板块构造把地球移动地壳之谜拼凑在一起

由:Patrick j . Kiger|

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板块边界天文台,2004年由UNAVCO(由国家科学基金会和美国国家航空航天局)的网络Earth-measuring仪器,安装了1100多个GPS站在北美,包括这一个在阿拉斯加的德纳里峰,监测了太平洋板块和北美板块。国家公园管理局

早在1911年,一位德国气象学家和地球物理学家阿尔弗雷德韦格纳当时他正在一所大学的图书馆做研究,突然发现了一篇科学论文,列出了大西洋两岸发现的相同植物和动物的古老化石。这让韦格纳开始思考,同样的生物体是如何在相隔数千英里的水域中进化的。一些科学家认为土地的桥梁曾经存在于这些地方之间。但韦格纳在研究了非洲和南美洲海岸线的地图后,产生了不同的想法。如果这些大陆曾经存在过会怎么样呢连接在一起,然后分开,作为一个仍在进行的过程的一部分?

从这个灵感,韦格纳提出了他的大陆漂移理论,在当时广泛的嘲笑是荒谬的。然而,到了20世纪50年代和60年代,科学家们开始思考韦格纳可能已经发现了一些东西,而那些地壳正在缓慢地移动这一过程不仅解释了行星的许多特征,而且可能有助于地球上的生命。

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板块构造理论

板块构造论是地壳和上地幔组成的理论吗大量的主要和次要板块它们紧密地结合在一起,但却在不断地运动,有时彼此靠近,有时又分开。

这种运动被称为板块运动或构造移动,它已经持续了很长很长时间。一个约翰霍普金斯大学的研究人员进行了这项研究该研究在科学杂志《自然》(Nature) 2019年8月发表,得出结论称,板块构造始于约25亿年前,此后逐渐发展。

“地球是一个大型热机,”雷Russo弗罗里达大学(University of Florida)地质学副教授、板块构造学专家通过电子邮件解释道。“行星吸积、引力压缩和放射性衰变留下的热量被困在地球内部。因为热量从温暖的地区流向寒冷的地区,地球内部的热量倾向于流向寒冷的表面。这种热量从地球内部深处到达地表的最有效方式是对流。所以,在很大程度上,热的地幔物质上升取代了地球表面的冷的地幔物质。

“冷物质本质上是地球的刚性板块,”鲁索继续说。“随着冷却,这些板块的密度变得越来越大,最终它们的密度达到了足以沉入地幔的程度,在全球范围内冷却地球并搅动地幔。简而言之,这就是板块构造学。”

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这张地图显示了世界上有名的构造板块,并说明了它们的运动模式。
维基共享(4.0 CC冲锋队

板块移动非常非常缓慢——平均速度是每年0.6英寸(1.5厘米),尽管科学家们已经知道了不同的意见运动是减慢还是增加。

板块沿其边界相互作用三种不同的方式

  • 当两个板块相互远离时,就会产生一个不同的边界在这个地区,地震很常见,炽热的岩浆或熔融岩石从地幔上升到地表,形成新的地壳。
  • 相反,在两个板块结合的地方,a汇聚边界发生。板块在这些地方的冲击会导致边缘弯曲并向上推,形成山脉,或者弯曲,在海底形成深海沟。火山链通常与边界平行形成。汇聚的边界创造了大陆地壳,但也破坏了作为海底一部分的地壳。
  • 在一个变换板块边界在美国,两个盘子会彼此滑动。沿变形板块边界的地壳会破裂,但与其他两种类型的边界不同,它不会产生任何新的地壳。沿着这些断层发生地震是很常见的。

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火山的形成

正如鲁索所解释的,板块构造深刻地影响着我们整个地球及其所有的自然过程。一个重要的原因是板块的运动导致了火山——基本上是地壳的断裂,作为热和熔岩的喷口——它们的喷发不断地重新浮出占地球表面72%的海洋盆地。同样重要的是,与构造板块运动相关的火山活动导致较轻、密度较低的矿物从地幔中较重、密度较高的矿物中分离出来。“这些轻矿物的积累导致了我们赖以生存的大陆的发展和增长,”鲁索说。

构造板块运动也以多种方式帮助创造了地球上生命存在的条件。例如,它导致了热火山岩与海洋中的水的相互作用,而从这些岩石中浸出的离子是控制海洋盐度的因素。“生命在海洋中进化,在这种离子丰富的水中存在,例如,人类的血液盐度相当于海水的盐度作为一个直接的结果,”罗素说。此外,由板块构造引发的火山活动也有助于创造肥沃的土壤,使植物生长,并产生食物和氧气,维持人类和大型动物的生命,他指出。

通过重新排列大陆和海洋盆地的结构,板块构造也影响着地球的气候。“例如,目前海洋盆地的形状不断地向极地地区提供温暖的赤道水,防止地球在赤道和两极之间产生非常极端的表面温度,”鲁索说。

由构造形成的山脉也是地球上最重要的二氧化碳汇,通过形成新的矿物质帮助降低大气中的二氧化碳水平。这一过程会随着温度的变化而增加或减少,使山脉成为一个巨大的恒温器。

大陆块体的逐渐移动也起到了重要作用生物进化.“物种形成新物种的发展——发生在一个单一的植物或动物分为两组,不再生育联系,,例如,经常发生当一个超大陆分割和新海洋盆地形式之间的碎片大陆,“Russo说。

所有这些都可能使阿尔弗雷德·魏格纳——他死于1930年,当他成为在暴风雪中迷失在格陵兰岛的一次探险中——感觉终于被证明是正确的。

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