|
Q1 ^2 R7 c0 x/ e) z# z8 L
关注中科院地质地球所，探索地球的奥秘
( V7 p# A/ ]" c( t2 s) p# ? r, _
" H; M3 C/ Z N% w9 V1 a! l( c
9 J8 S* q" Q* Q2 _8 l/ X ! V3 U5 p$ j& @* r' m
大洋的一生
1 n5 S0 b9 y) 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。
" z+ U" Y+ d, V2 }2 D6 Y4 x0 r( Q & a( O, n0 T4 ], M1 K1 q
《成语 沧海桑田》王建峰 绘 ; R0 S7 E3 ^3 c, e
9 a; W4 i. M1 u
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。 ' Z$ F* r. N* r, q
& `: u. k7 \' Z( R, w4 ? 威尔逊旋回示意图 : o% E; z+ x7 N! v5 T& H
0 P: k; c: A$ q' s- F) q
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。
2 Q6 h/ p2 K- \( @& C2 C9 N% L* 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： 9 E* }: i; z" M6 D: V1 p G
01
8 O7 a2 ]2 U# q8 j4 P Phase1: 大洋的胚胎期——大陆裂谷
1 d2 ]3 _5 X, H/ j5 b- X7 S, Z
: W0 a/ p5 S/ ~9 U+ z" r' t! F 东非大裂谷 7 K0 ~) U5 v& z! N% Z/ p" _
5 x L# ]% u6 {9 B1 | . b8 [/ ]. H6 t1 [
东非大裂谷与红海—亚丁湾构成三联点 . S5 V4 m# L- L) d0 z% w& D7 s
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。 ) c7 T! h* z. |; M! i
02 : c9 D' V" f" o5 w
Phase 2 大洋的婴儿期——初生洋壳
0 O) K+ ?, Y* G9 n) Z" L9 l
! [9 W1 S, v- t' s3 o8 A Google earth 上的红海 ! W4 f/ {7 f% @/ I5 K6 D
* n" E% G6 C1 U; ~ c# U . E8 h2 I0 S9 O5 c
红海一景 * K' h3 Y% u/ s1 @, A
! l! ]9 R6 `) G. Q( r 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。
; y+ e, t r0 d" Z q: o; i 03 0 O4 q% t$ X3 w A, G
Phase 3 大洋成年期——洋中脊扩张
. D4 U: w) @, s" a9 H3 a7 P2 m+ L
* N5 e' V& o7 o2 g3 n. \ Google earth 中的大西洋 2 I4 G2 u* }" A$ Q8 u! F
* u9 r9 x& C7 c! |6 [* r9 t
* |1 s1 I6 w+ a( Q" [ 大西洋洋中脊 , R% i: {1 Y8 m3 O0 b7 p Q' f
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。 ; k0 _$ M( I! |- u
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。 ( a' u$ `. P9 ^, e! G
04
7 Y' [8 O" T( j/ X" K+ s( o Phase 4 大洋老年期—洋壳俯冲 & G: C2 n( C9 {4 T* [; N& s& l
3 @& V0 _0 m* Z. b$ ^& y& z 太平洋洋中脊—主要在东端分布 b& ?* I$ x1 X: W* y
1 @4 V0 z+ S- e9 |3 V7 ~9 E
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。
' {0 @( {2 d/ E9 j$ v: R; f
8 f p" g t+ U+ q" W) |1 p7 ? 太平洋日落
9 H; T! U6 Y1 M8 _0 U0 a/ i8 _8 A; z
" [2 a" X7 ]3 a" m+ Y! k1 e 外太空瞭望太平洋 * s3 o h7 _5 O4 i
1 {6 [' E( W* z( u% u. E o, { f
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。
9 K4 d% G5 s) j/ P ) w- l- X: e+ ~# ^( S2 l
太平洋东端，可见明显的洋中脊分布 ; H: E6 X' ~; C9 ?
, F" R0 O, Q* o ]4 a 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 n% X* G6 I) x) K F* i 05
2 d. J; }) ^3 O( g Phase 5 大洋的残留期 2 r5 C6 i2 S& a" Q
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。
" a1 \, |( @+ W- P. Q! B# {
# b, H; Z# `: }8 T' _: _3 B 卫星拍下的地中海 / q1 i' g! d- m' A6 d' }
$ w8 m( U- T8 s' M. a0 _
2 O7 P0 M1 O9 v+ G8 _ 地中海中最大的两个岛：西西里岛和撒丁岛 ) a s. s5 @0 m- G. R
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 x/ q8 T9 [4 L. c; D 06
' _, r f% ~+ {. x Phase 6 大洋的消亡 ) `9 [3 R( M" X. i: q$ S* I% 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。 * k9 n$ h( r* I/ L
: V& [/ i( V3 ~0 y0 ?0 l
, D: ]( V4 k! s- S! ] 新特提斯造山带 s. a4 F% P7 |' X
: k* E7 } I1 f7 L% V5 s* ^5 D5 `$ n
% j( W; P% n: n; E$ F2 i
喜马拉雅山系 5 z, N' c m/ C% W+ R2 Q
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。 7 g8 C) P# |( z2 ]
美术编辑：赵亚楠
0 h3 b$ w$ z D7 o* [ 校对：张燡敏 ' Q2 h) c6 u! c6 {5 u* I
公众号：中科院地质地球所
' g7 s: s+ J" x$ ] ID：dizhidiqiusuo
0 U8 ~- E: W0 Q 长按二维码关注我们 + Q5 U7 H3 r( R/ C) K
6 P% T* ^( |- g1 f/ l0 X* M L; w: U% r+ S- y: b( \( L7 O
0 E+ M9 [' p; A2 ]% c& E. `' ]3 t/ t7 f# l* p* D) t+ ?
1 M V7 R6 t5 L | 
