板块构造：我们星球地壳的慢舞

地球是一个充满活力的星球。即使地球上没有生命，它也会经历诞生与死亡、结合与分离，甚至还有一些“不那么正经”的舞蹈。这一切都要归功于岩石圈，它是由地壳和上地幔的一部分构成的坚固层，被分割成十几块大小不一的板块。这些板块，分为较老的陆壳和较年轻的海壳，漂浮在粘稠的软流圈之上，软流圈是部分熔融的岩浆和岩石构成的半液体层。

我们大多数人可能只在听到由它引起的灾难性事件（如地震或火山爆发）时，才会想到地球龟裂而缓慢移动的地壳。但岩石圈的拼图块总是在运动，相互撞击，相互摩擦，或被推到另一块板下。这些板块不仅仅是一个地质上的“摇滚音乐会”，它们在气候和进化中扮演着关键角色。

板块类型

陆壳：较老、较厚，由较轻的岩石构成。

海壳：较年轻、较薄，由相对较重的岩石构成。

边界类型

几乎所有的构造活动都发生在板块边界。较小的板块可能会随着时间完全消失，但较大大陆板块的中心，或称为克拉通，保持稳定——它们包含了地球上最古老的岩石。

聚合边界：板块相互碰撞，导致一个或多个板块边缘的变形或破坏。当一个板块下沉到另一个板块下方，将其推回“熔化之城”时，这被称为俯冲。这通常涉及到较重的海壳被推到较轻的陆壳下方。*例如：伊豆-小笠原-马里亚纳俯冲带（太平洋板块在此下方推挤菲律宾板块，形成了世界上最深的海沟）和喜马拉雅山脉（欧亚板块与印度板块碰撞，褶皱隆升）。*

离散边界：板块相互分离，拉伸并常常撕裂地壳；这使得岩浆能够渗出。岩浆冷却，形成新的地壳。*例如：大西洋中脊，东非大裂谷。*

转换边界：板块相互水平滑动；也称为断裂带，因为应力通常会导致断裂成许多断层或裂缝。*例如：圣安德烈亚斯断层。*

板块边界带：多个板块在复杂、通常难以理解的活动区域相遇，这些区域不属于其他类别。这些区域涉及较大的板块和一个或多个微板块，它们可能在它们之间被挤压和拉伸。

其他活动

热点：这些火山活动区域通常位于距离最近的板块边界数千英里之外。在坚硬的岩石圈下方，软流圈中的热柱发出如此强烈的热量，以至于熔化了它上方的板块，使得岩浆能够通过地壳渗出，有时甚至到达地表。几十年来，地质学家认为热柱的位置是固定的，并且它们上方的板块随着移动，会形成火山弧。然而，新的研究表明热柱本身也可能移动。

地球的转动

板块构造理论形成于 20 世纪 60 年代，当时更精确的海底地图和地震活动监测揭示了地球移动的外壳的迹象。但这些想法建立在 20 世纪初德国科学家阿尔弗雷德·洛塔尔·韦格纳的理论基础上，他提出了大陆漂移理论：我们今天所知的大陆地块曾经连接在一起形成一个超级大陆。尽管韦格纳是第一个科学地描述这一想法的人，但他不是第一个想到它的人。16 世纪晚期的地图绘制师亚伯拉罕·奥特留斯曾提出，美洲、非洲和欧洲被灾难性的地质事件撕裂。

研究人员现在认为，在遥远的过去，大陆板块曾不止一次地汇聚在一起。虽然超级大陆的定义仍在争论中，但研究人员一致认为，这些巨大的陆地块中的许多足够大，可以通过改变洋流和气流来影响全球气候。这些气候变化，以及板块构造驱动的山脉抬升和其他地质事件，创造了新的生态系统，促进了物种的传播和多样化。

瓦尔巴拉：第一个超级大陆？

形成时间：最早形成于 36 亿年前；最晚于 21 亿至 27 亿年前解体。

去向：不确定；它的残余部分今天在澳大利亚西部的皮尔巴拉克拉通和南部非洲的卡普瓦尔克拉通中发现。

它有多“超级”：想引起地质学家的争论？说瓦尔巴拉是最古老的超级大陆。事实上，地球早期的大部分地壳已经被俯冲、侵蚀或变形到无法辨认。因此，对第一个超级大陆（无论如何定义）的形状、位置和时间框架的重建，仍然是理论性的且备受争议的。目前尚无法确定在如此遥远的的地质记录中存在多少大陆地壳，或者它的大块是否曾经连接在一起。一些研究人员认为肯诺拉（可能形成于约 27 亿年前）才是真正的第一个超级大陆；另一些人则认为最早的地壳大规模合并发生在约 20 亿年前，但不能同意是称之为哥伦比亚还是努纳。

罗迪尼亚：空虚的世界

形成时间：约 10 亿年前形成；约 7.5 亿年前解体。

去向：陆地块可能以北美板块的克拉通为中心，它可能与现在的东非和南部非洲碰撞。

它有多“超级”：虽然罗迪尼亚不是第一个超级大陆，但它是大家似乎都同意存在的最早的超级大陆——只是不要问它看起来是什么样子。关于这个超级大陆的大部分已知信息来自其造山带的碎片：大陆板块的边缘在剧烈碰撞时被挤压形成山脉。除了这些褶皱带，我们对它的整体形状知之甚少，尽管研究人员认为它覆盖了地球表面约 18% 的面积。（相比之下，我们星球现代陆地覆盖面积约占 29%。）然而，这是一个孤独的地方；复杂的陆地生物当时尚未存在。

冈瓦纳：长寿但“超级”程度有限

形成时间：至少形成于 5.5 亿年前；约 1.8 亿年前解体。

去向：以南极洲为中心，包括了今天大部分的南半球陆地。

它有多“超级”：虽然并非所有地质学家都认为冈瓦纳是真正的超级大陆，但他们确实同意它的存在时间比盘古大陆长得多，盘古大陆是在冈瓦纳与另一个半超级大陆劳亚大陆合并后形成的。冈瓦纳的寿命和形成时间，使其在地球生命进化中扮演了重要角色。它形成于寒武纪大爆发时期，当时化石记录显示生物多样性迅速增加。然后，随着动植物从海洋中出现并登陆，它一直保持着完整。到冈瓦纳开始解体时，恐龙和其他标志性动物群已经利用它作为超级高速公路，传播到南半球的大部分地区。

盘古大陆：一个超级“超级大陆”

形成时间：最早形成于 3.35 亿年前；约 1.8 亿年前开始解体。

去向：大多数——但不是全部——大陆板块组合在一起，呈大致的 C 形，中心位于赤道附近。

它有多“超级”：有时拼写为 Pangea，这个强大的合并体最早由德国大陆漂移爱好者韦格纳在 20 世纪初提出。（他最初称之为 Urkontinent，但他的另一个术语 Pangäa 的英译本流传开来。）尽管韦格纳在一些细节上是错误的，但他在地图上标注盘古大陆，可以说是通往板块构造理论的重要里程碑。研究人员认为，当这个最大的超级大陆分裂成小块时，它完全重塑了全球气候，导致海洋环流发生巨大变化。2017 年《地球科学前沿》的一项研究发现，盘古大陆的解体释放了足够多的二氧化碳，导致了额外的气候混乱。

下一个大事

形成时间：约 1 亿年后。

去向：可能在北半球，将北美板块和欧亚板块——可能还有澳大利亚——汇聚在北极附近。

它会多“超级”：尽管模型仍高度理论化，但预测表明，大陆板块下次将在北半球碰撞。

开始行动吧

目前尚不清楚地球板块为何无法保持静止——或者它们何时开始移动。地球形成于约 46 亿年前，其表面很长一段时间内都处于熔岩的高温状态。对一些已知最古老岩石的同位素分析表明，大陆地壳可能早在 44 亿年前就开始形成，但该过程的细节和时间尚不清楚。一些研究人员认为，当熔岩最终冷却形成地壳时，它是一个单一的、连续的外壳。但下方的地幔，比今天仍高出数百摄氏度，可能熔化并撕裂了脆弱的地壳，使其分裂成碎片，即板块。

是什么让板块开始运动仍在争论中，但大多数研究人员认为，俯冲——即一个板块覆盖另一个板块——解释了它们为何仍在运动。较冷、较密板块被推入地幔的巨大力量产生了巨大的能量，然后以对流的方式循环，将较热、较轻的岩浆推上来，这些岩浆在离散边界处突破地表。

如何确定“蠕动”的速度

一系列卫星以及额外的地面监测网络，精确地追踪当前的板块运动速度。为了了解这些缓慢移动的地壳板块在过去移动的速度，研究人员有一些工具。

进行匹配：相同年龄和成分的岩石——特别是如果存在同一生态系统的化石——很可能来自同一个地层。如果发现该地层的碎片分布在不同的板块上，研究人员就可以测量它们之间的距离，并根据它们的年龄来计算分离的速度。

追踪条纹：地球的磁场极性会随着时间来回切换。当岩浆冷却形成岩石时，分散在其中并与磁场对齐的磁铁矿颗粒会固定下来：这记录了岩石形成时的地球磁场极性。海壳由玄武岩构成，富含磁铁矿，它是在离散板块边界形成的，在那里地幔不断喷涌出新的岩浆。当岩浆上升、冷却并被更新的岩浆推开时，其中的磁铁矿会保存地球多变磁场的记录。在显示这种记录的海底地图上，逆向和正常极性时期会显示为条纹。这种磁性条纹可以揭示在特定极性时期板块边界扩张的速度，从而提供当时板块运动速度的更广泛的概念。

再见，法拉隆

由于密度较大且会俯冲到大陆板块之下，海壳的寿命较短。大陆地壳的大部分区域有数十亿年的历史，但岩石圈中仍在漂浮的最古老海壳碎片最多只有几亿年的历史，而且大部分都更年轻。研究人员能够通过地震层析成像技术构建一些俯冲地壳的三维模型。这项技术利用地震产生的波在地球深层地下传播的微小差异来识别异常，例如半熔化的板块。关于这些异常的数据可以用来生成图像，显示板块在软流圈中熔化后的残留物。

曾经巨大的法拉隆海板块几乎已经消失，俯冲到北美板块之下。法拉隆只剩下几块碎片，分布在墨西哥海岸、下加利福尼亚州南部以及太平洋西北部。研究人员一直在追踪该板块下沉到地幔的更深处。它的前缘现在大致位于密西西比河谷下方；法拉隆的运动可能与 19 世纪新马德里地震带（中心位于密苏里州东南部）发生的毁灭性地震有关。