移动大陆的原动力是什么?根据大陆漂移的方向主要有两种趋势,一是自地球的两极向赤道的离极运动,如原来聚在南极的冈瓦纳古陆分离后逐渐北漂;另一趋势西漂,如美洲大陆向西漂移,在其西缘形成科迪勒拉和安第斯山系,在其东缘形成一系列群岛(如亚洲、澳大利亚东缘的群岛)。魏格纳认为,大陆漂移的驱动力主要是向西漂移的力和指向赤道的离极力;西漂的力源于日、月引力所产生的潮汐摩擦力;离极力则来自地球自转的离心力。计算表明,这些力的数据确实太小。虽然魏格纳强调,小的力如果长期作用也可能移动大陆,但大多数人认为,这些力都不足以克服对大陆运动的摩擦阻力。因此,杰弗里斯(Jeffreys,1929)在其《地球》一书中有力地指出,大陆漂移说在理论上根本是不可能的。
在有关大陆漂移机制的讨论中,霍姆斯(Holmes,1931)首先提出了地幔对流模式。他认为,大陆由有上覆硅铝层的厚玄武岩质地壳组成,地球内部的重力能和热能可以引起地幔对流,如果地幔内的流体上升到大陆中央并向两侧散开时,大陆就会从这里向两侧裂开,大陆块体被地幔对流携运,留下了大陆之间的破裂和延伸区,成为新的大洋,随着玄武岩浆在对流上升流之上喷出,大洋的面积增大,在对流下降处,玄武岩被转换为榴辉岩并下沉入地幔,为前进的大陆让出位置,并在深处熔融而成玄武岩质岩浆,重新在对流上升处升起,完成对流循环。
魏格纳等将大陆看成是主动的因素,认为“大陆本身是把坚硬的地幔推开而前进”的;霍姆斯则引入了像在传送带上那样被携运的被动大陆的概念。霍姆斯的假说后来发展成海底扩张假说和地幔对流说。
1.6海底扩张说:
19世纪70年代,通过英国“挑战者”号调查船的环球考察,已知道北大西洋中部有一条海底山系。1925-1927年间,通过德国“流星号”的回声探测,确定了整个大西洋纵列着一条长达17000km的大洋脊,由于它正好绵延于大西洋的中部,因而,常称之为大洋中脊。20世纪50年代,通过对洋底的勘测进一步发现:世界各大洋都有大洋脊存在,一般都位于大洋中部,并比以前设想的更接近于连续,洋中脊下面曾发生过某种上涌;大洋盆的年龄比较年轻,大洋盆中的沉积也比以前所假定的少得多。原有的大地构造学说未能对大洋底的这些构造现象做出预测,也不能给出确切解释。
20世纪60年代初,一些学者提出,大洋中脊的高热流有可能用地幔中的上升对流来说明,这样也可解释大洋脊的拉张性质。其中,美国地质学家赫斯(Hess,1962)和迪茨(Dietz,1961)把对流方案发展,提出了海底扩张的概念。迪茨1961年的论文首先提出了洋底扩张这一名词,但是,首创海底扩张说的还是赫斯(就连迪茨本人也承认这一点),虽然赫斯的论文“大洋盆的历史”1962年才发表。
海底扩张说圆满地解释了大洋的主要地壳层(大洋层3)的厚度均一性、洋底年龄及洋脊上沉积物超复等当时难以理解的地质问题。赫斯认为,“大洋层3”底部代表现代的或过去的500℃等温面。在洋中脊处,随地幔对流涌出的橄榄岩和水通过这个等温面时发生作用产生蛇纹岩,形成新洋壳;在远离洋中脊的地方,500℃等温面已下降到较深位置,已有的蛇纹岩不会转变成橄榄岩;由于缺乏水,未蛇纹岩化的橄榄岩也不会转变成蛇纹岩。这样,“大洋层3”就基本保持了它们在洋中脊处形成时的厚度。按照海底扩张说,如果对流的运动速度为1-2cm/a,洋底便可每200Ma或300Ma完全更新一次。这可以解释洋底的年龄为什么比较年轻,洋底的沉积物厚度为何较小。
迪茨的模式与赫斯的模式相似。但迪茨认为,洋壳是玄武岩质的辉长岩,上地幔则为榴辉岩。玄武岩在高压下变为榴辉岩的地方就是莫霍面。另外,迪茨还把地球表面至70KM深处的层位叫坚硬的岩石圈,试图把它作为一个重要的力学单元,并认为,在岩石圈的下面有一个软层,岩石圈在它上面能够比较自由地活动。实际上,后来的板块构造设想就是由此萌芽的。……
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在有关大陆漂移机制的讨论中,霍姆斯(Holmes,1931)首先提出了地幔对流模式。他认为,大陆由有上覆硅铝层的厚玄武岩质地壳组成,地球内部的重力能和热能可以引起地幔对流,如果地幔内的流体上升到大陆中央并向两侧散开时,大陆就会从这里向两侧裂开,大陆块体被地幔对流携运,留下了大陆之间的破裂和延伸区,成为新的大洋,随着玄武岩浆在对流上升流之上喷出,大洋的面积增大,在对流下降处,玄武岩被转换为榴辉岩并下沉入地幔,为前进的大陆让出位置,并在深处熔融而成玄武岩质岩浆,重新在对流上升处升起,完成对流循环。
魏格纳等将大陆看成是主动的因素,认为“大陆本身是把坚硬的地幔推开而前进”的;霍姆斯则引入了像在传送带上那样被携运的被动大陆的概念。霍姆斯的假说后来发展成海底扩张假说和地幔对流说。
1.6海底扩张说:
19世纪70年代,通过英国“挑战者”号调查船的环球考察,已知道北大西洋中部有一条海底山系。1925-1927年间,通过德国“流星号”的回声探测,确定了整个大西洋纵列着一条长达17000km的大洋脊,由于它正好绵延于大西洋的中部,因而,常称之为大洋中脊。20世纪50年代,通过对洋底的勘测进一步发现:世界各大洋都有大洋脊存在,一般都位于大洋中部,并比以前设想的更接近于连续,洋中脊下面曾发生过某种上涌;大洋盆的年龄比较年轻,大洋盆中的沉积也比以前所假定的少得多。原有的大地构造学说未能对大洋底的这些构造现象做出预测,也不能给出确切解释。
20世纪60年代初,一些学者提出,大洋中脊的高热流有可能用地幔中的上升对流来说明,这样也可解释大洋脊的拉张性质。其中,美国地质学家赫斯(Hess,1962)和迪茨(Dietz,1961)把对流方案发展,提出了海底扩张的概念。迪茨1961年的论文首先提出了洋底扩张这一名词,但是,首创海底扩张说的还是赫斯(就连迪茨本人也承认这一点),虽然赫斯的论文“大洋盆的历史”1962年才发表。
海底扩张说圆满地解释了大洋的主要地壳层(大洋层3)的厚度均一性、洋底年龄及洋脊上沉积物超复等当时难以理解的地质问题。赫斯认为,“大洋层3”底部代表现代的或过去的500℃等温面。在洋中脊处,随地幔对流涌出的橄榄岩和水通过这个等温面时发生作用产生蛇纹岩,形成新洋壳;在远离洋中脊的地方,500℃等温面已下降到较深位置,已有的蛇纹岩不会转变成橄榄岩;由于缺乏水,未蛇纹岩化的橄榄岩也不会转变成蛇纹岩。这样,“大洋层3”就基本保持了它们在洋中脊处形成时的厚度。按照海底扩张说,如果对流的运动速度为1-2cm/a,洋底便可每200Ma或300Ma完全更新一次。这可以解释洋底的年龄为什么比较年轻,洋底的沉积物厚度为何较小。
迪茨的模式与赫斯的模式相似。但迪茨认为,洋壳是玄武岩质的辉长岩,上地幔则为榴辉岩。玄武岩在高压下变为榴辉岩的地方就是莫霍面。另外,迪茨还把地球表面至70KM深处的层位叫坚硬的岩石圈,试图把它作为一个重要的力学单元,并认为,在岩石圈的下面有一个软层,岩石圈在它上面能够比较自由地活动。实际上,后来的板块构造设想就是由此萌芽的。……
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