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1705411468 科学家还不清楚岩石圈板块为什么会运动。一个合理的理论解释是,有来自地球内部的热力和受热的物质通过对流作用上升,从而进入到特定的地壳软弱带。这些软弱带就是板块分裂的源头。然后,冷却的物质下沉到俯冲带。板块被认为以这种方式开始运动。强有力的证据表明,在2.25亿年前,整个大陆地壳是连接成一个超级大陆的。后来,它由于洋底开始扩展而分裂成许多板块。分裂作用来自如今大西洋的扩展。图3.4表示了大陆漂移的四个阶段。
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1705411473 图 3.4 过去2.25亿年中板块运动的重建。泛大陆的北、南部分分别被称为劳亚古陆和冈瓦纳古陆。大约2.25亿年以前,各个大陆曾连接成一个巨大的陆块。在它们分裂开以后,各大陆逐渐移动到它们如今的位置。请注意印度大陆是怎样从南极洲脱离,以及同欧亚陆块碰撞的。喜马拉雅山脉形成在板块交界带。
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1705411475 资料来源:American Petroleum Institute.
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1705411480 图 3.5 (a)世界主要岩石圈板块,箭头指示板块运动的方向。(b)板块从离散边界向汇聚边界运动。
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1705411482 来自软流层的物质沿着大西洋中间的裂缝上升,导致海底不断扩展。如今大西洋在赤道的宽度是6920千米。科学家曾估算,如果海底以每年略小于2.5厘米的速度分裂,人们可以计算出,大陆确实是在大约2.25亿年前开始分裂。注意图3.5(a)和图3.6,构成大西洋的中脊线是如何与南、北美东岸以及欧洲和非洲西岸平行的。
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1705411487 图 3.6 美国国家海洋与大气管理局编绘的一幅精确的北大西洋洋底地图。该图利用了卫星观测的重力测量数据。洋底的轮廓是造成大陆和洋盆形态的动力作用的证据。(© David T. Sandwell, 1995. Scripps Institution of Oceanography)
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1705411489 板块彼此分离开的边界称为离散型板块边界。在一个板块同另一个板块之间发生水平滑动的地带产生转换型边界。而两个板块彼此相向运动的地带则产生汇聚边界(图3.5[b])。有时,岩石圈板块运动时会发生碰撞。在板块交会处所产生的压力能引发地震(earthquake)。地震在多年的活动期里改变着地貌的外形和特征。图3.7表示近期近地表地震的位置,将本图与图3.5(a)对比,可以看出最大的地震活动区位于板块的边界。
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1705411491 加利福尼亚著名的圣安地列斯断层是分割北美和太平洋两大岩石圈板块的一条长裂缝的一部分。当交界带的张力或挤压力变得非常巨大,以致只有发生一次地壳运动才能释放这种压力时,地震便沿着断层(fault,岩石中曾经沿之发生运动的断裂)发生。
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1705411493 虽然人们已经有了关于地震带的系统知识,但是普遍忽略它的危险仍然是一种疑难文化现象(见第71页开始的关于地壳运动的内容)。每年有成百甚至成千的伤亡来源于对地震准备不足。在一些人口高度稠密区,毁灭性地震发生的机率很高。图3.7所表示的地震分布显示,日本、菲律宾、东南亚部分地区以及美洲西缘的人口稠密区都有潜在的地震危险。
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1705411498 图 3.7 年轻火山和地震震中的位置。注意与图3.5(a)所揭示的情况进行对比,它们集中在岩石圈板块的边缘。最重要的地震集中带是环太平洋带。它环绕着太平洋周边,通常称为“太平洋火圈”。火山也能形成于板块的中部。例如,夏威夷火山群就位于太平洋板块的中部。
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1705411500 资料来源:Map plotted by the Environmental Data and Information Service of NOAA; earthquakes from U.S. Coastand Geodetic Survey.
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1705411502 岩石圈板块汇聚运动的结果是形成深海沟和大陆尺度的山脉,以及发生地震。大陆地壳是由比大洋地壳轻的岩石构成的。在不同类型地壳板块边缘的汇聚处,密度大而厚度小的大洋地壳往往向下挤入软流层。深海沟就形成在洋底的这种汇聚边界。这种类型的碰撞称为俯冲(subduction,图3.8)。图3.5(a)标示了全世界的俯冲带。
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1705411507 图 3.8 俯冲作用。当板块碰撞时,密度较大的大洋地壳通常挤插到较轻的大陆地壳的下部。图3.5(a)标示了世界上的俯冲带。
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1705411509 太平洋的大部分都下伏着一个板块。它像其他板块一样在不断地推挤着别的板块,并被别的板块所推挤。在相邻板块上的大陆地壳被挤压、抬升,发生破裂,产生了一条环太平洋的活动火山带,有时称为“太平洋火圈”。1980年华盛顿州圣海伦斯火山(Mount St. Helens)的剧烈喷发,就是沿太平洋火圈火山持续活动的实例。近年来,有许多破坏性地震沿着圣安地列斯断层发生。这些地震的震中(震源正上方的地面对应的一个点)都位于断层上。最近一次——2003年12月发生的强烈地震就对加利福尼亚州的帕索罗布尔斯(Paso Robles)造成了重大的破坏。
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1705411511 板块交汇带不仅仅是岩石圈再调整的敏感地带。当岩石圈板块发生运动时,地壳发生破裂或者破碎为成千上万的碎块。有些裂口薄弱到一定程度而成为热点(hot spot),也就是由于熔融物质上升而引起火山喷发的地区。熔融物质可能从火山中喷发而出,或者从裂口中涌出。稍后我们在讨论地球构造力时还将回到火山活动上来。
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1705411513 地理学与生活(插图第11版) [:1705409603]
1705411514 3.4 构造力
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1705411516 地壳因导致板块运动的持续力量而改变。产生于地壳内部的构造力形成并改变着地壳的形状。构造力(tectonic force)有两种类型,即地壳运动和火山作用。地壳运动(diastrophism)是一种巨大的压力,作用于板块,使岩石发生褶皱、扭曲(twisting)、挠曲、破裂或者压缩岩石。火山作用(volcanism)就是将炙热的物质运移或者搬运到地球表面的力量。当大陆上的特定地点遭受到地壳运动或者火山作用时,所发生的变化可能简单到岩石的弯曲和破裂,也可能激烈到使熔岩在圣海伦斯火山口或山坡处喷发。
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