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关注中科院地质地球所，探索地球的奥秘 ( Z' Z, P0 }4 d% F9 [. x8 F0 y9 A
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大洋的一生
. t. i+ B' x8 W6 n8 L# s 晋朝葛洪《神仙传·麻姑》中，曾经记载仙女麻姑与仙人王远一道下凡去蔡经家做客，麻姑在聊天时提及“接侍以来；已见东海三为桑田。” 大意是“自从得了道接受天命以来，我已经亲眼见到东海三次变成桑田”，这便是成语“沧海桑田”的由来。
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《成语 沧海桑田》王建峰 绘 8 d% F" r- m0 J; y! e- q
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虽然神话传说是古人编撰的，但是沧海桑田的演变，在地球漫长的演化史中，正在实实在在地发生着，揭示这一大洋演化模型的，是以加拿大地质学家约翰·图佐·威尔逊（John Tuzo Wilson）命名的威尔逊旋回。 ; n n. m$ s# D( i* c3 \
8 m# K* y: m+ z6 k( e. p* t+ @ 威尔逊旋回示意图
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威尔逊旋回的思想，最早由威尔逊发表在Nature的文章《Did the Atlantic Close and then re-oped?》，提出了以大洋演化过程为主体的大地构造演化过程，即大陆岩石圈由崩裂开始、以大陆裂谷为生长中心的雏形洋逐渐扩张，形成大洋中脊，洋中脊继续扩张出现洋盆进而成为大洋盆，而后大洋岩石圈向两侧的大陆岩石圈下俯冲（见俯冲作用）、消亡，洋壳进入地幔而重熔，从而洋盆缩小，经历复杂的增生，拼贴过程，最终洋壳消失，在造山带中只有俯冲刮削残留下的大洋地壳，即蛇绿岩。 + ~% W8 t( ]" c) w
那么在现今地球上，能否寻找到大洋演化的各个阶段呢，笔者将尝试介绍给大家： ) T8 P) r2 s' r; w( p" ?
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1 E2 |+ \ H" d4 i) l$ J. ] Phase1: 大洋的胚胎期——大陆裂谷 . ?+ C! z9 |+ v; Y
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东非大裂谷
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4 F2 e& A9 x+ n; J- F- B 东非大裂谷与红海—亚丁湾构成三联点
: Q8 Z3 j, K8 H, O) V 威尔逊旋回的第一个阶段——萌芽阶段，在陆壳基础上因拉张开裂形成大陆裂谷，但尚未形成海洋环境。地球上最好的例子就是东非大裂谷，之前笔者曾经介绍过，东非大裂谷虽然处于拉伸阶段，但是尚未拉伸处洋壳。 5 u4 {! s6 r! c1 Y! d6 `
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Phase 2 大洋的婴儿期——初生洋壳 6 s) y. _2 d1 l$ X* X: p Z
& {( w' @7 j ]5 \+ E" H# f+ e Google earth 上的红海 % b4 q( o% G0 A3 s
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, M( z I% Q- E7 v% o3 ^; ^ 红海一景
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大洋演化第二阶段，此时陆壳继续开裂，开始出现狭窄的海湾，局部已经出现洋壳。地球上能够发现的实例是红海。红海位于非洲板块与印度洋板块的生长边界，在上图中Google earth卫星图片中，可以看到，红海中已经初步形成大洋中脊，这一点也被地球物理学家通过地震波初步证明。红海底部为硅镁质岩石。 * [" b5 r7 G1 X2 A5 t
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Phase 3 大洋成年期——洋中脊扩张
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Google earth 中的大西洋 9 C- k1 x! }+ T% c8 `
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: ^/ r) [- F. s3 r2 D3 u4 x% Y7 q 大西洋洋中脊 * W/ t! t: J: |
由于大洋中脊向两侧不断增生，海洋边缘又未出现俯冲、消减现象。此时大洋整体规模依旧处于扩张阶段。 9 i# T; U, v3 c; Z5 j6 X! t% D2 e. \
大洋中脊又称海岭，是大西洋洋底地形中最为特殊的洋底奇观，它北起冰岛，纵贯大西洋，南至布韦岛，然后转向东北与印度洋中脊相连，全长约1.7万千米 ，宽度1500-2000千米，约占大洋宽度的1/3。面积达2228万平方千米，占大西洋底面积的1/4。大洋中脊形似S，系由一系列狭窄和被断裂分割的平行岭脊组成，大洋中脊被无数横向断裂带切断并错开，横向断裂带走向与中脊近于垂直，在地形上表现为深切的线状槽沟，这就是大洋中的转换断层。 % n; p9 w+ O2 Y% Q' c
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Phase 4 大洋老年期—洋壳俯冲
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太平洋洋中脊—主要在东端分布 + L7 s* ], F1 D' y8 W
" i+ T/ H' X$ \( T+ u* w 威尔逊旋回中的第四个阶段，大洋中脊虽然继续扩张增生，但大洋边缘一侧或两侧出现强烈的俯冲、消减作用，海洋总面积渐趋减小。太平洋（Pacific Ocean），地球第一大洋，覆盖着地球约46%的水面以及约32.5%的总面积，是地球上最大、最深和岛屿最多的洋，占地球总表面积的1/3。但是在地质演化中，太平洋的洋壳已经开始慢慢地俯冲掉，洋壳面积正在逐步减少。 ( z8 @0 O9 u; M8 P, W% @
/ r) a8 m) J9 i2 ~3 r. Z5 i& p9 { 太平洋日落
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2 R$ H# S1 q$ F5 m- L 外太空瞭望太平洋
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太平洋的洋中脊主要分布在其东侧，根据地质学家的研究，已经有相当部分的洋中脊俯冲到了美洲大陆之下。 % ^5 M- z+ `1 A
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太平洋东端，可见明显的洋中脊分布
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而在太平洋西侧，俯冲作用亦十分强烈，在中国东北，大兴安岭一带，分布有大量新生代火山岩，部分学者认为这与太平洋的俯冲有关。
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- e# }% B$ B) K; u0 k Phase 5 大洋的残留期 . b8 g7 H. r1 c* P$ a! J
随着俯冲作用的不断进行，洋壳海域不断缩小，终于导致两侧陆壳地块相互逼近，其间仅存残留小型洋壳盆地。现代的地中海就是最好的例子。 1 M! L$ E4 Q) d( G7 h' K! q+ P
& i7 S& X Q7 e& l0 J2 s3 u 卫星拍下的地中海
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地中海中最大的两个岛：西西里岛和撒丁岛 ) f$ B4 c! W( s
地中海作为大洋演化末期的残留相，绝大部分洋壳已经俯冲，只残余了一小部分相对古老的洋壳。近年来，地质学家对地中海进行了一系列研究。研究人员认为，地中海内名为希罗多德盆地的地区具有3.4亿年历史，是地球上现存于海底的最古老洋壳。
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, l# L% M5 X! p* U s2 f, K9 j Phase 6 大洋的消亡 . ~( Q/ Q6 K% Z4 m& ~8 F) W
随着洋壳的不断俯冲，最终整个洋壳都俯冲殆尽，大洋中的岛弧，海山，微陆块等均拼贴到造山带上，有些造山带受挤压形成高耸的山峰，如新特提斯构造域。
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新特提斯造山带 $ G$ a2 b# O! _+ D
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喜马拉雅山系
j( ~9 U* t' b2 I; c 伴随着陆壳三联点，大陆裂谷的发育，大洋开始了从胚胎期开始的演化，经历着他漫长但是波澜壮阔的一生，最终又回归于陆壳。这样就完成了一个周期的威尔逊旋回。虽然威尔逊旋回对于复杂的地质演化史而言，太过简易，其中有些阶段甚至存在可商榷之处，但是威尔逊旋回将复杂的板块构造运动进行了进一步的总结，对于我们理解全球构造演化具有重要的意义。
2 \& T- ^9 }( }8 f1 j 美术编辑：赵亚楠
6 F, ], G7 ?5 h/ v: C 校对：张燡敏 " ]* R# ^) F! o6 [$ k) W# r. C A; |
公众号：中科院地质地球所
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