就是说,相邻板块在球面上的运动轨迹就是转换断层(图5.29),故采用求转换断层为界的各对板块之间相对运动的旋转极(ρ),例如,采用作图法对大西洋中脊不同转换断层分别作垂直于它们的球面大圆,结果都相交于球面上一个很小的范围内,理解为一个极点,即旋转极,实际位置在58°N及38°W附近。有了扩张极(旋转极),利用扩张速率便可求出旋转角速度,即:ω=ν/R·cosθ·0.017 45式中ω为旋转角速度(度/a);ν为扩张速率(cm/a);R为地球半径(6.37×108cm);θ为欧拉纬度;0.017 45为角度的弧长系数。表5.2即为明斯特(J.B.Minster etal, 1974)和蔡斯(C.Chase 1978)等人求出的全球部分板块之间现代运动的扩张极和角速度,根据所求得的旋转极位置和角速度大小,板块边界上各点的线速度可以很方便地换算出来。

绝对运动:

板块的绝对运动是指板块相对于深层地幔(地幔-热点)的运动。相对于深层地幔平均位置固定的框架,称为板块绝对运动参考架(参照系),这种参考架是通过热点和岩石圈的无整体旋转或称为平均岩石圈参考架来实现的。热点参考架的含义是,在地幔中存在一系列热点,一些学者认为,热点位置相对于地球自转轴和深层地幔是长期固定的,板块相对于热点的运动也就是板块的绝对运动,它可通过测量跨越热点火山链的年龄和长度得到。岩石圈无整体旋转参考架的含义是,如果岩石圈与软流圈的耦合侧向均匀,并且板块边界的力矩对称作用于两个相邻板块,则平均岩石圈参考架就是相对于深层地幔不动的参考架。板块相对于该框架的运动就是板块的绝对运动。在大多数板块上两种参考架标定的绝对运动基本一致,但也有一定的差别,这主要是由平均岩石圈参考架相对于热点参考架有整体西向漂移的缘由所致。

除上述两种参考架外,也有学者以西太平洋岛弧—海沟系作为参照系,计算了 1000万年以来全球各主要板块以及一些热点相对于它的板块运动,发现夏威夷热点、南大西洋热点、非洲提贝斯提热点等的位移量都很少,从而认为西太平洋岛弧—海沟参照系与这些热点组成了一个统一的系统,该系统可作为至少1000万年以来板块绝对运动的参照系统。这样就大致标明了上述时间内各大板块的绝对运动,其中以太平洋板块的运动速率最大,它主要是向西偏北方向运动;印度板块主要向北运动;北美和南美板块主要向西偏南方向运动,北美板块的旋转极位于白令海中,该极点四周的北美板块(部分),以及亚洲东北端均环绕该极做旋转运动,方向比较复杂;非洲板块的旋转极位于几内亚湾内,它基本上是环绕该极做左旋运动;欧亚板块主要是向西和向北运动,特别是更新世以来,亚洲大陆向北推移趋势明显。由此可知,板块的相对运动和绝对运动是不同的,以欧亚板块和太平洋板块为例,它们的绝对运动有可能都向西或都向东或向其他方向,但它们之间的相对运动则必须是相互汇聚的。这明确表示,板块绝对运动的旋转极,不同于一对板块之间相对运动的旋转极。

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