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https://www.sciencenews.org/article/tethys-ocean-implicated-pangaea-breakup

撰文 | 鄭永飛

翻譯 | 高    嬋

校譯 | 蔣海宇

歷數(shù)二十世紀(jì)最偉大的科學(xué)革命，哪些會(huì)榜上有名？遺傳學(xué)？廣義相對(duì)論？或許是有關(guān)量子力學(xué)的科學(xué)？當(dāng)之無愧的一項(xiàng)就是板塊構(gòu)造理論——那個(gè)講地球剛性外殼（巖石圈）如何運(yùn)動(dòng)和再循環(huán)的理論。這個(gè)理論為以往地球科學(xué)中毫不相關(guān)的學(xué)科提供了一個(gè)統(tǒng)一的格架，并迅速被1960年代末期的地質(zhì)科學(xué)界所接受。從那時(shí)起，板塊構(gòu)造論可以說是成了地球科學(xué)領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)模型。它自1967-1968年出現(xiàn)，在過去五十年間得到不斷發(fā)展。

在板塊構(gòu)造理論形成前，地質(zhì)學(xué)研究就是收集那些看上去毫不相關(guān)的事實(shí)和記憶信息。構(gòu)造地質(zhì)學(xué)專注于描述和理解變形本身。地球化學(xué)則僅僅豐富了無數(shù)巖石類型（主要是火成巖）的成分信息。沉積巖堆積的盆地一直被理解成神秘過程所產(chǎn)生的地槽。人們忽視地層學(xué)和地質(zhì)時(shí)間，有些會(huì)影響沉積巖堆積及其中生物信息的環(huán)境變化也得不到重視。

板塊構(gòu)造理論認(rèn)為地球外殼是在不斷運(yùn)動(dòng)的，即使速度緩慢。陳舊的世界觀忽視了巖石圈的水平移動(dòng)。1960年以前，大陸漂移的說法幾乎不被接受；之后，一切都改變了。這是因?yàn)椴粌H海底擴(kuò)張得到了證實(shí)，而且大洋地殼形成于洋中脊、消亡于俯沖帶的認(rèn)識(shí)也得到了證明。這些過程不是隨機(jī)現(xiàn)象，而是呈現(xiàn)出幾何學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)的有序性。

真正偉大的科學(xué)構(gòu)想一旦明了，不僅簡(jiǎn)潔和直觀，還會(huì)具有出色的解釋力，能夠回答諸多以前不能回答的問題，完善我們對(duì)世界的科學(xué)理解。就這一點(diǎn)來說，板塊構(gòu)造理論堪稱典范。它為解釋當(dāng)今地表附近發(fā)生的構(gòu)造活動(dòng)和地震活動(dòng)提供了絕佳框架。然而，要將其應(yīng)用于地質(zhì)歷史時(shí)期（三億年前）的地球過程，在當(dāng)時(shí)還沒那么直截了當(dāng)。

經(jīng)過五十年的不懈努力，板塊構(gòu)造理論取得了長足的進(jìn)步。在其初期，人們以為地幔對(duì)流是板塊運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力。進(jìn)一步的研究卻表明，弧下深度（80-160 km）大洋巖石圈的重力下沉是導(dǎo)致板塊運(yùn)動(dòng)的主要驅(qū)動(dòng)力。早期，人們認(rèn)為只有大洋巖石圈能俯沖到地幔深度，大陸巖石圈由于密度較低而不能。然而，在變質(zhì)礦物中發(fā)現(xiàn)的柯石英和顯微金剛石等結(jié)晶包裹體，使人們認(rèn)識(shí)到大陸板塊也會(huì)俯沖到地幔深度。

起初，在描述板塊運(yùn)動(dòng)及其邊界活動(dòng)時(shí)，一般假定巖石圈板塊是剛性的。地震帶便是剛性板塊間發(fā)生差異移動(dòng)的區(qū)域。然而，板塊是可以像彈性體一樣，在其邊界聚積相當(dāng)大的應(yīng)力，繼而通過地震將其釋放。板塊邊緣也在高溫下變得極具韌性，使山脈在匯聚板塊邊緣形成。因此，我們需要修改俯沖板塊在不同深度力學(xué)行為的描述。

在多數(shù)情況下，板塊俯沖引起了造山運(yùn)動(dòng)、使巖石圈加厚，并因擠壓而形成了增生造山帶和碰撞造山帶。隨后，這些加厚的造山帶在俯沖結(jié)束后變薄甚至破壞。人們起初認(rèn)為，這一現(xiàn)象源于與板塊構(gòu)造活動(dòng)不相干的其它構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。不過造山運(yùn)動(dòng)也會(huì)發(fā)生在洋中脊，從而產(chǎn)生伸展型造山帶。這類造山帶起初變薄，繼而疊加到擠壓型造山帶之上，通過再活化導(dǎo)致部分熔融和伸展作用。這些構(gòu)造過程其實(shí)也是板塊構(gòu)造作用的一部分，可以統(tǒng)稱為裂熔造山運(yùn)動(dòng)。在威爾遜循環(huán)（指一個(gè)超大陸如何分裂形成大洋盆地和兩塊大陸，兩塊大陸又如何匯聚到一起）中，這種裂熔造山作用是超大陸裂解以形成新大洋盆地的先兆。

雖然板塊構(gòu)造理論所催生的許多地質(zhì)學(xué)進(jìn)展初看起來都基于推測(cè)，但隨著先進(jìn)技術(shù)手段應(yīng)用到地球科學(xué)研究，這些進(jìn)展已經(jīng)得到驗(yàn)證，并且將繼續(xù)得到驗(yàn)證。這也得益于人們對(duì)多個(gè)學(xué)科觀測(cè)結(jié)果的綜合解讀。這些結(jié)果正對(duì)我們理解火成巖成因及其在古板塊邊界的成礦作用產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。