|
s! f+ _3 `0 B9 p1 D6 V 关注中科院地质地球所，探索地球的奥秘
/ F+ s+ y5 H9 d: { . C+ b/ V- v" e
$ K! v) |0 ? _( i' T Z ( ~ [# n. {$ Y
大洋的一生
6 f# z: q: v, G0 F$ w6 v% c- l' m1 v9 r 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。 1 O, X6 s4 X) W8 V& X
& i0 @8 V: m0 C, t8 `, v
《成语 沧海桑田》王建峰 绘 & g" T" _* E8 s2 {( N( V r
7 s7 c7 [" |. A" h5 x+ \ 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。
* P; `, h/ L& F4 |
7 r3 n. H* O2 A: y4 K5 R0 y8 c 威尔逊旋回示意图 4 s1 a2 t" |$ t
0 g' W, [* X4 X# ~
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。 0 o5 ` O) g1 }' C& J9 _
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：
2 g9 X! N! v$ `( d4 N1 [, ` 01
x; k1 d, @7 D$ H. ` Phase1: 大洋的胚胎期——大陆裂谷
1 K# u j* @% r" i2 Q- ^ I) i; N# ^1 Y! v7 y
东非大裂谷 % N1 Q# }5 I2 w: c
Z5 D/ e8 V2 W: W/ }
+ q: ^0 A k( m* ~+ w- `# Y 东非大裂谷与红海—亚丁湾构成三联点 + y! R9 s5 w1 _+ r1 U: ?9 _
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。
+ i0 D$ d4 e% ^2 L 02 . I1 Y! p* v3 @# A) i* g9 F. R/ [
Phase 2 大洋的婴儿期——初生洋壳
8 ?, G9 z8 `5 o9 m 5 V, W2 K; `- X' d# W# I4 U
Google earth 上的红海
$ J. }1 @: p4 I& I, y7 @) W2 B3 R1 B; c3 ?
( |: _) i- @; F ^1 H1 j 红海一景
. _# J# i. m7 x3 u; I+ Q
. {3 x0 m- c, k7 w$ D 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。 . `& I( I1 _! `$ J' O# H
03 7 ^! s6 s3 U4 `2 u! I
Phase 3 大洋成年期——洋中脊扩张
& @) h5 B. O* C0 T
% a6 @, X3 H7 R% N& ~$ D% d4 g Google earth 中的大西洋 ! G/ Q3 j1 V' v! v) @( W: e3 @
2 u5 H# W+ l* S+ r0 l
. q; w7 v9 w( d 大西洋洋中脊
/ x' v ~" G) l/ f0 M 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。 " W& J# h ]+ x( a
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。 $ _5 S, l ~1 {6 G4 O7 I# Z5 f7 N. a
04
- C P7 a* e& H0 E% k Phase 4 大洋老年期—洋壳俯冲 * D. ^8 Y J0 {; j g: O
* P; I0 s9 y7 {5 P0 G
太平洋洋中脊—主要在东端分布
9 g" K' @# g8 C+ W4 k
+ I; |! ~2 T" B7 G 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。 # m/ ^" P$ D1 o" p7 p: u
1 I6 G5 \( C9 ~$ I5 J6 e1 y
太平洋日落 2 N% Q. I" _# Y" E
. ~$ p P% [) i0 ]% |( }
& F/ M, L$ \1 |* z9 ~0 r 外太空瞭望太平洋 # u) x1 c& S+ X' b
0 A; v5 M6 J- k 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。
: X: S& W H' I' K+ ^3 e 8 S) |/ f( d: ^) [! {- E
太平洋东端，可见明显的洋中脊分布 - Y9 {; [; B4 {# }
: n! f6 G, G1 Z) {
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。 " O0 T: T9 O+ I" \* M8 c# L8 Z5 S% G
05
/ E" O/ L% j/ I- M4 o' W9 _ Phase 5 大洋的残留期 2 F- h4 f( X& a8 Y. a0 O
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。
* T* T' f0 U9 z. o6 F1 Y2 q
1 g1 Y0 [1 W6 m2 m- }8 m: ] 卫星拍下的地中海
* A' Q6 g1 Q, W( n( k) Q+ }" k( @# z4 h
# U+ Z2 P' a, ]0 F
) W5 K4 \( L9 X6 @& P; S; Q 地中海中最大的两个岛：西西里岛和撒丁岛 / N1 J+ T7 o7 T& O' l
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。 # F+ w/ V% D1 v! k4 ]" [
06 & Y: \. r1 K# T0 M
Phase 6 大洋的消亡 7 L2 E4 ], i1 y& Q& J
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。 " H" Z0 R, e" J* ?/ I
+ s) R$ `' t( B9 u
7 U0 O9 l+ X* P1 w" K 新特提斯造山带
3 i' \5 Y" L7 \! O. z& ~5 u9 i( ?
* x; j9 ] W7 B. S; B
- V( { R6 x; N" l1 D 喜马拉雅山系 8 p' m/ z C& A8 F( e1 y$ D
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。
9 a# t/ H2 S$ O( P 美术编辑：赵亚楠
8 W$ E, b2 C4 c4 ~- P( Q* C 校对：张燡敏 / ^2 r% Q* o! {: F& X' ]
公众号：中科院地质地球所 : z& W9 T$ x/ v3 F; Y a
ID：dizhidiqiusuo
- D* Z9 @) a, a; g1 E3 i& g! v 长按二维码关注我们
' P. j, O/ c$ `0 [3 X, f
8 f$ \* x @8 q6 j5 J [7 t1 A
5 Q* d# h6 l) ?8 t
O6 k$ P8 S5 t6 A+ u# |0 f# R+ t7 u1 U3 Y6 x
) E0 N; N0 t, n& `$ i8 Q3 z( ^: B
| 
