|
# L- m: v% R+ C N 关注中科院地质地球所，探索地球的奥秘 & ^1 X$ q4 R7 ?/ t; w
2 Z1 B% T- O+ m: q, T 1 b$ |" o$ L/ {, S1 Q
- e9 ?! o k2 F* t$ \& j! a6 q
大洋的一生 / {& G1 _* d2 @! @7 M
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。
$ U; @$ m. ]: j2 X( Q3 ~
; k$ a! \ c9 \) W( W4 q 《成语 沧海桑田》王建峰 绘
9 E9 a( F5 m$ v$ B" j$ ^ ; E* {' h ?* `) c( Y
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。 , \- Z5 @" H! d& _
9 \# U' d! b: {6 C% [
威尔逊旋回示意图 ! | b/ O+ Z" R. R% e- u: t
. L: P, M( P9 i% D$ J; n 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。
! J; j0 |' L. a& u' K 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：
3 S! q$ T6 s8 `# o# g$ g3 V' m 01 ' q' t6 q1 v' W; |) z3 i
Phase1: 大洋的胚胎期——大陆裂谷 X5 Q- L$ E* F8 W6 u' H
6 o7 C( Q# ?, Y, |- K4 P5 H 东非大裂谷
) m, {! p: z( F
$ B: o0 M2 N [. u1 h' j! I+ Y
# G' @% G! e/ x: b' @ W 东非大裂谷与红海—亚丁湾构成三联点 , Q" b! _; n- X- n( d
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。
' A9 @9 t. `- J6 d9 o3 o/ ] 02 : @0 L5 k. |3 f+ G! z. Z% p
Phase 2 大洋的婴儿期——初生洋壳 2 a/ c: E9 L, J% u9 K. Q
0 P% D( b4 P$ S$ f Google earth 上的红海
: s5 b- @4 v& l/ K6 M& w1 z% z
* \, F" C) D" N( v- i ' u+ r! d7 o6 Y3 \. e- D; Y
红海一景
q Q5 [/ [/ c: G9 r2 k8 \; V$ ^1 e4 ?
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。 " n- Q/ ~, A j" E9 L
03 ' S: Q% y3 I9 z/ |' G4 z2 ~
Phase 3 大洋成年期——洋中脊扩张 # J7 e+ ?% l) P8 h
4 d: A+ ]4 H3 w6 B' j Google earth 中的大西洋 / w' H2 t8 Z; k) i# M
4 e; c' ?1 F5 b% W, w; Z
) m$ d% g+ e2 ~: d
大西洋洋中脊 2 `2 N: f4 U& i3 `7 d% h: w
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。 + p" D8 n, A5 p
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。 7 p/ ^* [8 i% o9 d" s$ _
04 6 R& s a8 x3 Y/ k
Phase 4 大洋老年期—洋壳俯冲
t- M4 K3 K% Z" q7 z6 X+ \+ O
* Q6 q9 E$ t( `) r7 n 太平洋洋中脊—主要在东端分布 3 r2 u9 M6 o+ D1 @6 o: _" Y- F
/ Q" N/ T- f5 V 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。
+ j+ ^1 b+ c7 v( W. p2 {' @# R% F
. L. L% B% |% E$ m- x1 J1 e$ u 太平洋日落 ' v8 C$ E; ]6 h& H( Z
1 R; I6 I8 d: O; g
- l( v5 \( j/ Z& C K 外太空瞭望太平洋 % W) `; g8 ?1 t4 \* J$ o
9 }# L& k2 N# u" a# \9 {
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。 X9 |" N" g- w$ r( n
) h6 i7 Y2 ~8 f
太平洋东端，可见明显的洋中脊分布 " h, ~, w" j, H
; {: v! `1 J7 Q* A/ u. s3 F; }0 q( q
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。 6 V0 E# U0 k5 w; D S8 V
05
5 _/ {/ S' @% S Phase 5 大洋的残留期 c' N5 y) ?1 `, Q) a! J. 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。
$ C- ~8 n& r; }( x ! m9 D' @4 |* L7 k, @
卫星拍下的地中海
2 A% m" o* I( k9 t* p
& D* k8 H; Q9 A" }+ y; M/ _
, a- _% ^" H4 g9 ?8 h, i' d6 m2 }. B8 @ 地中海中最大的两个岛：西西里岛和撒丁岛
- {; H: ^+ N3 O9 n* i; T/ S/ D2 c7 n 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。 ; m+ l+ k8 Q, Z7 p% P3 B
06
4 \5 q; X9 j* T7 a& g! g I0 Q Phase 6 大洋的消亡
" C: D1 u9 I2 t5 J, m 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。
6 u3 n" f) Y; S. a$ A4 j2 B $ I' T, T9 ]5 z/ J( o
4 T+ ~/ y: g: M) b& S: N
新特提斯造山带 ! c" n- b/ _4 m: |* w
: ~/ a6 r! ` N( }1 X3 U - m0 _" e* U- H
喜马拉雅山系 7 @- F. ?7 ?1 g. A h# C1 P
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。 " [" g4 X6 D% D4 h g2 `
美术编辑：赵亚楠 # j- T3 F* `6 ]% {& _9 P, L
校对：张燡敏
9 [( k0 W% Y5 K; s6 m- X 公众号：中科院地质地球所 3 {& x" ~, r9 n3 D
ID：dizhidiqiusuo
& h2 b. ]1 M' W* O 长按二维码关注我们 7 r. w, z' k# S( s. k. t. \7 {/ ?) B
& w- `. r5 ?9 O% m
4 b. P$ L u+ k4 T; m
# ]. P7 {" p7 _: {$ I
! h. ] l i0 g3 w4 I- Y" @0 y. a H- i0 D4 u |
| 
