無論是“山無棱,天地合,乃敢與君絕”的海誓山盟,還是“今人不見古時月,今月曾經(jīng)照古人”的感慨與思索,都表達出人們認(rèn)為世間的山川、湖海與巖石都貌似亙古不變。事實上,與動植物等生命體不斷進化一樣,在地球幾十億年的演化過程中,海洋、大陸、山川、湖泊和巖石等同樣經(jīng)歷著分分合合與循環(huán)往復(fù),世間萬物的變化始終存在。
地球在約46億年前形成,地殼、地幔和地核構(gòu)成地球的3個重要圈層。產(chǎn)生于20世紀(jì)60年代的現(xiàn)代地球科學(xué)理論——板塊構(gòu)造理論認(rèn)為,地球表層(巖石圈)是由厚度大約為100~150千米的巨大板塊構(gòu)成,全球巖石圈可分成六大板塊,包括:太平洋板塊、印度洋板塊、美洲板塊、非洲板塊、南極洲板塊和亞歐板塊。無論是海洋還是大陸所在的板塊,其所在位置的巖石圈就像木塊漂浮在水中一樣,存在于軟流圈之上,洋陸是人們看到的地理現(xiàn)象,板塊才是其基底或本質(zhì)。
地球地質(zhì)構(gòu)造示意圖
根據(jù)科學(xué)家的研究,地球的六大板塊不是固定的,它們在地幔對流、俯沖拖曳等動力作用下進行運動。原因是地球存在著熾熱不均的圈層,形成流動的力量,當(dāng)圈層在垂向上趨于相對成型而出現(xiàn)板塊構(gòu)造后,板塊運動就出現(xiàn)了。所以,現(xiàn)今的六大板塊是在以往板塊基礎(chǔ)上活動而來,也將繼續(xù)活動下去。
海洋、大陸在緩慢運動著,那巖石又會怎樣呢?
沉積巖、巖漿巖和變質(zhì)巖是地球上的三大類巖石。沉積巖是已有的任何一類巖石,經(jīng)風(fēng)吹日曬、剝離原地、水或風(fēng)或重力等搬運和沉積作用而形成;巖漿巖是地球軟流圈的巖漿在內(nèi)外壓力差下,沿著巖石圈的薄弱地帶而上涌,其中噴發(fā)到地表而迅速冷卻的稱之為火山巖,如玄武巖,未噴發(fā)出來就冷卻成巖的為侵入巖,如花崗巖;變質(zhì)巖是已有任何一種巖石在一定的溫度和壓力下發(fā)生變質(zhì)作用而形成的,如大理巖。
人們時常用“花崗巖腦袋”來形容一個人冥頑不化。其實,花崗巖不是一成不變的。巖石生成和種類改變的循環(huán)過程分為3步,與板塊運動密切相關(guān)。
第一步:各類巖石在重力作用下,經(jīng)水流由高及低搬運,在低洼處及最終于大洋盆地沉積下來,形成沉積巖。
第二步:當(dāng)沉積厚度加大或構(gòu)造作用加劇且溫壓條件合適時,一部分沉積巖會成為變質(zhì)巖;一部分大洋盆地的沉積巖會隨著板塊俯沖作用,與洋中脊處產(chǎn)生的巖漿巖一道進入俯沖帶,接受變質(zhì)作用形成變質(zhì)巖。
第三步:當(dāng)板塊俯沖到達一定程度則發(fā)生熔融作用成為巖漿,后續(xù)隨著巖漿作用上涌,在地下不同深度和地表冷卻后分別成為侵入巖和火山巖,統(tǒng)稱為巖漿巖,在此過程中部分還經(jīng)變質(zhì)作用成為變質(zhì)巖。
?地球的六大板塊不是固定的,它們在地幔對流、俯沖拖曳等動力作用下進行運動(供圖/渠洪杰)
經(jīng)構(gòu)造作用,上述3步形成的各類巖石若出露到地表,將會繼續(xù)重復(fù)這一過程。板塊運動不息,則巖石循環(huán)不止,并呈現(xiàn)出“你中有我、我中有你”的交錯。
盡管板塊構(gòu)造有旋回、山川大地與巖石有循環(huán),但這些相比人的壽命而言是如此緩慢,所以,人們才會將“從未停歇”的變化誤以為“亙古不變”。當(dāng)我們帶著地質(zhì)學(xué)的時間概念去看待地理與人文,不但會產(chǎn)生對自然的敬畏,還會在構(gòu)建休戚與共的命運共同體時增添一份友好。
?板塊作用下地球上三大類巖石的循環(huán)過程(供圖/渠洪杰)
東非大裂谷
大陸漂移和威爾遜旋回是與板塊構(gòu)造運動關(guān)聯(lián)極為緊密的兩個地質(zhì)學(xué)說。
大陸漂移學(xué)說是由德國氣象學(xué)家魏格納在1912年提出的一種假說,并在3年后出版的一部專著中加以發(fā)展和完善。
大陸漂移學(xué)說是解釋地球的地殼運動和海陸分布演變的學(xué)說。大陸彼此之間以及大陸相對于大洋盆地之間的大規(guī)模水平運動,稱為大陸漂移。該學(xué)說認(rèn)為,地球上所有大陸在中生代(距今2.52億~6600萬年)以前曾經(jīng)是統(tǒng)一的巨大陸塊,稱之為泛大陸或聯(lián)合古陸。在中生代時,大陸板塊開始分裂并漂移,逐漸到達現(xiàn)在的位置。
然而,這一假說在當(dāng)時被認(rèn)為是荒謬的。直到20世紀(jì)60年代,隨著地球科學(xué)的進步,大陸漂移學(xué)說才最終得到證實。
威爾遜旋回學(xué)說是人們?yōu)榱思o(jì)念加拿大地質(zhì)學(xué)家威爾遜而命名的地質(zhì)學(xué)說,是對大陸漂移學(xué)說的發(fā)展,更進一步說明板塊不僅在運動,而且有種“分久必合、合久必分”周而復(fù)始的現(xiàn)象。
具體來講,該學(xué)說是指大陸巖石圈在水平方向上彼此分離與拼合運動的全過程,即:大陸巖石圈因伸展作用而裂解,以裂谷為中心繼續(xù)伸展而成為洋中脊和大洋盆地,而后大洋板塊向周邊或兩側(cè)的大陸巖石圈下俯沖直至消亡,再后來位于大洋兩側(cè)的大陸可能繼續(xù)碰撞,出現(xiàn)大型的造山帶并逐漸構(gòu)成一個新的大陸。
據(jù)科學(xué)家研究,最近一次的超級大陸裂解始于2.37億年的早三疊世,當(dāng)時的統(tǒng)一大陸被稱為潘吉亞(Pangea)古陸,由羅迪尼亞(Rodinia)經(jīng)近5億多年裂解并聚合而來。經(jīng)過億萬年的構(gòu)造運動,潘吉亞裂解為現(xiàn)在的板塊或地理格局,而這一過程將持續(xù)下去。
按照威爾遜旋回學(xué)說的概念,未來2~3億年里,地球上的板塊構(gòu)造運動將有如下過程:東非大裂谷繼續(xù)伸展擴張,非洲大陸裂解,發(fā)展成如大西洋一般寬廣的海洋,但擴展到一定程度將會似太平洋一樣向兩側(cè)大陸之下俯沖,海洋規(guī)模縮??;隨著俯沖加劇,海洋會縮小至最終完全閉合而使兩個大陸碰撞,形成如喜馬拉雅山一樣的造山帶,構(gòu)建成一個新的大陸。
地球表面洋陸格局的轉(zhuǎn)變與威爾遜旋回學(xué)說(供圖/ 渠洪杰)