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新生代板块

1968 年 5 月,法国拉蒙特观测所的地质学家格扎维埃·勒皮雄(X.Lepichon),在《地球物理学研究》杂志上发表了一篇论文,系统地提出了全球板块构造学说。勒皮雄认为,地球表面是由太平洋板块、亚欧板块、印度洋板块、非洲板块、美洲板块和南极洲板块衔接而成的,这六大板块经过近 2 亿年的运动,才到达今天的位置。与勒皮雄几乎同步,也是在1968 年,剑桥大学的麦肯齐(D.P.Mckenzin)和派克(R.L.Parker),普林斯顿大学的摩根(W.J.Morgan)等人,也不约而同地论述了板块构造学说。

板块构造,又叫全球大地构造。板块指岩石圈板块,包括整个地壳和莫霍面以下的上地幔顶部,即地壳和软流圈以上的地幔顶部。板块构造学说认为,岩石圈的构造单元是板块,地球表面覆盖着不变形且坚固的板块(地壳),由于地幔的对流,板块在洋中脊分离、扩大,在俯冲带和地缝合线处下冲、消失。大陆只是传送带上的“乘客”。板块构造学说的提出与完善,使得许多被视为不解之谜的地球活动,大多得到了解释。

由于大规模的水平运动,板块可以产生、生长、消亡,而且这种变化,可以定量预测。20 世纪 70 年代以来,地球观测证实,板块确实在以每年 1 厘米到 10 厘米的速度移动。

在地质学的概念中,距今约 5.7 亿年至 2.3 亿年,为古生代;距今约 2.5 亿年至 6500 万年,为中生代;距今约 6500 万年,为新生代。新生代,是地球历史上最新的一个地质时代。

格扎维埃·勒皮雄(X.Lepichon)

根据珠穆朗玛峰地区几万米厚的地层剖面及其中所含的化石分析,在经历了晚元古代大冰期考验的地球,气候变得越来越暖和,喜马拉雅古海里阳光充足,气候炎热,演化出了珊瑚、海百合、鹦鹉螺等不少生物,到古生代末,古海里已出现旋齿鲨等大型鱼类。

从约 2.5 亿年前开始的中生代,古海里的生物更繁盛。只是到了中生代中期,地壳运动强烈起来,火山激烈喷发,海相和陆相沉积相同,环境比较动荡。

新生代肇始,古中国和古印度尚为古地中海所隔;古土耳其和古波斯还是古地中海中的岛屿;红海尚未形成,古阿拉伯半岛是古非洲的一角;古南美洲和古北美洲相距遥远;而古北美洲与古欧亚大陆接近,时或相连。

距今约 5300 万年到 3650 万年的始新世,印度洋板块与亚欧板块发生了影响深远的大碰撞。印度洋板块从南半球脱缰北移,撞到了亚欧板块上,终于使喜马拉雅山脉从海底正式隆起。横空出世的喜马拉雅山脉,以欲上九天揽月的势头,逐渐拔地而起,成为地球上最年轻、最高大的山脉。

世界六大板块分布图

始新世以来的喜马拉雅运动,以喜马拉雅山南北两大断裂带为界,强烈地挤压和不均匀抬升,而南侧则大幅相应沉降,终于使喜马拉雅山南部翘起,形成中部段最高峻的地形。而珠穆朗玛峰,也跟着喜马拉雅运动作用步步升高,特别是在喜马拉雅运动第四期,更加快上升,断块翘起,脱颖而出,成为现在这样的巨大角峰体,耸立在地球之巅。

板块构造学说,是在大陆漂移学说和海底扩张学说的理论基础上,又根据大量的海洋地质、地球物理、海底地貌等资料,经过综合分析而提出的学说。因此,大陆漂移说、海底扩张说和板块构造说,也被称为全球大地构造理论发展的“三部曲”。板块构造理论是地球科学的基石,与量子力学、相对论、分子生物学一起,被誉为 20 世纪自然科学四大奠基性理论。

地球的岩石圈不是一整块,而是被地壳的生长边界海岭和转换断层,以及被地壳的消亡边界海沟和造山带、地缝合线等一些构造带分割成许多构造单元,这些构造单元叫作板块。全球的岩石圈分为六大板块,其中太平洋板块几乎完全是海洋,其余五大板块都有大块陆地和大面积海洋。大板块还可划分成若干次一级的小板块,板块之间为俯冲、碰撞带,中洋脊,以及转换断层等活动带。地球表面的运动主要由板块之间的断层活动来完成,而板块边界之间宽阔的块体变形很小,在全球尺度上可以忽略不计。随着软流层的运动,各个板块也会发生相应的水平运动。据地质学家估计,大板块每年可以移动 1~10 厘米。这个速度虽然很小,但经过亿万年后,地球的海陆面貌就会发生巨大的变化:当两个板块逐渐分离时,在分离处即可出现新的凹地或海洋。当两个大板块相互靠拢并发生碰撞时,碰撞合拢的地方就会被挤压出高大险峻的山脉。

科学界的一种说法是,距今约 2.25 亿年到 7000 万年,印度洋板块的海洋型地壳开始俯冲到亚欧板块之下,整个西藏南部地区地壳逐渐抬升。板块运动使得分离出来的印度洋板块以较快的速度向北移动、挤压,其北部发生了强烈的褶皱断裂和抬升,促使昆仑山和可可西里地区隆升为陆地。强烈的水平挤压和陆内俯冲,形成了喜马拉雅和冈底斯山脉。

随着印度洋板块继续向北插入古洋壳下,并推动着洋壳不断发生断裂,特提斯海北部再次进入构造活跃期,北羌塘地区、喀喇昆仑山、唐古拉山、横断山脉脱离了海浸。此时,印度洋板块和欧亚大陆全面碰撞接触,中国西部普遍发生强烈的构造变形,并产生构造变动与岩浆活动,挤压加剧,引起古地理—古构造景观的根本变化,造成特提斯海的关闭,青藏地区成为陆地,从而转为剥蚀区。喜马拉雅山,就是在南面的印度洋板块向北面的亚欧板块碰撞、挤压、作用、反作用过程中孕育而生的。

发生于印度次大陆与欧亚大陆之间的弧—陆、陆—陆碰撞行为,分为初始碰撞、主碰撞和后碰撞三个阶段,各个阶段的作用过程不一样,都持续很长一段时间。在综合分析古地磁、地层学、古生物学以及岩石学资料后,中国科学家们认为,印度板块和欧亚大陆之间的初始碰撞阶段,可能开始于白垩纪晚期,大约在距今 7000 万年至 6500 万年。

近年来,中国科学家在珠穆朗玛地区定日一带考察,对那里的海相白垩系—古近系沉积演化、Sr和C同位素的变化等进行研究,认为印度—亚洲大陆碰撞的启动时间,最有可能在 6500 万年前。

中国科学院海洋研究所孙卫东研究员课题组认为,在约 5300 万年前,印度板块、澳大利亚板块均与欧亚板块发生了硬碰撞

从与碰撞事件有关的岩石学和构造变形响应事件出发,科学家们提出,两大板块的主碰撞期,出现在距今 5500 万年至 5000 万年前后。而印度次大陆和欧亚大陆之间的陆—陆碰撞行为,结束于 4500 万年至3500 万年前。随后,两大陆转为强烈的陆内汇聚时期。

中国科学院海洋研究所研究员孙卫东的课题组于 2020 年在《科学通报》(Science Bulletin)上在线发表的论文认为,约 5300 万年前,印度板块与澳大利亚板块几乎同时与欧亚板块发生硬碰撞,在形成青藏高原的同时,引发太平洋板块向西北俯冲,漂移速率大幅度降低。距今约 1 亿至 5300 万年,印度板块、澳大利亚板块和太平洋板块均向北漂移。此时,太平洋板块向北俯冲,与澳大利亚板块之间藕断丝连,构造关系类似现今的印度板块与澳大利亚板块。此时,太平洋板块向北漂移未受到阻挡,形成了一个巨大杠杆,导致太平洋板块运动方向改变,发生新的俯冲。这一发现支持了“岩浆引擎”假说,即老的洋盆碰撞闭合导致相邻洋盆新的板块俯冲,这正是板块构造体制得以持续数十亿年的关键。该板块俯冲起始机制为完善板块构造理论提供了重要制约。 XKOLNDmcMgm+yeFvxjSa/3oaQZCJkcbI4G8tfFgjy4m+M05XrRwRFepx5QmRmmoT

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