1.3 板块构造理论与威尔逊旋回
随着海底扩张说的提出,“大陆漂移”的观点被重新提出来了,但与以往认为硅铝质陆壳在硅镁质洋壳上漂移的模式不同,而是镶嵌着大陆的刚性岩石圈板块在塑性的高温软流圈上漂移。这一模式对于解释岩石圈容易破裂、移动和地壳变形等具有重要意义。
海底扩张有两种情况,一种是太平洋型,从大洋中脊新产生的大洋岩石圈,把老的大洋岩石圈向两侧推挤到大陆边缘的海沟处,并沿消减带分别俯冲到两侧陆壳板块之下,消失于上地幔软流圈中。另一种是大西洋型,洋中脊新生的大洋岩石圈向两侧推挤时,只是推动美洲大陆和非洲大陆向东西两侧移动,其间并没有发生俯冲消减作用。因此海底扩张的发现,必然导致板块理论的出现。即地球岩石圈是由几个固定的大陆和洋盆组成的刚性块体,目前多数学者认为现代的岩石圈已破裂成12个板块(图5-6)。镶嵌在岩石圈中的大陆随着运动着的板块漂移。
(1)板块边界
根据板块构造理论,刚性的岩石圈板块漂浮在部分熔融的塑性软流圈上,沿着一个总的方向滑动,根据与相邻板块的相对运动方式,我们可以确定三种不同类型的板块边界。
离散型板块边界 所有大洋中脊都是本类型板块边界(图5-6),两侧板块沿着相反的方向运动,两侧以频繁的线状玄武岩浆上涌,拉张作用引起浅源地震和高速热流为特征。
会聚型板块边界 可以太平洋东西两岸的海沟俯冲带为代表,以产生深源地震,形成褶皱山系(海岸山脉增生楔),引起玄武质和安山质火山活动(火山弧、弧前盆地和弧后盆地)为特征(图5-7)。
转换断层型边界 这种边界既不形成新的岩石圈,原来的岩石圈也不会消减。转换断层并不是使洋中脊发生单方向的平移错位,而是反映了岩石圈的不均匀断裂。转换断层以陡崖为标志,具有水平位移的浅源地震特征,往往伴随着板块的分离和火山活动(图5-8)。
每一个板块都可能以上述三种或两种类型的边界组合为自身的界限。如太平洋板块边界包括太平洋中脊(离散型边界)、沿太平洋西侧海沟带(会聚型边界),以及众多的转换断层组成的边界,而非洲板块则只有大洋中脊和转换断层两种边界。
(2)威尔逊旋回
加拿大学者威尔逊(J.T.Wilson,1973)从板块构造观点出发,将岩石圈从大陆破裂、裂谷出现到洋盆形成,再从洋盆俯冲、缩小到闭合的完整过程,划分为六个阶段(期)。
胚胎期 地幔的活化最初引起稳定大陆壳的破裂,形成大陆裂谷,东非裂谷就是最著名的实例。
幼年期 地幔的活化使其热熔物质喷流或上涌对流,岩石圈进一步破裂并开始出现洋中脊和狭窄的洋壳盆地,可以红海、亚丁湾为代表。从彩色非洲地形图看,东非裂谷、红海和亚丁湾宏观上组成一个三叉裂谷,各支的开裂程度并不均匀。
成年期 随着三叉裂谷内洋中脊系统的延伸和扩张作用的加强,除其中一支萎缩外终于出现了新的大型成熟洋盆,大西洋是其典型代表。洋盆两侧未发生俯冲作用,与相邻大陆间不存在海沟和火山弧,称为被动大陆边缘(图5-9)。
衰退期 在洋脊系统扩张的同时,洋盆一侧或两侧与相邻大陆之间开始了俯冲消减作用,称为主动大陆边缘。洋盆面积开始收缩,可以太平洋为代表。太平洋西侧洋壳板块沿着亚洲东部大陆边缘的千岛海沟、日本海沟、琉球海沟和菲律宾海沟,向欧亚板块下面俯冲,形成(海)沟—(火山岛)弧—(边缘海)盆型的汇聚带,组成现今亚洲东缘花彩列岛式的地理面貌(图5-7)。太平洋东侧洋壳板块沿着中亚美利加海沟、秘鲁海沟和智利海沟,向美洲大陆板块下面俯冲,形成(海)沟—(火山)弧—(陆)盆体系配置特征。
残余期 随着洋脊扩张作用减弱,两侧陆壳地块相互逼近,其间仅存残留海盆,如地中海。
消亡期 最后两侧大陆直接碰撞拼合,海域完全消失,转化为高峻山系。横亘欧亚大陆的阿尔卑斯-喜马拉雅山脉就是最好的代表。其中,亚洲部分的扎格罗斯山和喜马拉雅山就是印度板块与欧亚板块之间的陆-陆碰撞型板块汇聚带(图5-10)。由于大陆壳较轻,它漂浮在软流圈之上,大部分不可能被带往消减带的深处。因而当两个大陆碰撞时,先前的大型古洋盆因俯冲消亡而在地表只保留一些残迹——由受到强烈构造变形、变位的蛇绿岩、基性火山岩、深海放射出硅质岩和浅水成因的外来岩块组成混杂岩(melange),称为板块缝合带(suture)。碰撞的板块边缘发生造山运动,在那儿地壳被挤压变形和上升成山系(见图5-15),并伴随有岩浆侵入、喷发和区域变质作用。
上述岩石圈板块构造演化模型,比较好地解释了当今洋底和大陆边缘的主要特征,反映了海底热流、火山链和地震带的分布规律,迅速获得广泛传播和应用。次年(1974),即被命名为威尔逊旋回(Wilson cycle)。
本文标题:从大陆漂移到板块构造-岩石圈板块运动与地质作用(3)
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