1槽臺運動到大陸漂移CONTENTS第13章現(xiàn)代地學(xué)海底擴張到板塊學(xué)說213.1課程標(biāo)準

1.知識目標(biāo)了解霍爾（美國）、修斯（奧地利）、魏格納（德國）在地學(xué)中創(chuàng)新成果。了解地槽地臺的概念和區(qū)別。理解大陸漂移說的基本觀點。理解大陸漂移說運動的動力。2.能力目標(biāo)具備初步批判性思維能力。3.素質(zhì)目標(biāo)弘揚科學(xué)家精神，博學(xué)德清，鼎新致用。第一節(jié)槽臺運動到大陸漂移

霍爾（1811-1898）

一、槽臺學(xué)說

基本觀點：地槽早期強烈凹陷，形成海槽；晚期強烈回返，形成山脈，伴隨強烈的巖漿活動和區(qū)域變質(zhì)作用。

1.活動的地槽區(qū)

地球表層有海洋和陸地；有山脈和盆地，它們是如何形成的？首先理性回答這個問題的人是美國地質(zhì)學(xué)家霍爾。1859年，霍爾在《北美大陸的地質(zhì)歷史》中提出了地槽說。

地槽是地殼上巨大而狹長的或盆地狀的沉積很深厚的活動地帶

。

地槽運動示意圖

2.穩(wěn)定的地臺區(qū)發(fā)現(xiàn)有些地槽區(qū)域具有雙層結(jié)構(gòu)，即下層為褶皺基底，上層為沉積蓋層。蓋層又是如何形成的？首先回答這個問題的人是奧地利地質(zhì)學(xué)家修斯。1885年修斯在《地球的面貌》中提出了地臺說。

地臺是大陸上自形成以后再未遭受強烈褶皺的穩(wěn)定地區(qū)。

休斯

基本觀點：早期地槽結(jié)晶基底緩慢下降，接受沉積；晚期緩慢上升，成為陸地。巖漿活動和區(qū)域變質(zhì)作用較弱。

地臺運動剖面示意圖

3.存在問題由于地臺是在地槽的基礎(chǔ)上演變而來的，人們把地槽說和地臺說統(tǒng)稱為槽臺說。

槽臺說認為地殼運動的主要形式是升降運動，山脈的位置始終沒有大的變動，水平運動則是派生或次要的。這種認識具有片面性。

比如，在南極洲發(fā)現(xiàn)了大煤田，煤炭儲量約為5000億噸，這個問題用槽臺說如何解釋？

首先解釋這個問題的人是德國氣象學(xué)家魏格納，他用大陸漂移的觀點回答了這個問題。大陸漂移說后來成為板塊理論的第一步曲。南極洲礦產(chǎn)分布圖二、大陸漂移說1915年德國學(xué)者魏格納出版了《海陸的起源》，提出了大陸漂移說，用地殼的水平運動來解釋地貌和礦產(chǎn)等地質(zhì)現(xiàn)象的形成問題。

?大陸由較輕的剛性硅鋁層組成，它漂浮在較重的粘性硅鎂層之上。

?石炭紀～二疊紀(距今355-250Ma)，全球只有一個統(tǒng)一大陸（泛大陸）和一個統(tǒng)一海洋（泛大洋）。

?三疊紀(距今250-200Ma)，泛大陸開始分裂和漂移，最后轉(zhuǎn)變成現(xiàn)今的海陸分布態(tài)勢。

?大陸漂移的趨向，一是離極運動；二是向西漂移。

（一）基本觀點

（二）證據(jù)

1.地形

大西洋兩岸的地形，好像一張撕成兩半的報紙。把它們重新拼合后，被撕開的一行行文字都能重新拼合起來。1965年美國的布拉德等人用900米等深線作為拼合線，拼合后的誤差小于1%。

大西洋兩岸的地形，好像一張撕成兩半的報紙2.古生物

南半球的幾個大陸（南美洲、非洲南部，澳大利亞、印度、馬達加斯加等）在石炭紀的爬行動物中，有64%的種是共同的。到了三疊紀時，爬行動物中共同的種已經(jīng)下降到34%。一種生活在二疊紀時期的叫做舌羊齒的植物群，對于南半球的幾個大陸來說是共同的；而在世界其他地方?jīng)]有。證明二疊紀時，這幾個大陸是相連的。

南半球幾個大陸漂移前的古生物分布示意圖

3.古氣候

石炭紀~二疊紀時，南半球的幾個大陸雖然現(xiàn)在互不相連，但發(fā)現(xiàn)有廣泛的冰川活動遺跡——冰磧物。魏格納認為，南半球各大陸原來都位于南極洲附近，發(fā)育冰磧物；后來漂移到現(xiàn)在的位置。

南半球幾個大陸漂移前后示意圖冰磧物

4.地質(zhì)

在巴西北部海岸附近，不僅出露有20億年前的片麻巖體，而且還出露有4～6億年的褶皺帶及分界線，這同西非加納一帶二者的巖石構(gòu)造及其分界線是對應(yīng)一致的；

非洲南部從東到西分布著二疊紀的開普山脈，它的向西延伸部分可以在南美洲阿根廷的南部找到。

大西洋兩岸地質(zhì)構(gòu)造延伸示意圖

5.動力模式

向西漂移是由于月球的引潮力引起。向赤道漂移是由于地球自轉(zhuǎn)速度變慢導(dǎo)致的離極力引起。認為地球自轉(zhuǎn)遵守角動量守恒定律：

C=ωmr2

C為常量，ω為地球自轉(zhuǎn)的角速度；r為轉(zhuǎn)動半徑研究表明，地球自形成以來，自轉(zhuǎn)速度ω不斷變慢，則r變大，赤道的r最大。

東漢王充的《論衡》所述“濤之起也，隨月盛衰”。意思是潮汐的漲落是隨著月亮的圓缺而變化的?，F(xiàn)在認為月球的引潮力是形成潮汐的主因。月球引起潮汐示意圖

地球自西向東自轉(zhuǎn)，硅鋁層就像潮水一樣向西漂移。利用蛤類的年輪，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)4億多年前的泥盆紀，地球的自轉(zhuǎn)速度大約每一年有420天。

（三）存在問題

1926年，英國著名地球物理學(xué)家杰弗里斯根據(jù)地球緯度變化資料計算出硅鋁層底部的粘度遠遠大于漂移所需要的粘度，認為硅鋁層在硅鎂層之上漂浮運動是不可能的。大西洋最窄處的寬度是2400km。計算表明，離極力要使地殼移動1弧度（約111km）需要30億年；而潮汐力對于驅(qū)動大陸漂移來說，更是小的不可能。

杰弗里斯通過實驗和計算，否定了大陸漂移說的動力模式。1930年魏格納在格陵蘭考察時遭雪崩不幸遇難，從此大陸漂移說便銷聲匿跡了。

科學(xué)回答大陸漂移說動力問題的人是美國地質(zhì)學(xué)家赫斯。思考與練習(xí)

1.霍爾（美國）、修斯（奧地利）、魏格納（德國）在地學(xué)中有何創(chuàng)新成果？

2.解釋地槽、地臺的概念。

3.簡答大陸漂移說的基本觀點。

4.大陸漂移說運動的動力是什么？1槽臺運動到大陸漂移CONTENTS第13章現(xiàn)代地學(xué)海底擴張到板塊學(xué)說213.2課程標(biāo)準

1.知識目標(biāo)了解赫斯（美國）、勒比雄（法國）、威爾遜（加拿大）在現(xiàn)代地學(xué)中的創(chuàng)新成果。

理解海底擴張說的基本觀點；理解板塊邊界的劃分；理解板塊構(gòu)造的演化過程。

2.能力目標(biāo)具備初步批判性思維能力。3.素質(zhì)目標(biāo)弘揚科學(xué)家精神，博學(xué)德清，鼎新致用。第二節(jié)海底擴張說

一、海底擴張說

1960年美國普林斯頓大學(xué)的赫斯(1906—1969)教授發(fā)表了《海洋盆地歷史》報告，提出了海底擴張說。

赫斯發(fā)現(xiàn)，海底的平頂山，離洋中脊近的較為年輕，山頂離海面較近；離洋中脊遠的，地質(zhì)年代較久遠，山頂離海面較遠(深)，用海底擴張能解釋這種現(xiàn)象。用“海底擴張”說能夠解釋地殼的水平運動，被人們一度冷落的“大陸漂移”學(xué)說又重新受到人們的重視。赫斯(1906—1969)（一）基本觀點

1.全球規(guī)模的洋脊系是洋殼生長的地方

地幔物質(zhì)由洋脊軸部裂縫涌出，冷凝成為新洋殼。

后形成的洋殼將先形成的洋殼從洋脊軸部依次向兩側(cè)推開，形成最新的洋殼。

海底洋殼的年齡隨著與洋脊軸距離的增加而增大。海底擴張示意圖

2.海底并不是無限擴張的

當(dāng)洋殼到達海溝時，就俯沖下沉熔融，重返軟流圈。因此，海溝俯沖帶又稱為消減帶。

海底洋殼每隔2～3億年完全更新一次。由于生長和消亡并存，認為擴張速率與消減速率相等，二者互相補償，地球的總體積或海盆的總?cè)莘e基本不變。

3.海底擴張起因于地幔對流熱的巖漿從洋中脊涌出，向海溝推擠，在消減帶回熔，這就形成了地幔對流。地幔對流是海底擴張的驅(qū)動力。板塊俯沖模式示意圖地幔對流模式圖（二）證據(jù)

1.海底地形聲吶技術(shù)發(fā)現(xiàn)了海底有海溝、島??；大洋中脊、轉(zhuǎn)換斷層等地貌。海底洋中脊、轉(zhuǎn)換斷層分布圖海底海溝、島弧分布圖潛艇探測器示意圖2.海底年齡洋脊軸部巖石年齡新，愈向外愈老，最老的地層不超過三疊紀(距今250-200Ma)。3.轉(zhuǎn)換斷層整個海底，褶皺并不顯著，斷裂卻十分發(fā)育。它常常把洋脊、島弧、海溝、和海底地磁條帶錯開。過去都把它視為一般的平推斷層，1965年威爾遜命名為轉(zhuǎn)換斷層。轉(zhuǎn)換斷層形成模式示意圖4.海底磁異常三大洋底磁異常具有明顯的共同特征，即正負磁異常條帶相間排列，與洋脊平行，并以洋脊為軸兩邊對稱。認為這是高溫的地幔物質(zhì)從洋脊軸部涌出形成新海底冷卻時，溫度降到居里點溫度以下被地球磁場磁化的結(jié)果。

（三）存在問題

認為擴張速率與消減速率相等，二者互相補償，地球的總體積或海盆的總?cè)莘e基本不變。

事實上，海陸的面積是隨著地質(zhì)年代的增長而不斷變化的。對這一問題的深入研究，誕生了板塊構(gòu)造說。洋底磁異常剖面示意圖海陸面積此消彼長示意圖二、板塊構(gòu)造說

1968年法國地球物理學(xué)家勒比雄（1937—）在地球物理學(xué)研究雜志上發(fā)表了《全球板塊運動模式》一文，文中保留了前面理論的精華部分，拋棄了糟粕部分，提出了全球性的板塊構(gòu)造說。

巖石圈(厚度60–120km)并非是整體一塊，它被許多活動帶分割成大大小小的塊體，這些塊體就是的板塊。全球可劃分為六個大板塊。（一）基本觀點

1.板塊的劃分——六大塊六大板塊平面示意圖

勒比雄地球內(nèi)部圈層結(jié)構(gòu)示意圖

2.板塊的邊界——三類型

（1）拉張型邊界

又稱離散型邊界，主要以大洋中脊、海嶺為代表。

它是巖石圈板塊的生長場所，也是海底擴張的中心地帶。其主要特征是，巖石圈張裂，巖漿涌出，形成新的洋殼，并伴隨著高熱流值，和淺源地震。大陸裂谷也是拉張型邊界。

（2）

擠壓型邊界

又稱匯聚型邊界或者比尼奧夫帶。主要以海溝-島弧為代表，是板塊相向移動、擠壓、俯沖、消減的地帶。洋中脊拉張型邊界海溝--島弧擠壓型邊界

（3）剪切型邊界

又稱平錯型邊界或者轉(zhuǎn)換斷層邊界。在這種邊界上，既沒有板塊的新生，也沒有板塊的消亡，只是表現(xiàn)為板塊的平移和錯斷。

這種邊界以轉(zhuǎn)換斷層為特征。轉(zhuǎn)換斷層是一種水平錯動在兩端突然終止并改變?yōu)榱硗庖环N方向和構(gòu)造類型的斷層。轉(zhuǎn)換斷層剪切型邊界約翰遜平移斷層示意圖3.板塊的演化——六階段（威爾遜旋回）

（1）胚胎期

地?；罨?，引起大陸殼（巖石圈）的破裂，形成大陸裂谷。東非裂谷就是最著名的實例。

（2）幼年期地幔物質(zhì)上涌、溢出，巖石圈進一步破裂并開始出現(xiàn)洋中脊和狹窄的洋殼盆地。以紅海、亞丁灣為代表。胚胎期幼年期

（3）成年期

洋中脊的進一步延長和擴張，出現(xiàn)了成熟的大洋盆地（最窄處2400km）。大西洋是其典型代表。

（4）衰退期

隨著海底擴張的進行，洋盆一側(cè)或者兩側(cè)開始出現(xiàn)了海溝，俯沖消減作用開始進行，主動大陸邊緣開始出現(xiàn)，洋盆面積開始縮小，兩側(cè)大陸相互靠近，太平洋(東西寬度19000km)即處于這個階段。成年期衰退期（5）殘余期

隨著俯沖消減作用的進行，兩側(cè)大陸相互靠近，其間僅殘留一個狹窄的海盆，地中海即處于這個階段。

（6）消亡期

最后兩側(cè)大陸直接碰撞拼合，海域完全消失，轉(zhuǎn)化為高峻山系。橫亙歐亞大陸的阿爾卑斯-喜馬拉雅山脈就是最好的代表，它是歐亞板塊與印度板塊碰撞接觸的地帶，是一條很長的地縫合線