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关注中科院地质地球所，探索地球的奥秘
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大洋的一生
) ?( k" L# i! q/ z: f 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。 ) z _0 R8 X C3 D* G0 `; x2 z
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《成语 沧海桑田》王建峰 绘
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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。 * g! b( ~2 H1 G2 Q; U2 c0 e8 K
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威尔逊旋回示意图
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1 S3 v0 Y9 G) C+ T6 ^' B$ G3 q( F 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。 " ?( h; m$ p2 K, e
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： . @, ], @! \4 [' Q7 D
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' h$ i' U/ n0 o( l; T# N6 W, Q Phase1: 大洋的胚胎期——大陆裂谷 * |; k4 M( m' }# ~; A1 j% i
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东非大裂谷 9 q% r5 z3 t6 Y' f- G
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# J4 f4 G) _( m5 W0 H 东非大裂谷与红海—亚丁湾构成三联点
# K! t% X4 {/ K( r: C: ^( n 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。 0 _' J* H' u& O2 u) |* e4 b
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Phase 2 大洋的婴儿期——初生洋壳 $ e" C/ }4 [7 _/ N! v: b5 W4 o
+ t! h& l9 {/ P% C$ a Google earth 上的红海
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/ H- T9 ?0 `' O- K, T. P0 N' t 红海一景 + _3 ` l: a3 N- J
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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。 Q7 t) _1 D% k9 F1 H
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Phase 3 大洋成年期——洋中脊扩张
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2 j5 Q: a! y/ P) o7 y( f* a Google earth 中的大西洋
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大西洋洋中脊 ( s% g% v) _3 _0 |: I1 {
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。 . p5 M# _2 o* n6 r3 Z8 I2 e6 r
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。
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Phase 4 大洋老年期—洋壳俯冲
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, z5 l, ^7 _" T 太平洋洋中脊—主要在东端分布 9 I, K& j+ d5 J" f, U- r# L
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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。
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太平洋日落
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9 I4 K1 N; }' q0 Y4 u% u' n" ?8 E; t) b 外太空瞭望太平洋 * C/ K# ?3 I' ^, a- N" P0 q
* B/ A( ?# c, S5 v 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。 ; q5 X5 I& e7 `) u# @/ e/ ~
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太平洋东端，可见明显的洋中脊分布
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" h8 g4 W/ D \5 s1 x8 F 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。 * M1 i+ v/ r( Z, K2 r V* W0 k3 [1 d
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Phase 5 大洋的残留期 4 x: c* y3 l$ z2 d
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。
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卫星拍下的地中海 + O8 P+ Y6 h6 s! m
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0 |5 ]# a( c) w/ W* n$ { 地中海中最大的两个岛：西西里岛和撒丁岛 3 B. J! u9 o! ?- H" P4 u3 _! b. m
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。 9 m1 q8 E/ W: `+ s5 b
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; a) J; ~0 R+ }% y; D. O+ K/ j Phase 6 大洋的消亡
- |7 k9 R5 `6 _2 a8 g' R6 u; R6 @ 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。 / O* M% N8 v" n2 o" p
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+ J+ D) x- P! y) ^& j 新特提斯造山带
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喜马拉雅山系 ' M0 U: E" j0 w, V
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。 * X: q1 m3 z% Z! u$ ^7 q* G
美术编辑：赵亚楠
; u7 o1 ^' r9 j& y7 W5 e 校对：张燡敏
( K# M- u5 W/ O 公众号：中科院地质地球所 " Q# s- c1 a. |
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