79论地幔柱构造与板块构造的矛盾性和相容性
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79论地幔柱构造与板块构造的矛盾性和相容性
２０００年１２月第３０卷第６期；西北大学学报（自然科学版）；ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮｏｒｔｈｗｅｓｔＵｎｉｖｅｒ；［）ｅｃ．２０００Ｖ０１．３０Ｎｏ．６；论地幔柱构造与板块构造的矛盾性和相容性；明１，陈；亮“２，孙勇“２；（１．西北大学地质学系，陕西西安７ｌ００６９｝２；摘要：为了揭示地幔柱构造与板块构造的内在关系；关键词：地幔柱构造；板块构造；俯冲带；超级地幔
２０００年１２月第３０卷第６期西北大学学报（自然科学版）ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮｏｒｔｈｗｅｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｖ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｊｔｌｏｎ）［）ｅｃ．２０００Ｖ０１．３０Ｎｏ．６论地幔柱构造与板块构造的矛盾性和相容性高明１，陈亮“２，孙勇“２（１．西北大学地质学系，陕西西安７ｌ００６９｝２西北大学大陆动力学实验室．陕西西安７１００６９）摘要：为了揭示地幔柱构造与板块构造的内在关系。针对地幔柱独特的地球物理和地球化学特征，通过与板块构造的对比：阐明了两者虽然在许多方面存在着矛盾，但在诠释岩石圉的解体和俯冲带的演化过程中都发挥着重要的作用；拆沉的冷板片聚集产生了超级冷地幔拄．由此导致了超级热地幔拉．冷热两个超级地幔柱的活动卫控制了板块的运动和发展。由此可见，地幔柱构造理论对板块构造理论起着重要的补充和拓展作用。关键词：地幔柱构造；板块构造；俯冲带；超级地幔柱中圉分类号：ＴＰ５４ｌ文献标识码：Ａ文章编号：１０００一２７４ｘ（２０００）０６―０５１４―０５地幔柱构造最初是Ｗｉｌｓｏｎ在１９６３年以热点假说提出来的，它的提出与板块构造的提出基本同期，但限于当时的条件人们对于地幔柱的认识非常有限．地球的表层构造因相对易于研究而板块构造得以迅速发展。进人２０世纪９０年代以来．为了解决板块驱动力和大陆地质问题，借助于三维地震层析、超高压矿物相变、地幔对流的实验和理论模拟以及全球范围地幔地球化学的研究，人们对地幔的直接认识有了突破性进展，于是热点理论得到了更新和发展，地幔柱构造理论体系日臻成熟。熔融作用会导致热点行迹。玄武岩和科马提岩都是由太古代地幔中上升的地幔柱形成的““。进一步的研究表明，玄武岩是地幔柱头部的产物，而科马提岩是热轴熔融的产物。地幔柱成因的岩石在岩石学上的特征，主要是通过与洋中脊玄武岩、俯冲带玄武岩等的对比而体现的。如夏威夷热点拉斑玄武岩（ＨＴ）与东太平洋洋隆拉斑玄武岩（ＭＯＲＢ）在岩石学上的区别为：ＨＴ具有较高的锶初始比值；ＨＴ的不相容元素（包括稀土）含量高，而ＭＯＲＢ的含量低；在球粒陨石标准化稀土配分图解上，ＨＴ呈轻稀土富集型，而ＭＯＲＢ呈轻稀土亏损型“】。在Ｍｇｏ含量相同的前提下，ＨＴ比ＭＯＲＢ具有较低的ｃａＯ和Ａ１。Ｏ。，较高的全铁和ＴｉＯ：含量。在成因上：ＭｏＲＢ是通过痕量元素亏损的二辉橄榄岩源区部分熔融而形成的，残余组分主要是橄榄石和斜方辉石；ＨＴ则是通过未熔地幔与ＭＯＲＢ残留地幔混合源区的部分熔融而形成的，混合源区实质上已被地幔柱来源的霞石质流体、角闪石、少量磷灰石和含铁矿物交代ｏ］。　ｌ地幔柱特征地幔柱在地表表现为高地形隆起，当其上升至近地表时，变成“蘑菇”状，头部粗大而颈千细小。目前，人们对地幔柱直径大小的观点不一，估计量从十几千米至几千千米都有。板块构造主要研究的是地球的表层构造，而地幔柱所涉及的深度和范围显然要大得多。地质学家们认为地幔柱起源于地幔的Ｄ”层，Ｄ”层从地核吸收热量，使其具有较高的温度和较低的粘度．因此地幔柱具有高热流、低速带的特征”“］。在上升的地幔柱头部范围内，近地表的减压熔融作用会导致产生大陆高原玄武岩和大洋玄武岩台地。在地幔柱颈干范围内，上升的较热物质产生的收藕日期：１９９９一１２．０９２地幔柱与板块构造２．１板块构造与地幔柱构造的不相窖性１９９４年，以Ｍａｒｕｙａｍａ为代表的研究群体发表基金项目：国家自然科学基金资助项目（４７９３２０８∞；西北大学科研基金资助项目（９ｅＮｗ２８）作者筒介：高明（１９７５一）。男，江苏盐城人，西北大学硕士生，主要从事岩石大地构造学研究．第６期高明等：论地幔柱构造与板块构造的矛盾性和相容性一５ｌ５一了一系列跨学科综合性的研究成果…，从而提出了一种全新的构造观，即地幔柱构造。最近，他们又指出，地幔柱构造是继魏格纳提出大陆漂移学说和板块构造理论之后人类认识地球的第三次浪潮。但是，地幔柱构造理论自提出之日起，在许多观点上与板块构造理论就有很大分歧。这两者之间充斥着以下矛盾：（１）板块构造的驱动力是地幔的热损耗。而地幔柱构造似乎是由地核的热损失驱动的。（２）板块构造以存在转换断层、洋中脊、海沟及沿板块边缘发生岩浆作用为特点，而地幔柱构造以缺乏转换断层，存在地幔上隆、地幔下沉或海沟为特点?但海沟没有俯冲带火山作用。（３）板块是运动的，而地幔柱的显著特点之一是相对固定的，即其之间的相对移动速度很小，仅为板块移动速度的１／５。（４）板块构造学说局限于威尔逊旋回模式，是由上、下地幔各自形成对流层的双层地幔对流模式．而地幔柱构造是深部过程不平衡导致的，幕式地穿透上下地幔的巨旋回全地幔对流模式。　（５）板块构造拥护者用过渡带的地球动力学特征解释地幔的非均一性，而地幔柱构造理论用深部分异作用和交代作用、地幔柱活动、壳幔相互作用，以及上地幔软流圈部分的“枯竭”解释。（６）板块构造成矿理论仍局限于矿床内生与外生的传统分类框架内，地幔柱构造成矿理论范围已不再局限于地壳，而已深入到了地幔，甚至于核幔边界，而且成矿物质的输送在水平和垂直方向都有，从而构成内生内成、内生外成、外生内成、外生外成等丰富多采的成矿现象ｏ］。（７）板块构造学说认为挥发性和大离子亲石元素来源于俯冲的岩石圈板块，而地幔柱构造拥护者则认为它们来自下地幔。（８）板块构造理论认为地质作用的周期性可用地幔对流系统的更替加以解释，地幔柱构造理论则认为这种周期性可以归结为地幔脉动。由于板块构造理论只能对２００ｋｍ深度的地表给予解释，对于深部地质现象无能为力。所以将底侵作用和拆沉作用引入板块构造中，扩大板块在纵向的作用范围。尽管地幔柱构造理论和板块构造理论在许多方面格格不入。存在着不相容性，但如果把两者结合起来，地幔柱构造理论可以作为板块构造理论有力的补充和拓展．２．２地幔柱与板块运动和解体地幔柱的密度因热膨胀比周围地幔小而具有较强的上浮力，使上部物质发生变形，当其上侵到岩石圈底部或上地幔顶部时，地幔柱温度比周围的物质高得多。因此，它不仅能衍生出玄武岩浆，而且还会造成地壳上隆甚至裂开。但产生上述地幔柱构造现象要取决于地幔柱本身头部的大小和上覆岩石圈的厚薄。一般，普通的地幔柱不可能穿透（哪怕是正常厚度）大洋岩石圈。只有那些异常“强劲”的地幔柱才能做到。这就是为什么夏威夷链是太平洋北部地区见到的现今惟一活动的地幔柱的原因。当大洋岩石圈异常薄时（如太平洋南部），地幔柱的穿透相对容易。在岩石圈更厚的大陆区，绝大多数地幔柱一般不会穿透太陆岩石圈，而只能在岩石圈下面聚集，地表效应仅仅表现为上升。因此，时代明显递变的地幔柱行迹在大陆很少见．但大陆上所有体积巨大的大陆溢流玄武岩都是由超级地幔柱形成的。根据计算．假若有一个直径２５００ｋｍ、与周围温差超过１００℃的地幔柱头部上升１０００ｋｍ，并在太陆岩石圈下面聚集的大规模地幔柱．却仍不能立刻产生足以形成一新裂谷所需的水平方向的作用力，地幔柱必须对上覆岩石圈施以加热和软化相结合的作用。由于岩石圈具有一定的厚度和缓慢的热传导，所以形成一全新的扩张脊一般要孕育ｌｏ～４０Ｍａ。然而，如果地幔柱在一个老的扩张中心下上升，那么再次扩张所需要的时间要短得多，大约为几个百万年。若当地幔柱位于洋中脊附近时，地幔柱物质会尽量避开巨厚的岩石圈向洋中脊方向偏移．从而促进了洋中脊的扩张。所以，对典型ＭｏＲＢ的岩石组分进行研究时，要全面考虑，看其中是否含有地幔柱的物质来源。如果地幔柱远离活动的扩张脊．那么扩张作用很可能被延迟或阻止。这可能是因为地幔柱上侵而形成过量地壳变形所造成的极大驱动力引起的。另外，地幔柱的上侵力可作为缺乏软流圈地区的大陆板块漂移的动力。例如，１９９２年巴西利用远震波研究巴西地盾时发现其下没有软流圈，因而岩石圈运动不可能受软流圈驱动和控制，但在该地盾之下却存在一个至少向下延伸５００～６００ｋｍ的已“石化”的地幔柱，其年龄为１３０Ｍａ。正是这个古地幔柱的上侵力导致了巴西大陆的裂解、漂移和变形。２．３地幔柱与俯冲作用由于俯冲带的复杂性和后期强烈的构造演化作用，而且深度超过３００ｋｍ的热点用地面波层析摄西北大学学报（自然科学版）第３０卷影图像无法检测出来，所以地幔柱在俯冲带的直接证据目前知之甚少。但是，俯冲作用的最大下插深度为６７０ｋｍ．而地幔柱是从２９００ｋｍ深度的核幔边界产生的，所以其上升位置对上覆岩石圈没有选择性，在俯冲带地幔柱同样可以上侵并产生作用。同时．地幔柱在俯冲带的就位位置不同，因而其对俯冲过程的影响和作用效果也相应不同。由此笔者提出５种地幔柱与俯冲带相互作用的模式作为参考，从而对板块俯冲作用过程提供一些新的思路。（１）若洋壳向陆壳下俯冲．地幔柱在洋壳板块底部发生就位，由于其加大了洋壳的净浮力＋从而阻止了俯冲作用的进行．最后导致老的俯冲带活动停止。同时，洋壳由于受俯冲驱动力作用和本身的惯性，仍沿原方向运动，从而在远离老俯冲带的地幔柱边缘形成一新的俯冲带（见图１Ａ，ａ）。若地幔柱对洋壳的上托力大到使洋壳所受负浮力小于陆壳的负浮力时，陆壳有可能向洋壳下面俯冲。这可以解释板块构造理论所无法解释的在有些洋壳底部存在陆壳残片的现象”３（见图１Ａ，ｂ）。　阳―学．哪能声―啄鼍鳓圈攀’醚８浏嘲誉嚣翠１―Ｐ严！一一一――＿＿塔｜｜㈣―弋鼍旷啊―严～８―飞产一１峰一８潮图１地幔柱与俯冲带相互作用的若干模式Ｆｉｇ．１Ｓｏｍｅｃｏｎｃｅｐｔｕａｌｍ。ｄｅ】ｓｏｆｔｈｅａｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｐｌｕｍｅｓａｎｄｓｕｂｄｕｃｔｌｏｎｂｅＩｔｓ灰色区域代表洋壳短线黑色区域代表地幔柱短线白色区域代表陆壳（２）当洋壳向陆壳下面俯冲时，地幔柱在下插的洋壳下面聚集（见图ｌＢ），由于受到地幔柱的上托和加热作用，洋壳的俯冲速度和力度逐渐变小，这时地幔柱上覆的板片俯冲角度会变得相当小。这种模式可以很好地解释美国西部拉拉米造山带向东推进的平缓岩板的形成原因。（３）当洋壳向洋壳下面俯冲时．地幔柱在洋壳下面聚集ｔ这时除在远离老俯冲带的地幔柱边缘产生一新的俯冲带外，同时在老俯冲带俯冲的极性将发生反转．整体上形成双俯冲（见图ｌｃ）。陆壳向陆壳俯冲的情况也与之相似。（４）地幔柱在洋壳俯冲转折部位聚集（见图ｌＤ），洋壳在向陆壳俯冲的过程中，除受到地幔柱的上托力外，同时下插洋壳底部的加热熔融对洋壳俯冲起着润滑剂的作用。以上两种力的作用是相反的，前者让俯冲变得困难，后者有利于俯冲，但其作用的总效果要看谁占主导地位。当俯冲洋壳在一定深度相变为榴辉岩时，由于其温度低且密度大于软流圈，将发生拆沉作用．而地幔柱强大的上侵力对拆沉过程中板片的断开能给予很大帮助。如果拆沉下来的岩石碎片贴近或混入地幔柱，将随快速上升的地幔柱向地表折返。这也许可以成为一些超高压岩石快速冷却及折返机制的原因。（５）在洋壳与洋壳相互作用的俯冲带（如图１Ｅ），由于地幔柱对上覆板片的上托力．使其与俯冲板片间的作用力减少（即俯冲板片所受阻力减少），因而俯冲将进行得很彻底．甚至部分大陆岩石圈也会随之俯冲下去，且俯冲板片的物质几乎未被刮下来。这可以解释为什么在许多缝台带地区却很难找到洋壳残片的证据。当然，地幔柱与俯冲带相互作用的方式也许比我们想像的要复杂得多，以上只考虑了几种简单的模式，在俯冲带或许会出现两个甚至更多的地幔柱同时起作用，不过只要抓住地幔柱和俯冲带间的位置并套用以上模式综合分析，同样可以做出合理的解释。２．４超级地幔柱与板块构造现今地球上存在着规模巨大的大陆溢流玄武岩和高原玄武岩，例如印度德干高原暗色岩、西伯利亚暗色岩、非洲卡鲁玄武岩，以及北美西部哥伦比亚高原玄武岩，对其形成的解释是由超级地幔柱造成的“。“”】。Ｍａｒｕｙａｍａ等人指出，在地球内部除了存在超级热地幔柱外还存在超级冷地幔柱，认为超级冷地幔柱是板块向下俯冲至６７０ｋｍ深度时，由于第６期高明等：论地幔柱构造与板块构造的矛盾性和相容性重力不稳定性导致岩石圈地幔、大陆下地壳或洋壳沉入下伏软流圈或地幔，有的甚至能沉人到２９００对地幔柱的分类和起源提出了一些新的见解。Ｍａｒｕｙａｍａ，Ｆｕｋａｏｅｔａｌ等以地幔底界（２９００ｋｍ）、上ｋｍ的核幔边界。这种下沉的板片由于比周围物质的温度低，因而形成了冷地幔柱。如果许多下沉的冷地幔柱汇聚将合并为一个超级冷地幔柱，就会控制全球的地幔对流，并且所有上覆岩石圈的运动方向都将指向这个超级冷地幔柱．从而控制整个板块的运动（见图２）。根据全球Ｐ波层析资料所作地质解释，在南太平洋及非洲存在两大超级上升地幔柱．而在亚洲存在一个超级下沉地幔柱，大西洋中脊则是一个次一级的上升地幔柱．且在南美的俯冲过程仍在继续之中。这一格局也许主宰了今日的全球构造‘“。叠纪地幔底界（６７０ｋｍ）和地壳底界（１００ｋｍ）为限划分为一、二、三次热柱”１］；Ｃｏｆｆｉｎ和Ｅｌｄｈｏｌｍ基于地球多层对流系统的模型．提出源自４００ｋｍ，６７０ｋｍ和ＣＭＢ的３类地幔柱口“。然『ｆ『ｉ，上述划分是以地震层析成像研究地球深部构造得出的，只是现象上的归类，并没有在动力机制上给出证据。笔者认为?地幔柱从Ｄ”层处产生后，在其后上升过程中遇到地幔或岩石圈不均一时．地幔柱整体会发生分叉产生次级地幔柱．而这种分叉位置并不仅仅局限于６７０?４００和１００ｋｍ。同时，地幔或岩石圈不均一性的差异．会影响和决定着次级地幔柱的规模和大小。魏格纳所设想的，在地史时期存在一个联合大陆和泛大洋组西们利亚牛北１卢南成的单一性海陆分布的时空结构状态。而其可能存在的机制是否与超级冷、热地幔柱的控制有关？同时，先有板块的虻聚而后相继产生超级冷、热地幔柱，还是先有超级地幔柱而后才驱动板快的运动？先有超级冷地幔柱还是先有超级热地幔柱，或者两者同时出现？这些显然足地质学家们需要解决的，类似１●■，◆一　先有鸡还是先有蛋的恼人的问题。目前，人们对地幔柱的研究主要还着重于热点链和规模巨大的大陆溢流玄武岩和高原玄武岩，而对于复杂的俯冲带．研究者通常则很谨慎。尽管还存盘鳓聪。酬岁Ｉ图２冷、热地幔柱及其与板块间的关系（据Ｍａｒｕｙａｍａ等，１９９４）Ｆｌｇ．２Ｔｈｅｒｅｌａｔｌ。ｎｓｈｉｐａｍｏｎｇｃｏｌｄｐ【ｕｍｅｓａｎｄｂｏｔｐｌｕｍｅｓａｎｄｐ【ａｔｅｓ（ａｆｔｅｒ在一些争论，但中国的地质学家已经用地幔柱理论在青藏“““］、松潘甘孜“““１和中国东部造山带“’“’”３等地区解释了一些板块构造理论所棘手的问题。今后，在证明地幔柱的存在及其所发生作用的研究过程中，加强地球化学和地球物理的研究，从而提高检测技术的精度和深度将显得至关重要。Ｍａｒｕｙａｍａ，ｅｔａｌ，１９９４）３问题和思考最近，地质学家们对地幔柱展开了深入的研究，参考文献：［１］ＡＮＤＥＲＳＯＮＤＬ．ＣｈｅｍＩｃａｌｐＩｕｍｅｓ【ｎｔｈｅｍａｎｔｌｅ［Ｊ］Ｇｅ０１ＳｏｃＡｍＢｕ】ｌ，１９７５，８６：ｌ５９３―１６（）（】［２］ＬＯＰＥＲＤＥ，ｓＴＡｃＥＹＦＤ．ＴｈｅｄｙｎａｍｌｃａｌａｎｄｔｈｅｒｍａＩｓ”ｕｃｔｕｒｅｏｆｍａｎｔｌｅｐｌｕｍｅｓ［Ｊ］．ＰｈｙｓＥａｒｔｈＰｌ川ｔｌｍｅｒｔｌ９８３ＭＡＲｕＹＡＭＡｓ．Ｐｌｕｍｅｔｅｃｔｏｎｌｃｓ［Ｊ］．ＪＧ∞ｌｓｏｃＪａｐａｎ，１９９ｄ，１００（】）：２４―４９．孙爱群ｔ牛树根．地幔柱热柱成矿作用研究进展［Ｊ］．地质科学情报，１９９７，】６（１）：６５―７１王登红．地幔柱及其成矿作用［Ｍ］．北京；地震出版社，１９９８．ｃＡＭＰＢＥＬＬＩＨ．Ｍｅ【ｎ“ｇｉｎａｎＡｒｃｈｅａｎｍａｎｔｌｅｐｌｕｍｅ：ｈｅａｄｉｔ’ｓｂａｓａｌｔｓ，ｔａＩｌｓＩｔ’ｓｋ。ｍａｔＩｔｅｓ［Ｊ］一Ｎａｔｕｒｅ，ｌ９９８?３３９５１８西北大学学报（自然科学版）第３０卷６９７―６９９．［７］Ｇ琅１ＦＦｌＴＨＲｗ，ＲｌｃｈａｒｄｓＭＡ．，ｒｈｅａｄＪｕｓｔｍｅｎｔｏｆｍａｎｔｌｅｐｌｕｍｅｓ１９８９．１６：４３７―４４０，ｔｏｃｈａ“ｇ…ｏｐｌａｔｅｍｏｔｌｏｎ［Ｊ］．ＧｅｏｐｈｙｓＲｅｓＬｅｔｔ．［８］杜乐天．幔壳溃疡诱发地球动力学问题集成［Ａ］．北京大学地质学系．北京大学国际地质科学学术研讨会论文集［ｃ］－北京：地震出版社．１９９８．２９―３８．［９］Ｃ０ｘＫＧ．Ｔｈｅｒ。ｌｅ８７６．ｏｆｍａｎｔａｌｐＩｕｍｅ５ｍｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｃｏｎｔｉｎｅｎｔａｌｄｒａｌｎａｇｅｐａ¨ｅｒｎｓ［Ｊ］Ｎａｔｕｒｅ．１９８９＋３４２：８７３―［１０］周新华．壳一幔深部过程化学地球动力学与大陆圈研究［Ａ］．郑永飞．化学地球动力学［ｃ］．北京：科学出版社，１９９９．１５―２９［¨］邓晋富，莫宣学，赵海玲，等．壳－怪物质与深部过程［Ｊ］．地学前缘．１９９８．５（３）：６７―７５［１２］周瑶琪，宋晓东地幔动力系统与演化最新进展评述［Ｊ］．地学前缘，１９９８，５（增刊）：１１―３９［１３］吕庆田，蒋枚．高锐．青藏高原奠霍面形态的重力模拟及其对探讨高原隆升机制的意义［Ｊ］．地球学报．１９９７，１８（１）：７８―８６．［１４］吕庆田．蒋枚．马开义，等．青藏高原中部岩石圈结构、变形及地球动力学模式的天然地震学研究［Ｊ］．地球科学．１９９８．２３（３）：２４２―２４７．［１５］邓晋福，赵海玲，吴宗絮．中国北方大陆下的地幔柱与岩石豳运动［Ｊ］．现代地质．１９９２，６（３）：２６７―２７４（编辑张银玲）ＴｈｅｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎａｂｏｕｔｔｈｅｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙａｎｄｉｎｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙｂｅｔｗｅｅｎｐｌｕｍｅｔｈｅｏｒｙａｎｄｐｌａｔｅｔｈｅＯｒｙＧＡ０Ｍｉｎ９１，ＣＨＥＮＬｉａｎ９１’厶，ＳＵＮＹｏｎ９１’２　（１．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＧｅｏＩｏｇｙ－ＮｏｒｔｈｗｅｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ７１００６９．Ｃｈｌｎａ；２．ＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＣｏｎｎｎｅｎｔａｌＤｙｎａｍｌｃｓ?ＮｏｒｔｈｗｅｓｔＵｎｉｖｅｒｓＩｔｙ，Ｘｉ’ａｎ７１００６９．Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐ１ｕｍｅｓｈａｖｅｔｈｅｉｒｏｗ“ｇｅｏｃｈｅｍｉｃａｌａｎｄｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌｆｅａｔｕｒｅｓ．Ｔ。ｅＩｕｃｉｄａｔｅｔｈｅｉｎｔｅｒｎａｌｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｐｌｕｍｅｔｈｅｏｒｙａｎｄｐｌａｔｅｔｈｅｏｒｙ，ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙｃａｎｃｏｎｔｒａｓｔｂｅｔｗｅｅｎｐｌｕｍｅｓａｎｄｐｌａｔｅｓ，ｓｏｍｅｉｎ―ｂｅｆｏｕｎｄｉｎｍａｎｙａｓｐｅｃｔｓｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｍ．ＡＩｔｈｏ“ｇｈｔｈｅｒｅｅｘｉｓｌｓｓｏｍｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎｉｓａｎｔｈｅｍ，ｐ【ｕｍｅｔｈｅｏｒｙｏｎａｔｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｎｄｄｃｖｅｌｏｐｍｅｎｔｔｏｐＬａｔｅｔｈｅｏｒｙ．Ｂｏ仆Ｌｏｆｔｈｅｍｈａｖｅｅ“ｅｃｔｇｅｔｌｉｔｈｏｓｐｈｅｒｅａｎｄｓｕｂｄｕｃｔｉ。ｎｂｅｌｔｓｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙ．Ｄｅｌａｍｉｎａｔｅｄｃｏｌｄｐｌａｔｅｓｔｈｅｃｏｌｄｓｕｐｅｒｌｕｍｅｓ；ｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔｌｙｔｈｅｃ。ｌｄｓｕｐｅｒｐｌｕｍｅｓｃａｕｓｅｔｏｇｅｔｈｅｒａｎｄｔｈｅ“ｇｅｎｅ卜Ｈｏｔａｎｄｃｏｌｄｓｕ―ｔｈｅｈｏｔｓｕｐｅｒｐｌｕｍｅｓ．ｐｅｒｐｌｕｍｅｓｍａｙｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｍｏｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐｈｔｅｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ｛ｐｌｕｍｅｔｅｃｔｏｎｉｃｓ；ｐｌａｔｅｔｅｃｔｏｎｋｓ；ｓｕｂｄｕｃｔｉｏｎｂｅｈ；ｓｕｐｅｒｐｌｕｍｅ?学术动态?全国第六届大学化学教学研讨会在我校举行由西北大学主办的全国第六届大学化学教学研讨会，于９月２１～２３日在我校举行，来自北京大学、南京大学、吉林大学、复旦大学、西北大学等１００余所高等院校的１５０多名专家教授出席了会议。大会由中国化学教育委员会副主任朱文祥致开幕词，我校副校长惠泱河教授致欢迎词。这次会议以中国高等化学教育和教学改革为主题，对面向２１世纪教学内容、教学方法、教学手段和课程体系改革诸多问题进行了深入的理论探讨和交流。会上，代表分别就化学教学改革、教学实验管理体制和教学体系、化学专业本科教学改革的研究与实践、２ｌ世纪无机化学教学改革与教材创新、化学专业基础科研和教学人才“３４２２培养模式”、“５３３建设模式”和第１６届国际化学教育大会情况等ｌｏ个专题作了大会报告。这次大会共收到论文近３００篇，我校出版社编辑出版了论文集《高枝化学教学成果撷英》一书。（商立勋）包含各类专业文献、应用写作文书、生活休闲娱乐、中学教育、文学作品欣赏、高等教育、79论地幔柱构造与板块构造的矛盾性和相容性等内容。　
　《论地幔柱构造与板块构造的矛盾性和相容性》《西北大 、 学学报》 、2000、第 30 卷、第 6 期、514―517 [6]张丽芬、张树明、Brewer?T?S、 《地球运动... 　全球构造认识摘要:板块构造学说 (Plate tectonics) 是在大陆漂移学说和海底扩张...《论地幔柱构造与板 块构造的矛盾性和相容性》 、 《西北大学学 报》 、... 　[5] 高明、 陈亮、 孙勇.论地幔柱构造与板块构造的矛盾性和相容性、 西北大学学报、 2000、 第 30 卷、第 6 期、514―517。 [6] 胡亮.板块构造与地幔柱... 　地幔柱构造理论的形成与提出板块构造理论在解释地球上...主要体现在: (1) OIB 型岩浆中不相容元素含量, ...地幔柱、大火成岩省及大陆裂解――兼论中 国东部... 　讨论地幔柱构造和板块构造的关系,它们是完全不同的两个学说 吗? (1)板块构造...(1953 年) :一个封闭或半封闭沉积盆地,不论其范围大小、 构造和地质历史发展... 　按照现今流行的认识,地球外壳的构造作用,主要取决于...(mantle convection) 和“地幔柱”(mantle plume)...图案与板块构造学说的磁场反向解释存在一定矛盾; ④... 　? ? ? ? A、还原论 B、辨证论 C、整体论 D、客观轮 正确答案: C 我的...答案:A 6 行星构造演化样式一般为生长构造,地幔柱构造,板块构造,收缩构造和 ?... 　板块构造说 代地球科学中最有影响的全球构造学说。...增生的混杂岩体逐渐成长并受挤而隆起,组成非火山性...运动的研究中,地幔柱或热点可作为重要的参考系统。... 　地幔柱构造理论是一般性的, 不仅应用到地球,也可以应用到所有的行星中。地球的表面之所以受到板块构造的支配,是 因为地球的自然环境允许这种构造理论的作用(海洋的...地壳运动//板块运动//板块构造//大陆漂移//生物大灭绝//生物圈
　　地壳运动地壳运动的概述（crustalmovement）由引起结构改变、地壳内部物质变位的叫地壳运动。地球表层相对于地球本体的运动。通常所说的地壳运动，实际上是指岩石圈相对于软流圈以下的地球内部的运动。岩石圈下面有一层容易发生塑性变形的较软的地层，同硬壳状表层不相同，这就是软流圈。软流圈之上的硬壳状表层包括地壳和上地幔顶部。地壳同上地幔顶部紧密结合形成岩石圈，可以在软流圈之上运动。在地球的内力和外力作用下地壳经常所处的运动状态。地球表面上存在着各种地壳运动的遗迹，如断层、褶皱、高山、盆地、火山、岛弧、洋脊、海沟等；同时，地壳还在不断的运动中，如大陆漂移、地面上升和沉降以及地震都是这种运动的反映。地壳运动与地球内部物质的运动紧密相联，它们可以导致地球重力场和地磁场的改变，因而研究地壳运动将可提供地球内部组成、结构、状态以及演化历史的种种信息。测量地壳运动的形变速率，对于估计工程建筑的稳定性、探讨地震预测等都是很重要的手段，对于反演地应力场也是一个重要依据。对缓慢的地壳运动，可根据地质学（地层学、古生物学、构造地质学等）、地貌学和古地磁学的考察，参考古天文学、古气候学的资料，进行综合分析判定。例如，大陆漂移学说是从古生物学、古气候学找到迹象，又通过古磁极的迁移得以确立的。现在根据同位素年龄的测定和岩石磁化反向的分析，可以进一步认识地壳运动的演化。对于现代地壳运动，一般采用重复大地测量的方法，如用重复水准测量来研究垂直运动；用三角测量或三边测量的复测来研究水平运动；用安放在活动断层上的蠕变计、倾斜仪和伸长仪等做定点连续观测来监视断层的运动。20世纪70年代后期，进而利用空间测量技术（激光测月、人造卫星激光测距和甚长基线干涉测量等）监测不同板块上相距上千公里的两点间的相对位移（精度可达2～3厘米），用以测定板块之间的运动。除此以外，还可以利用海岸线的变迁，验潮站关于海水涨落的记录等，推断现代地面的升降运动。地壳运动的分类按运动方向可分为运动和运动。水平运动指组成地壳的，沿平行于地球表面方向的运动。也称或。该种运动常常可以形成巨大的褶皱山系，以及巨形凹陷、岛弧、海沟等。垂直运动，又称升降运动、，它使岩层表现为隆起和相邻区的下降，可形成、及拗陷、和，还可引起海侵和海退，使海陆变迁。地壳运动控制着地球表面的海陆分布，影响各种地质作用的发生和发展，形成各种构造形态，改变岩层的原始状态，所以有人也把地壳运动称构造运动。按运动规律来讲，地壳运动以水平运动为主，有些升降运动是水平运动出来的一种现象。地壳运动按运动的速度可分为两类：①长期缓慢的构造运动。例如大陆和海洋的形成，古大陆的分裂和漂移，形成山脉和盆地的造山运动，以及地球自转速率和地球扁率的长期变化等，它们经历的时间尺度以百万年计。另如冰期消失、地面冰块融化引起的地面升降，也属以万年计的缓慢运动。②较快速的运动。这种运动以年或小时为计算单位，如地极的张德勒摆动，能引起地壳的微小变形；日、月引潮力不但造成海水涨落，也使固体地球部分形成固体潮，一昼夜地面最大可有几十厘米的起伏；较大的地震可引起地球自由振荡，它既有径向的振动，也有切向的扭转振动。地壳运动的发现历史地球表层的大规模移动传统地质学最早发现了地球表层的垂直升降运动，证据是在高山上发现海相的沉积岩，并且有海中特有的贝类化石。这表明某些大陆地区的地壳在过去的地质年代中曾经是海洋。地质学中有所谓海进和海退之说，表明局部地壳是有升降变化的。但是传统地质学否认地球表层曾有过大尺度的水平运动。20世纪60年代以后总结了一系列的地学研究成果，证明地球表层在地球的历史中曾经有过大规模的水平位移，各大陆的相对位置曾有过显着的变化。最主要的证据是：①全球地震带勾画出6大板块的轮廓，证明地球表层的岩石圈不是完整的一块。②古地磁学的研究表明，由各大陆岩石磁性所得到的古地磁极位置不相重合，而根据各大陆不同地质年代的岩石磁性所绘制的极移曲线，在近代趋向重合于今地磁极位置。③大洋中脊两侧的磁异常条带，表明海底地壳在不断从中脊向两侧扩张，各板块所负载的大陆岩石圈随之发生水平漂移。地球表层的垂直运动由于6大板块和其他小板块的互相镶嵌式拼合，板块的水平向移动必然在板块边界和板块内部产生次生的竖直向运动：①板块消减带上海洋板块向地幔中以一定倾角下沉；②相邻的大陆板块边缘受消减运动的影响有牵连地下沉，地震时产生回跳；③大陆内部由于横向的推挤压力产生地壳的抬升或岩石圈的加厚，地质上产生岩层的褶皱，形成山脉和河谷。另外，由于地幔物质的上涌在某些地区的岩石圈中可能产生拉伸的张应力，形成张性的裂谷或断陷盆地。从地壳均衡的方面说，地球表层的竖直向运动从根本上还受着地球重力的制约。地壳运动的形成地壳运动使沉积岩层发生弯曲，产生裂缝、断裂，并留下永久形迹，这样就形成了地质构造。所谓地质构造就是地壳运动引起的岩层变形和变位的形迹（结果）。地壳运动是形成地质构造的原因，地质构造则是地壳运动的结果。地壳运动的证明自诞生以来，地壳就在不停运动，既有水平运动，也有垂直运动。地壳运动造就了地表千变万化的地貌形态，主宰着海陆的变迁。人们可用大地测量的方法证明地壳运动。例如，人们测出和两地距离每年缩短0.7米，像这样发展下去，1亿年之后，就会消失，就会和美洲大陆相遇。化石也是地壳运动的证据。在的岩层里，找到了许多古海洋生物化石，如、、等，说明这里曾经是汪洋大海。文化遗迹也是很好的证据。意大利波舍里城一座古庙的大理石柱离地面4～7米处，有海生贝壳动物蛀蚀的痕迹，可见该庙自建成以后曾一度下沉被海水淹没，以后又随陆地上升露出了水面。另外，、、及古地磁研究等都能提供大量的地壳运动的证据。地壳运动引起的地壳变形变位，常常被保留在地壳岩层中，成为地壳运动的证据。在山区，我们经常可以看到裸露地表的岩层，它们有的是倾斜弯曲的，有的是断裂错开的，这些都是地壳运动的“足迹”，称为地质构造。形成的地貌，称为构造地貌。(一)褶皱当岩层受到地壳运动产生的强大挤压作用时，便会发生弯曲变形，这叫做褶皱。地壳发生褶皱隆起，常常形成山脉。世界许多高大的山脉，如喜马拉雅山、阿尔卑斯山、安第斯山等，都是褶皱山脉。它们是由地壳板块相互碰撞、挤压，在板块交界处发生大规模褶皱隆起而形成的。褶皱有和两种基本形态。背斜岩层一般向上拱起，向斜岩层一般向下弯曲。在地貌上，背斜常成为山岭，向斜常成为谷地或盆地。但是，不少褶皱构造的背斜顶部因受张力，容易被侵蚀成谷地，而向斜槽部受到挤压，岩性坚硬不易被侵蚀，反而成为山岭。(二)断层壳运动产生的强大压力或张力，超过了岩石所能承受的程度，岩体就会破裂。岩体发生破裂，并且沿断裂面两侧岩块有明显的错动、位移，这叫做断层。在地貌上，大的断层常常形成裂谷或陡崖，如著名的东非大裂谷、我国华山北坡大断崖等。断层一侧上升的岩块，常成为块状山地或高地，如我国的华山、庐山、泰山；另一侧相对下沉的岩块，则常形成谷地或低地，如我国的渭河平原、汾河谷地。在断层构造地带，由于岩石破碎，易受风化侵蚀，常常发育成沟谷、河流。了解地质构造规律，对于找矿、找水、工程建设等有很大帮助。例如，含石油、天然气的岩层，背斜是良好的储油构造；向斜构造盆地，利于储存地下水，常形成自流盆地。在工程建设方面，如隧道工程通过断层时必须采取相应的工程加固措施，以免发生崩塌；水库等大型工程选址，应避开断层带，以免诱发断层活动，产生地震、滑坡、渗漏等不良后果。地壳运动的学说（一）收缩说核心思想：地球最初是熔融体，逐渐冷却。冷却是从外表开始的。地壳最先冷却形成，而后地球内部逐渐冷却收缩后，体积变小，这时地壳就显得过大而发生褶皱。（如同干苹果一样，外皮皱）。存在问题：按这种理论，地壳上的褶皱分布应是随机的，但实事上褶皱的分布有一定的规律。尤其是放射性元素的发现，说明地球并非由热变冷却。否定了收缩论的观点。（二）膨胀说核心思想：地球曾有很高温的时期，同时在地壳下部有一个膨胀层，由于膨胀层受热膨胀，使地壳裂开，解释了一些深大断裂、洋脊、裂谷的成因。存在问题：无法解释大规模挤压褶皱，逆掩断层的形成。而且膨胀性应具有宇宙性，其它星球尚无发现。（三）脉动说核心思想：由于地球内部冷热交替，导致地壳周期性的振荡运动（脉动）受热隆起，冷却地区坳陷。存在问题：忽视了水平运动。同时没有冷、热交替的证据。（四）地球自转速度变化说李四光提出：地球自转速度的变化导是致地壳运动的重要原因。核心思想：地质构造可分为走向东西向的纬向构造带。走向南北向的经向构造带。当地球自转加快时，由于离心力作用，地壳物质向赤道集中，相当于受到南北向的挤压，形成纬（东西向）构造带。相反地球自转减慢时，地壳物质从赤道向两极扩散，形成经向（南北向）构造带。（五）地幔对流说板块构造理论所畅导的，最早由英国的霍尔姆斯提出。核心思想：地幔物质热对流，带动驮在其上的岩石圈水平运动。存在问题：地幔物质能否热对流？对流的范围和规模有多大？简而言之，这些观点只分析到了部分情况并没能分析到全部。以上这些观点长期共存正说明了一个问题，那就是人类没有找到真正的造山运动和海底扩张的原因。如果找到了，就不可能有多个相互矛盾的理论共存。不同地壳运动的产物地壳无时不在运动，但一般而言地壳运动速度缓慢，不易为人感觉。特别情况下，地壳运动可表现快速而激烈，那就是地震活动，并常常引发山崩、地陷、海啸。地壳运动按运动方向可分为升降(垂直)运动和水平运动。升降运动是相邻地块或同一块块不同部分作差异性上升或下降，使得某些地区成为高地或山岭，另一些地区成为盆地或凹陷。我国喜马拉雅山上埋藏着大量新生代早期的海洋生物化石，表明在几千万年前这里还是一片汪洋大海。深海钻探发现，印度洋底有白垩纪的煤层，说明1亿多年前这里还是大陆边缘上的沼泽。世界上许多地区近期都表现为升降运动。例如，大不列颠群岛、原苏联的北冰洋地带、南美西部沿海地区，以及北美东部哈得逊湾的拉布拉多半岛等地区均为上升区。地中海、英吉列海峡、墨西哥湾等为下降地区。我国的青藏高原、云贵高原以上升为主。华北平原、松辽平原等地则以下降为主。水平运动是指地壳块体在水平方向上移动，相邻地块或相互分离拉开，或相向靠拢挤压，或呈剪切错动。在剪切错动中相邻地块既不拉开，也不靠拢。现代水平运动最典型的例子就是美国加里福尼亚的圣安德列斯断层带。几年前，美国使用轨道卫星和激光束新技术来测定断层两盘的位移，数据表明，该断层自中新世以后，水平运动距离已达260千米。由于地壳运动，使岩石原有的空间位置和形态发生改变(沉积岩、火山岩等岩层在其形成之初，基本上是水平产出的，而且在一定范围内是连续的)。岩层由水产变为倾斜或弯曲，连续的岩层被断开或错动，完整的岩体被破碎等，这种原生的形态和位置的改变，称为构造变形，变形的产物称为地质构造。最常见的地质构造为褶皱和断层。岩层的弯曲称为褶皱，褶皱的基本类型是背斜与向斜。背斜在形态上是向上拱的弯曲，中心部分为老地层，两翼岩层依次渐新。向斜是中部向下弯曲，中心部分为新地层，两翼岩层依次渐老。褶皱中，背斜与向斜常常是并存相依的。当然，背斜的上拱，向斜的下凹，并不一定与地形的高低一致，背斜可以形成山，也可以是低地；向斜可以是低地，但也可以构成山岭。岩石在受力作用后，当应力超过岩石的强度极限时，岩石就要发生破裂，沿破裂面两侧岩块发生显着相对位移的断裂构造称为断层。断层的规模大小不等，大者沿走向延伸可达上千千米，向下可切穿地壳，常由计多断层组成，称为断裂带。小者位移仅几厘米。被错开的两部分岩石沿之滑动的破裂面叫做断层面，断层面可成水平的、倾斜的或直立的，以倾斜的最多。断层面两侧相对移动的岩块称为断盘。断层面是倾斜面时，断层面以上的断块叫上盘，断层面以下的断块叫下盘。断盘沿断裂面相对错开的距离叫断距。上盘相对下降，下盘相对上升的断层为正断层；上盘相对而言上升，下盘相对而言下降的断层为逆断层；两盘沿断层面走向相对水平移动的断层为平移断层。地壳的形成地壳的形成分成了四步：一、铀等放射性元素使地球内部温度升高（据说地球开始时温度仅为1000摄氏度），易熔部分化解。二、铁镍等重元素下沉，轻元素开始形成岩浆（即后来的地壳）。三、开始形成地核与地壳。四、地核形成后，地球出现分层结构，地幔上边变成软流层，地壳冷却形成。如果没有这一阶段，就没有了地壳运动。板块运动板块运动简介坚硬的地壳并不是“铁板一块”，位于以下70-100公里厚的岩石层也不像蛋壳那样完整。无论是在大洋底下或大陆底下的岩层，原来都是由一块块大板块构成的。在这些大板块之间不是大洋中脊的裂口，就是几千米深的海沟或者是巨大的断层。 全球1968年，法国地质学家勒皮顺把地球的岩石层划分为六个大板块，即、、、、和。其中，除了太平洋板块全部侵没在海洋底部外，其他五个板块上，既有大陆也有海洋。随着研究的深入，有人在这些大板块中又分出一些较小的板块，例如，把美洲板块分为和；从太平洋板块中分出东太平洋板块；从亚欧板块中分出以中国大陆为主体的东亚板块等等。所有这些板块，都漂浮在具有流动性的地幔软流层之上。 随着的运动，各个板块也会发生相应的水平运动。据地质学家估计，大板块每年可以移动1-6厘米距离。这个速度虽然很小，但经过亿万年后，地球的海陆面貌就会发生巨大的变化：当两个板块逐渐分离时，在分离处即可出现新的凹地和海洋；大西洋和东非大裂谷 就是在两块大板块发生分离时形成的。，就是三千多万年前由南面的印度板块和北面的亚欧板块发生碰撞挤压而形成的。有时还会出现另一种情况：当两个坚硬的板块发生碰撞时，接触部分的岩层还没来得及发生弯曲变形，其中有一个板块已经深深地插入另一个板块的底部。由于碰撞的力量很大，插入部位很深，以至把原来板块上的老岩层一直带到高温中，最后被熔化了。而在板块向地壳深处插入的部位，即形成了很深的海沟。西太平洋海底的一些大海沟就是这样形成的。诞生后，已成功地解释了一些大地构造现象。同时，仍存在一些尚不能圆满解释的问题，有些推论也未得到最后的证实。但这些都不会影响这一学说的发展，相反会对它起推进作用。板块相对运动及其几何学板块运动一般是指地球表面一个板块对于另一个板块的相对运动。举例来说，大西洋中脊两侧的欧亚板块和北美板块正在相互分离，但这并不能断定大西洋中脊相对于地理极是静止的，也无法确定两个板块之中哪一个是静止不动的，我们只能假定其中一个板块静止不动，然后去分析另一板块相对于它的运动。由此可知，欧亚板块相对于北美板块是向东运动，而北美板块相对于欧亚板块则是向西运动。欧亚板块相对于太平洋板块是向西运动，相对于印度洋板块则是向南运动。举例说来，大西洋四周各大陆间的距离，在过去2亿年的时间内，至少移动了数千千米，而利用现代空间技术所观测到的现代板块间的相对运动，则可以达到每年几个厘米的量级。刚体板块沿地球表面的运动，应遵循球面运动原理，即必定是环绕通过球心（地心）轴的旋转运动。在球面上，任何一点的移动都不是沿着直线而是沿着弧线的运动。平行于赤道（离旋转极90°的大圆）的一系列同轴圆弧（欧拉纬线）标明了板块旋转运动的方向，同轴圆弧的垂线（大圆）相交于旋转极。正因为板块运动是一种旋转运动，所以，板块上不同位置的线速度随远离旋转极而增大，至旋转赤道线速度最大。板块的旋转运动由旋转极（欧拉极、扩张极）的地理坐标（γ、 ）和旋转角速度（ω）确定。由于转换断层的走向平行于相邻板块之间的相对运动方向，也就是说，相邻板块在球面上的运动轨迹就是转换断层（图5．29），故采用求转换断层为界的各对板块之间相对运动的旋转极（ρ），例如，采用作图法对大西洋中脊不同转换断层分别作垂直于它们的球面大圆，结果都相交于球面上一个很小的范围内，理解为一个极点，即旋转极，实际位置在58°E及38°W附近。有了扩张极（旋转极），利用扩张速率便可求出旋转角速度，即：ω＝ν/R·cosθ·0.017 45式中ω为旋转角速度（度/a）；ν为扩张速率（cm/a）； R为地球半径（6.37×108cm）； θ为欧拉纬度； 0.017 45为角度的弧长系数。表5．2即为明斯特（J.B.Minster etal， 1974）和蔡斯（C.Chase 1978）等人求出的全球部分板块之间现代运动的扩张极和角速度，根据所求得的旋转极位置和角速度大小，板块边界上各点的线速度可以很方便地换算出来。表5．2 全球部分板块的旋转及旋转速度相对旋转的板块对旋转极坐标旋转角速度(10-7度a)纬度经度欧亚—非洲/29.6N25.7W1.429.2N23.5W1.42欧亚—印度23.0N33.9E6.524.2N37.4E7.17欧亚—太平洋65.3N69.9W9.160.8N80.6W9.5印度—太平洋59.8S178.0E12.662.0S174.3E12.72印度—南极洲10.7N31.6F6.717.4N32.1E6.79太平洋—南极洲68.7N79.6W10.366.2N83.5W10.05太平洋—纳兹卡56.6N85.6W16.450.9N87.0W16.85北美—太平洋50.9N66.3W7.548.2N72.3W8.64太平洋—菲律宾海45.5N150.2E12.039.5N141.7E8.73北美—欧亚69.3N128.0E2.753.7N137.3W2.29由于板块的刚性是近似的，故板块旋转运动的定量计算值不可能是实际值。不过利用现代空间技术观测到的板块间相对运动速率显示板块运动方向和速率的地学估计与短时间尺度的直接测量结果大体上还是一致的。由前述可知，当两个各具边界形态的板块发生运动时，它们都有自己的旋转轴及旋转极，若三个板块同时发生运动则它们三者不可能是绕同一旋转极的转动，其中第三个板块的旋转极必然随转动而移动变位，所以，其旋转极只能是一个平均数。另外，每对板块扩张极的位置在时间上是变化的，所以，板块运动的旋转极只具有瞬时的位置性质。判断板块运动的标尺是时间段落，所以，旋转极就总是一个平均数，空间上是一个理想的点。对重建古大陆位置而言，确定板块旋转极的位置非常重要。板块的绝对运动板块的绝对运动是指板块相对于深层地幔（地幔—热点）的运动。相对于深层地幔平均位置固定的框架，称为板块绝对运动参考架（参照系），这种参考架是通过热点和岩石圈的无整体旋转（No-net-rotation）或称为平均岩石圈参考架来实现的。热点参考架的含义是，在地幔中存在一系列热点，一些学者认为，热点位置相对于地球自转轴和深层地幔是长期固定的，板块相对于热点的运动也就是板块的绝对运动，它可通过测量跨越热点火山链的年龄和长度得到。岩石圈无整体旋转参考架的含义是，如果岩石圈与软流圈的耦合侧向均匀，并且板块边界的力矩对称作用于两个相邻板块，则平均岩石圈参考架就是相对于深层地幔不动的参考架。板块相对于该框架的运动就是板块的绝对运动。图5．30即为基于上述两种参考架所标定的全球各主要板块的绝对运动（A.E.格里普等，1990；D.F.阿古斯等，1991）。可见，在大多数板块上两种参考架标定的绝对运动基本一致，但也有一定的差别，这主要是由平均岩石圈参考架相对于热点参考架有整体西向漂移的缘由所致。除上述两种参考架外，也有学者（Л.П.佐年沙英等，1981）以西太平洋岛弧—海沟系作为参照系，计算了 1000万年以来全球各主要板块以及一些热点相对于它的板块运动（图5．31），发现夏威夷热点、南大西洋热点、非洲提贝斯提热点等的位移量都很少，从而认为西太平洋岛弧—海沟参照系与这些热点组成了一个统一的系统，该系统可作为至少1000万年以来板块绝对运动的参照系统。这样就大致标明了上述时间内各大板块的绝对运动，其中以太平洋板块的运动速率最大，它主要是向西偏北方向运动；印度板块主要向北运动；北美和南美板块主要向西偏南方向运动，北美板块的旋转极位于白令海中，该极点四周的北美板块（部分），以及亚洲东北端均环绕该极做旋转运动，方向比较复杂；非洲板块的旋转极位于几内亚湾内，它基本上是环绕该极做左旋运动；欧亚板块主要是向西和向北运动，特别是更新世以来，亚洲大陆向北推移趋势明显。由此可知，板块的相对运动和绝对运动是不同的，以欧亚板块和太平洋板块为例，它们的绝对运动有可能都向西或都向东或向其他方向，但它们之间的相对运动则必须是相互汇聚的。这明确表示，板块绝对运动的旋转极，不同于一对板块之间相对运动的旋转极。板块运动的全球图式及变动特征巨大的太平洋板块朝西北、西及北的海沟俯冲推移。太平洋板块与欧亚板块和印度板块的汇聚速率，在日本—汤加海沟—带达到最大，可达9cm/a。汤加海沟以南，日本海沟以北，汇聚速率递减，向南至克马德克海沟，向北至阿留申海沟减至7cm/a左右。在马里亚纳和菲律宾海沟附近，海沟出现分叉现象，其间夹着菲律宾海板块，由于间夹板块处于环太平洋汇聚挤压带范围内，故其间并未出现离散型边界。欧亚板块与次级菲律宾海板块之间相对运动的旋转极在日本北海道东北，它们的汇聚速率在日本九洲附近为（3～4）cm/a，向南逐渐增大，至我国台湾以南增大到7cm/a以上。太平洋板块东边侧，沿秘鲁—智利海沟，次级可可板块和纳兹卡板块与南美板块相互对冲（俯冲和仰冲），其汇聚速率也在9cm/a以上。南、北美板块之间的加勒比板块与菲律宾海板块一样，也处于环太平洋汇聚挤压带内，同样也未见有离散型边界出现。加勒比板块的西界是中美海沟，东界是小安的列斯岛弧—海沟系，二者均属汇聚型边界，南、北两端均为转换断层，北端左旋，南端右旋。因此，加勒比板块向东仰冲于大西洋洋底之上。欧亚板块南界西端为大西洋亚速尔三联点，从亚速尔到直布罗陀一线，非洲板块相对于欧洲板块左旋，其相互汇聚速率仅0.5cm/a。自此向东为阿尔卑斯—喜马拉雅巨型纬向造山带，以北为欧亚板块，以南依次为非洲板块、阿拉伯板块和印度板块，它们相对挤压、汇聚，压缩速率自西而东逐渐增大，至印度板块西面的帕米尔楔，其汇聚速率为4.3cm/a，向北偏西插入欧亚板块，至东面的阿萨姆楔，则以6.4cm/a的汇聚速率向北东突入欧亚板块。由于两端向北推进的速率不一致、不对称，故在印度板块向北运动的同时兼有左旋动势。印度板块的这种运动性质是形成青藏高原构造形变的最重要因素。再往东过渡为印度洋东北缘的俯冲边界，沿爪哇海沟其汇聚速率为7cm/a左右，至东南边缘则被新西兰转换断层所替代。阿拉伯板块与印度板块之间，在阿拉伯板块的西北缘和东南缘均为北北东向的左旋转换断层，并以此与印度板块相分隔。上述全球主要板块的相互协调和彼此关联，以及增生扩张和消亡压缩现象，集中体现为全球的三大巨型构造系，一是环太平洋深消减带板舌构造系，所环绕的太平洋面积占全球面积的1/4；二是太平洋增生带洋脊构造系，相当于环绕地球赤道两周的总长度；三是大陆碰撞造山带构造系，主要分布在北半球北纬20°～50°之间，是一个包括阿尔卑斯—喜马拉雅造山带在内，宽达2 000～3 000km的环带。这三个具有全球尺度的巨型构造又具有以下变动特征。岩石圈板块总体向西漂移的定向性：根据J.B.明斯特（1978）和A.E.格里普（1990）等人的研究，北半球岩石圈板块运动矢量相对热点参考架都是向西漂移旋转的。南半球除印度洋、太平洋和非洲是向北运动外，太平洋和大西洋洋脊，虽然以向两侧做离散运动为主，但洋脊西侧运动矢量明显大于东侧，因此，整体上仍然可以看作是向西漂移的。由于北半球较南半球向西漂移量较大，故在赤道附近可能存在着一个南、北半球相对运动的扭动带。目前整个岩石圈相对地幔做向西的整体运动已得到普遍的承认。岩石圈板块运动强度的非平稳性：主要有三点依据，即大洋中脊的变格和跳位现象，以及热点轨迹走向的显著变化；古地磁视极移曲线沿走向突然改变而分开；岩石圈板块相对于热点，其运动速率发生过较大变化，比如北美、欧亚、非洲和南极洲板块早期的运动速率曾达到过8cm/a，而现在的运动速率则为2cm/a左右。地震活动的幕式特征也是板块运动非平稳性的反映。岩石圈巨型构造系的反对称性：全球巨型构造系的空间位置和几何形式虽相互对称，但活动构造特征是相反的，故称反对称性。全球3/4的大洋和洋脊裂谷集中在南半球，那里有相当高的热流值，代表扩张型半球；相反，全球3/4的大陆和活动造山带则集中在北半球，那里有广泛的地震活动，代表压缩型半球，此与南半球形成鲜明对照。在以经度180°为中心的太平洋半球，其环太平洋消减带代表着压缩型半球，边缘环带为以180°半径为中心的环带；以经度0°为中心的大西洋半球，则在0°以西，呈面状分布着一系列纵向洋脊和裂谷，代表着纵张型半球，二者的反对称性特征亦相当明显。此外，在同一构造系内，也存在着明显的反对称性，如在环太平洋深消减带板舌构造系内，西太平洋的板舌倾角多数大于45°，以至直立下插，而东太平洋的板舌倾角多小于45°，在南美西岸可以低到8°～12°，以至水平。西太平洋俯冲带为典型的沟—弧—盆系，而东太平洋俯冲带则属陆缘挤压造山带，弧后盆地不发育。西太平洋中脊裂谷和太平洋中隆裂谷，虽然在中、低纬度它们的走向都是南北向，转换断层也基本是东西向，但中脊两侧同一地质时代的海底磁条带的宽度并不相等，多数是东侧比西侧宽，反映两侧为不等速扩张，这是板块运动速率的反对称性特征。板块构造板块构造（plate tectonics）理论产生于20世纪60年代初期（Wilson，1965），该理论对生物地理学影响很大，很多情况下，不同地区上很多植物和动物分布，只有通过我们现在掌握的有关板块构造的理论才能够解释。我们这个行星表面，是由厚度大约为100-150 km的巨大板块构成，全球岩石圈可分成六大板块，即太平洋板块、印度洋板块、亚欧板块、非洲板块、美洲板块和南极洲板块，其中只有太平洋板块几乎完全在海洋，其余板块均包括大陆和海洋，板块与板块之间的分界线是海岭、海沟、大的褶皱山脉和大断裂带。这些板块就像冰山在海洋中一样飘浮在玄武岩质基底上，进行非常缓慢的移动。大部分陆地或者全部大陆都在板块之上，所以当板块运动的时候，各个大陆之间就表现出了相对运动状况，我们称此为大陆漂移（continent drift）。大陆板块具有三种可能的运动形式：第一是新板块的形成，在板块交界处或者边缘，由于熔岩涌出和冷却产生新板块，这类边缘板块一般都沉积在海底，但是如果这些板块上面有陆地，那么陆地就会随之而相对运动，这种边缘可能由一块大陆中间的断裂开始。比如东非大峡谷（The great rift valley in East Africa）就是两个板块分离初期阶段的例子，当这两部分大陆彻底分开之后，海水就会淹没断层部分，进而形成一个新大陆。分离的初期，这两块陆地还具有相同的植物和动物区系，原种的灭绝和新种属的进化导致两块陆地的动植物区系发生变化。第二种板块运动形式是板块相对趋近运动，如果一个或者两个板块边缘都是很薄的海洋岩壳，那么，一个板块就可能滑向另一个，当两个板块运动到一起时，它们之间的摩擦造成戳穿和剧烈运动，因而产生地震带。海洋下沉岩壳向更深层地壳运动，在接近热核（hot core）深层时融化，然后融化的岩浆喷出地表，形成火山喷发现象。如果这两个板块携带着大陆，那么，它们将相互接近。大陆壳比海洋岩壳密度小，所以，如果一个大陆接近一个下沉板块边缘的时候，就不会滑向另一块岩壳的下面，所以，就会防止它下面的板块继续下沉。如果两块板块各具有一片陆地，相互碰撞时都不会塌陷退让，撞击的结果形成长长的山脉。喜马拉雅山是世界上最高的山脉，就是由于万年前，印度板块和亚洲板块相撞形成的，现在仍然在缓慢上升。第三种是板块边缘相互碰撞滑开，加利福尼亚的San Andreas 断层（fault）显示向北滑动的太平洋板块和向南滑动的北美板块。可见，目前的大陆都是由一块被称为泛大陆（Pangea）的超级古陆分离形成的，大约在2亿年前分成两半，一半是Laurasia，另一半是Gondwanaland。一旦大陆被分割成不同的陆块，互相之间就被浩瀚的大海彼此孤立，同时每块大陆上的动植物也被隔离，各自独立进化的结果导致目前彼此不同的生物地理格局。因此按照目前的板块学说，约可将板块边界分类如下：(1) 建设性或分离型的边界(又称扩张边界，divergent boundary)：两个相邻板块向互相分离的方向走，如大西洋著名的中洋脊。(2) 破坏性或聚合型的边界(convergent boundary)：两板块冲撞在一起时，其中一块板块受到挤压而俯冲进入地函，形成隐没带。如菲律宾海板块隐没到太平洋板块下面，产生全球最深之马尼亚那海沟。(3) 存留、转换或剪切型的边界(transform boundary)：这个边界与扩张边界都是近乎垂直的面，最典型为美国加州圣安德烈斯断层。根据勒皮雄(Le Pichon)等人观点，全球岩石圈划分为六大板块：美洲板块 － 北美洲，西北大西洋、格陵兰岛、南美洲及西南大西洋南极洲板块 － 南极洲及沿海亚欧板块 － 东北大西洋，欧洲及除印度外的亚洲非洲板块 － 非洲，东南大西洋及西印度洋印度洋板块 － 印度，澳大利亚，新西兰及大部分印度洋太平洋板块 － 大部分太平洋（及加利福尼亚南岸）目前一般认为全球有十二个板块，包括：以陆地为主、涉及少量海洋的板块：欧亚（Eurasian）板块、阿拉伯（Arabian）板块、非洲（Africa）板块、北美（North American）板块、南美（South American）板块、南极洲（Antarctica）板块以海洋为主的板块：太平洋（Pacific）板块、菲律宾海（Philippine）板块、纳兹卡（Nazca）板块、可可斯（Cocos）板块、印度-澳大利亚（Indian-Australian）板块、加勒比（Caribbean）板块此外，还有人划分出许多微板块，关于这个问题，目前学术界正处在热烈的讨论之中，尚无定论。大陆漂移大陆漂移的设想早在19世纪初就出现了，最初的提出是为了解释两岸明显的对应性。直到1915年，家（Alfred Wegener）的《大陆与海洋的形成》问世，才引起地质界的震动。在这本不朽的著作中，魏格纳根据拟合大陆的外形、、、、古地极迁移等大量证据，提出中生代地球表面存在一个泛大陆（Pangea），这个超极大陆后来分裂，经过二亿多年的漂移形成现在的和。由于当时受对内部构造和动力学的知识局限，大陆漂移和动力学机制得不到物理学上的支持。魏格纳学说的不幸遭遇在于他倡导大陆漂移的同时却认为大洋底的稳定。直到他去世的20年后，抛弃洋底稳定不动的海底扩张学说提出，人们对大陆漂移的兴趣又复萌了。早期的世界地图已清楚地表明非洲和南美洲相对海岸线的“锯齿状拟合”。远在1801年，（A.Humboldt）及其同时代的著名科学家们已经提出，大西洋两岸的海岸线和岩石都很相似。魏格纳首先提出，应该用深海中的大陆坡边缘进行大陆拟合。（S.W.Carey ）证明，两个大陆的外形在海面以下2000米等深线几乎完全可以拟合。布拉德（E.Bullard）等人借助计算机计算，发现无论用1000米或2000米等深线拟合的结果差别不大。复原拟合工作证明，各大陆可以通过复原形成一个超级大陆，即魏格纳所命名的“泛大陆”。泛大陆是由冈瓦纳大陆（南方各大陆加上印度）和劳亚大陆（北美和欧亚）组成的复合古大陆。魏格纳首次提出大陆漂移观点时，许多证据来自他对古气候的研究。他注意到，各大陆上存在某一地质时期形成的岩石类型出现在现代条件下不该出现的地区：如在极地区分布有古珊瑚礁和热带植物化石；而在赤道地区发现有古代的冰层。运用将今论古的原则，魏格纳把冰川活动的中心放在当时的旋转极附近，而珊瑚礁和蒸发岩分布的地带放在赤道附近，用这种方法确定了各大陆当时的古纬度。对古纬度和现代纬度的比较，魏格纳得出了大陆漂移的结论。魏格纳认为，大陆漂移对现代由海洋分隔的各大陆上动物群和植物群的显著相似性提供了最好的解释。使魏格纳和以后的调查者们获得深刻印象的一些例子有：南美和非洲都能见到的具有类似蝾螈的骨骼构造的淡水爬行动物中龙（Mesosaurus），它不可能游过大洋；大西洋两岸的古生代海相无脊椎动物化石组合很相似；南极洲三叠系中有许多陆生爬行动物的化石在其它大陆上同样存在；二叠纪舌羊齿植物群（一个独特的植物组合）的种子蕨化石，见于南方的各个大陆和印度。古生物学的证据曾引起过人们众说纷纭的争论，迪茨（R.S.Dietz）在1967年就人们争论的证据发表了一篇评论，其中有霍尔登（J.C.Holden）所作的若干饶有趣味的图群。如今，这些争论都已是历史的陈迹，从这里我们可以见到，以旧框架收集新事实只是徒劳，用旧理论去解释事实又往往导致荒谬。南美、、和的地层两两相似，使魏格纳获得了深刻的印象。大西洋两岸所共有的地质现象更加证明这两块大陆曾经是连在一起的。在北大西洋两岸的两块大陆，有一条非常重大的古山系，被称为加里东山脉。如今在大西洋东岸的挪威看到的是山系的西段，这条山系通过爱尔兰以后似乎淹没在大西洋下。可是在的则有一个古山系仿佛从大西洋里爬上来，它和欧洲的加里东山脉有许多相同之处。这个在北美出现的山系被称之为老阿巴拉契亚山脉。魏格纳认为北美的曾一度和欧洲的加里东山脉相连。如果把大陆拼合在一起，就形成一条连续的山系。中含有磁性矿物，在地球磁场的影响下，岩石形成时就受到磁化，从而保存了它们形成时间和地点的地球磁场方向的古地磁记录。通过对岩石所记录的古磁场的倾向和倾角的测量，可以计算岩石形成时地球磁极的位置。人们从各个大陆不同时代的地层里测出几千个古磁极的位置，连接任一大陆不同时期的古磁极的线，就是那个大陆的视极移曲线。将各大陆视极移曲线比较，调整的结果表明，在2亿年前的所有大陆曾是一块共同的大陆——泛大陆。魏格纳最后却因为寻找证据而去世了,他的尸体在第二年才被发现。大陆漂移所形成的海底地形，呈拉丝状，可以通过"GOOGLE地球"看的更清楚。生物大灭绝生物灭绝又叫生物绝种。它并不总是匀速的，逐渐进行的，经常会有大规模的集群灭绝，即生物大灭绝。整科，整目甚至整纲的生物在可以很短的时间内彻底消失或仅有极少数残存下来。在集群灭绝过程中，往往是整个分类单元中的所有物种，无论在生态系统中的地位如何，都逃不过这次劫难，而且还常常是很多不同的生物类群一起灭绝，却总有其它一些类群幸免于难，还有一些类群从此诞生或开始繁盛。大规模的集群灭绝有一定的周期性，大约6200万年就会发生一次，但集群灭绝对动物的影响最大，而陆生植物的集群灭绝不象动物那样显著。第一次生物大灭绝：时间：为距今4.4亿年前的奥陶纪末期。事件：导致大约80%的物种绝灭。又称 奥陶纪大灭绝奥陶纪简介（Ordovician Period，Ordovician），地质年代名称，是的第二个纪，开始于距今5亿年，延续了6500万年。奥陶纪亦分早、中、晚三个世。奥陶纪是地史上海侵最广泛的时期之一。在板块内部的地台区，海水广布，表现为滨海浅海相碳酸盐岩的普遍发育，在板块边缘的活动地槽区，为较深水环境，形成厚度很大的浅海、深海碎屑沉积和火山喷发沉积。奥陶纪末期曾发生过一次规模较大的冰期，其分布范围包括非洲，特别是北非、南美的阿根廷、玻利维亚以及欧洲的西班牙和法国南部等地。“奥陶”一词来源“奥陶”一词由地质学家拉普沃思（C.Lapworth）于1879年提出，代表露出于英国阿雷尼格（Arenig）山脉向东穿过北威尔士的岩层，位于寒武系与志留系岩层之间。因这个地区是古奥陶部族（Ordovices）的居住地，故名。奥陶纪生物演化当时气候温和，浅海广布，世界许多地方（包括我国大部分地方）都被浅海海水掩盖。海生生物空前发展。在奥陶纪广阔的海洋中，海生无脊椎动物空前繁荣，生活着大量的各门类无脊椎动物。除寒武纪开始繁盛的类群以外，其他一些类群还得到进一步的发展，其中包括笔石、、腕足、、苔藓虫和软体动物等。笔石是奥陶纪最奇特的海洋动物类群，它们自早奥陶世开始即已兴盛繁育，分布广泛。腕足动物在这一时期奥演化迅速，大部份的类群均已出现，无铰类、几丁质（chitin）壳的腕足类逐渐衰退，钙质壳的有铰类则盛极一时；螺进入繁盛时期，它们身体巨大，是当时海洋中凶猛的肉食性动物；由于大量食肉类鹦鹉螺类的出现，三叶虫在胸、尾j进化出许多防御性针刺，以避免食肉动物的袭击或吞食。珊瑚自中奥陶世开始大量出现，复体的珊瑚虽说还较原始，但已能够形成小型的礁体。在奥陶纪晚期，约4.8亿年前，首次出现了可靠的陆生脊椎动物--淡水无颚鱼；淡水植物据推测可能在奥陶纪也已经出现。第一次物种大灭绝发生在4亿4万年前的奥陶纪末期，由于当时地球气候变冷和海平面下降，生活在水体的各种不同无脊椎动物便荡然无存。在距今4.4亿年前的奥陶纪末期，是地球史上第三大的物种灭绝事件，约85%的物种灭亡。古生物学家认为这次物种灭绝是由全球气候变冷造成的。在大约4.4亿年前，现在的撒哈拉所在的陆地曾经位于南极，当陆地汇集在极点附近时，容易造成厚厚的积冰---奥陶纪正是这种情形。大片的冰川使洋流和大气环流变冷，整个地球的温度下降了， 冰川锁住了水，海平面也降低了，原先丰富的沿海生态系统被破坏了，导致了85%的物种灭绝。第二次生物大灭绝：时间：距今3.65亿年前的泥盆纪后期。事件：海洋生物遭受了灭顶之灾。又称：第二物种大灭绝 ，泥盆纪简介(Devonian period)，地质年代名称，古生代地第四个纪，约开始于4.05亿年前,结束于3.5亿年前，持续约5000万年。泥盆纪分为早、中、晚3个世,地层相应的分为下、中、上3个统。泥盆纪古地理面貌较早古生代有了巨大地改变。表现为陆地面积的扩大，陆相地层的发育，生物界的面貌也发生了巨大的变革。陆生植物、鱼形动物空前发展，两栖动物开始出现，无脊椎动物的成分也显著改变。鱼类地时代泥盆纪是脊椎动物飞越发展的时期，鱼类相当繁盛，各种类别的鱼都有出现，故泥盆纪被称为 “鱼类的时代”。最重要的是从总鳍类演化而来的，两栖类、爬行类的祖先——四足类（四足脊椎动物）的出现。对古气候的研究显示泥盆纪时期是温暖的。化石记录说明当时远至北极地区都处于温带气候。第二次物种大灭绝发生在泥盆纪晚期，其原因也是地球气候变冷和海洋退却。在距今约3.65万年前的泥盆纪后期， 历经两个高峰，中间间隔100万年，是地球史上第四大的物种灭绝事件，海洋生物遭到重创。第三次生物大灭绝时间：距今2.5亿年前的二叠纪末期，事件：导致超过95%的地球生物灭绝。又称：第三次物种大灭绝、。二叠纪简介（Permian period）是古生代的最后一个纪，也是重要的成煤期。二叠纪分为早二叠世, 中二叠世和晚二叠世。二叠纪开始于距今约2.95亿年，延至2.5亿年，共经历了4500万年。二叠纪的地壳运动比较活跃，古板块间的相对运动加剧，世界范围内的许多地槽封闭并陆续地形成褶皱山系，古板块间逐渐拼接形成联合古大陆（泛大陆）。陆地面积的进一步扩大，海洋范围的缩小，自然地理环境的变化，促进了生物界的重要演化，预示着生物发展史上一个新时期的到来。距今约2.5亿年前的二叠纪末期，发生了有史以来最严重的大灭绝事件，估计地球上有96%的物种灭绝，其中90%的海洋生物和70%的陆地脊椎动物灭绝，。三叶虫、海蝎以及重要珊瑚类群全部消失。陆栖的单弓类群动物和许多爬行类群也灭绝了。这次大灭绝使得占领海洋近3亿年的主要生物从此衰败并消失，让位于新生物种类， 生态系统也获得了一次最彻底的更新，为恐龙类等爬行类动物的进化铺平了道路。科学界普遍认为，这一大灭绝是地球历史从古生代向中生代转折的里程碑。其他各次大灭绝所引起的海洋生物种类的下降幅度都不及其1／6， 也没有使生物演化进程产生如此重大的转折。科学家认为，在二叠纪曾经发生海平面下降和大陆漂移， 这造成了最严重的物种大灭绝。那时，所有的大陆聚集成了一个联合的古陆，富饶的海岸线急剧减少，大陆架也缩小了，生态系统受到了严重的破坏,很多物种的灭绝是因为失去了生存空间。更严重的是，当浅层的大陆架暴露出来后，原先埋藏在海底的有机质被氧化，这个过程消耗了氧气，释放出二氧化碳。大气中氧的含量有可能减少了，这对生活在陆地上的动物非常不利。随着气温升高，海平面上升，又使许多陆地生物遭到灭顶之灾，海洋里也成了缺氧地带。地层中大量沉积的富含有机质的页岩是这场灾难的证明。这次大灭绝是由气候突变、沙漠范围扩大、火山爆发等一系列原因造成。陨石撞击游学科学家认为，陨石或小行星撞击地球导致了二叠纪末期的生物大灭绝。如果这种撞击达到一定程度，便会在全球产生一股毁灭性的冲击波，引起气候的改变和生物的死亡。最近搜集到的一些证据引起了人们对这种观点的重视。但大多数生物科学家认为这场灭绝是由地球上的自然变化引起的。气候的改变有些科学家认为，气候的变化是形成这场大灾难的主要原因。因为二叠纪末期形成的岩石显示，当时某些地区气候变冷，在地球两极形成了冰盖。这些巨大的白色冰盖将阳光发射回太空，会进一步降低全球气温，使陆上和海上的生物很难适应。如果再加上海平面下降和火山爆发，这就会成为灭顶之灾。大气成分的改变有些生物学家认为，生活方式比较活跃积极的动物，如似哺乳类的单弓类动物需要比别的动物更多的氧气，他们可能是因为大气成分的改变而灭绝的。因为二叠纪末期气温的降低会导致海平面的下降。海床的辽阔煤层区就会暴露在外面，释放出大量二氧化碳到大气中，大气中的氧气含量就会相对减少。火山活动火山爆发回喷出大量气体和火山尘埃进入大气层。火山灰山团不仅会使动物窒息而死，还有可能遮蔽太阳，使全球气温降低。所以，火山活动也可能是二叠纪末期灭绝事件的原因之一。西伯利亚就曾经发现当时火山猛烈爆发所喷出的物质。沙漠的肆虐二叠纪的陆块碰撞接壤而形成了庞大的盘古大陆。来自海上的雨水和雾气再也无法深入内陆地区。于是二叠纪的某些区域就越来越干燥炎热，致使沙漠范围越来越广，无法适应干旱环境的动物就灭绝了。第四次生物大灭绝：时间：距今2亿年前的三叠纪晚期。事件：发生了第四次生物大灭绝，爬行类动物遭遇重创。又称：三叠纪大灭绝，第四次物种大灭绝三叠纪简介(Triassic period)是爬行动物和裸子植物的崛起)是的第一个纪。它位于二叠纪(Permian)和(Jurassic)之间。始于距今2.5亿年至2.03亿年，延续了约5000万年。海西运动以后，许多地槽转化为山系，陆地面积扩大，地台区产生了一些内陆盆地。这种新的古地理条件导致沉积相及生物界的变化。从三叠纪起，陆相沉积在世界各地，尤其在中国及亚洲其它地区都有大量分布。古气候方面，三叠纪初期继承了二叠纪末期干旱的特点；到中、晚期之后，气候向湿热过渡，由此出现了红色岩层含煤沉积、旱生性植物向湿热性植物发展的现象。植物地理区也同时发生了分异。距今1.95亿年前的三叠纪末期，估计有76%的物种，其中主要是海洋生物在这次灭绝中消失。 这一次灾难并没有特别明显的标志，只发现海平面下降之后又上升了，出现了大面积缺氧的海水。第五次生物大灭绝：时间：6500万年前后，白垩纪晚期事件：突然，侏罗纪以来长期统治地球的恐龙灭绝了。又称： 第五次物种大灭绝，，白垩纪简介（Cretaceous Period，Cretaceous） 中生代最后的一个纪。白垩纪（Cretaceus period）是中生代的最后一个纪，始于距今1.37亿年，结束于距今6500万年，其间经历了7000万年。无论是无机界还是有机界在白垩纪都经历了重要变革。位于侏罗纪之上、新生界之下。白垩纪是中生代地球表面受淹没程度最大的时期，在此期间北半球广泛沉积了白垩层，1822年比利时学者J.B.J.奥马利达鲁瓦将其命名为白垩系。白垩层是一种极细而纯的粉状灰岩，是生物成因的海洋沉积，主要由一种叫做颗石藻的钙质超微化石和浮游有孔虫化石构成。距今6500万年前白垩纪末期， 是地球史上第二大生物大灭绝事件，约75%--80%的物种灭绝。在五次大灭绝中，这一次大灭绝事件最为著名，因长达14000万年之久的恐龙时代在此终结而闻名，海洋中的菊石类也一同消失。其最大贡献在于消灭了地球上处于霸主地位的恐龙及其同类， 并为哺乳动物及人类的最后登场提供了契机。 这一次灾难来自于地外空间和火山喷发，在白垩纪末期发生的一次或多次陨星雨造成了全球生态系统的崩溃。撞击使大量的气体和灰尘进入大气层，以至于阳光不能穿透， 全球温度急剧下降，这种黑云遮蔽地球长达数年之久，植物不能从阳光中获得能量， 海洋中的藻类和成片的森林逐渐死亡，食物链的基础环节被破坏了，大批的动物因饥饿而死，其中就是恐龙。 &　支持小行星撞击说的科学家们推断，这次撞击相当于人类历史上发生过最强烈地震的100万倍，爆炸的能量相当于地球上核武器总量爆炸的l万倍，导致了2.1万立方公里的物质进入了大气中。由于大气中高密度的尘埃，太阳光不能照射到地球上，导致地球表面温度迅速降低。没有了阳光，植物逐渐枯萎死亡；没有了植物，植食性的恐龙也饥饿而死；没有了植食性的动物，肉食性的恐龙也失去了食物来源，它们在绝望和相互残杀中慢慢地消亡。几乎所有的大型陆生动物都没能幸免于难，在寒冷和饥饿中绝望地死去。小型的陆生动物，像一些哺乳动物依靠残余的食物勉强为生，终于熬过了最艰难的时日，等到了古近纪陆生脊椎动物的再次大繁荣。撞击假说的支持者发现了许多有力的证据，来证明他们的观点。最有力的证据来自在K/T（白垩纪和古近纪）地质界线上发现的铱异常和冲击石英。科学家推测，这种高含量的铱元素就是那颗撞击地球的小行星带来的，冲击石英就是在撞击过程中形成的。美国人查特吉大约l0年前提出了一种类似的假说。他认为，在白垩纪末期撞击地球的凶手不是一颗小行星或者陨石，而是彗星雨。大量的彗星雨撞击到地球上，形成一个环绕地球一周的撞击带，其中有2块巨大的彗星体成为了恐龙大灭绝的“主犯”：一块形成了我们熟知的墨西哥湾附近的巨大的陨石坑，另外一块撞击到现在的印度大陆上，形成的陨石坑比墨西哥湾附近的陨石坑还大。即将出现的第六次生物大灭绝：自从人类出现以后，特别是工业革命以后， 由于人类只注意到具体生物源的实用价值，对其肆意地加以开发， 而忽视了生物多样性间接和潜在的价值，使地球生命维持系统遭到了人类无情地蚕食。科学家估计， 如果没有人类的干扰，在过去的2亿年中，平均大约每100年有90种脊椎动物灭绝，平均每27年有一个高等植物灭绝。 在此背景下，人类的干扰，使鸟类和哺乳类动物灭绝的速度提高了100-1000倍。 1600年以来，有记录的高等动物和植物已灭绝724种。 而绝大多数物种在人类不知道以前就已经灭绝了。 经粗略测算，400年间，生物生活的环境面积缩小了90%，物种减少了一半，其中由于热带雨林被砍伐对物种损失的影响更为突出。估计从年由于砍伐热带森林引起的物种灭绝将使世界上的物种减少5%-15%，即每天减少50-150种。在过去的400年中， 全世界共灭绝哺乳动物58种，大约每7年就灭绝一个种，这个速度较正常化石记录高7-70倍；在二十世纪的100年中，全世界共灭绝哺乳动物23种，大约每4年灭绝一个种，这个速度较正常化石记录高13-135倍……。 以下是一组来自国家环保总局的最新数据 ： 中国被子植物有珍稀濒危种1000种，极危种28种，已灭绝或可能灭绝7种 ；裸子植物濒危和受威胁63种， 极危种14种，灭绝1种；脊椎动物受威胁433种，灭绝和可能灭绝10种……。 生物多样性受到有史以来最为严重的威胁。 生存问题已从人类的范畴扩展到地球上相互依存的所有物种，许多人都在思考着同样一个问题——我们能留给下一代什么？是尽可能丰富的世界， 还是一个生物种类日渐贫乏的地球？不断攀升的数字敲响了世纪末的警钟，人类改造世界的美梦蒙上了一层阴影，不少人惊恐地自问：不曾孤独来世的人类，难道注定要孤独地离开？答案也许可以从150年前一位印第安酋长的话中找到——“地球不属于人类，而人类属于地球”。生物圈生物圈（biosphere）是上凡是出现并感受到活动影响的。是包括及其自下而上的总称，是地球特有的圈层。它也是诞生和生存的空间。生物圈的范围是：大气层的底部、水圈大部、岩石表面。生物圈是地球上最大的生态系统。生物圈的概念生物圈的概念是由地质学家（E.Suess)在1375年首次提出的，是指地球上有生命活动的领域及其居住环境的整体。它包括海平面以上约10000米至海平面以下11000米处，其中包括大气圈的下层，岩石圈的上层，整个土壤圈和水圈。但绝大多数生物通常生存于地球陆地之上和海洋表面之下各约100 m厚的范围内，如果把地球看作一个足球大小，那么生物圈就比一张纸还要薄。生物圈主要由生命物质、生物生成性物质和生物惰性物质三部分组成。生命物质又称活质，是生物有机体的总和；生物生成性物质是由生命物质所组成的有机矿物质相互作用的生成物，如煤、石油、泥炭和土壤腐殖质等；生物惰性物质是指大气低层的气体、沉积岩、粘土矿物和水。由此可见，生物圈是一个复杂的、的开放系统，是一个生命物质与非生命物质的自我调节系统。它的形成是生物界与、及（土圈）长期相互作用的结果，生物圈存在的基本条件是：第一，可以获得来自太阳的充足光能。因一切生命活动都需要能量，而其基本来源是太阳能，绿色植物吸收太阳能合成有机物而进入生物循环。第二，要存在可被生物利用的大量液态水。几乎所有的生物全都含有大量水分，没有水就没有生命。第三，生物圈内要有适宜生命活动的温度条件，在此温度变化范围内的物质存在气态、液态和固态三种变化。第四，提供生命物质所需的各种营养，包括O2、CO2、N、C、K、Ca、 Fe、S(氧气 二氧化碳 氮 碳元素 钾元素 钙元素 铁元素 硫元素)等，它们是生命物质的组成或中介。总之，地球上有生命存在的地方均属生物圈。生物的生命活动促进了能量流动和物质循环，并引起生物的生命活动发生变化。生物要从环境中取得必需的能量和物质，就得适应环境，环境发生了变化，又反过来推动生物的适应性，这种反作用促进了整个生物界持续不断的变化。生物圈究竟有多大呢？生物圈包括海平面以上约10000米至海平面以下11000米处，包括大气圈的下层，岩石圈的上层，整个和水圈。但是，大部分都集中在地表以上100米到水下100米的大气圈、水圈、岩石圈、土壤圈等圈层的交界处，这里是生物圈的核心。生物圈里繁衍着各种各样的生命，为了获得足够的和营养物质以支持生命活动，在这些生物之间，存在着与被吃的关系。“大鱼吃小鱼，小鱼吃虾米”，这句就体现了这样一种简单的。但是，要维持整个庞大的生物圈的生命活动，这么简单的关系显然是不行的。生物圈自有它的解决办法。生物圈中的各种生物，按其在和能量流动中的作用，可分为：，主要是，它能通过将合成为。，主要指（当然也包括在内）。有的动物直接以为生，叫做一级消费者，比如；有的动物则以植食动物为生，叫做二级消费者；还有的捕食小型，被称做三级消费者。至于人，则是。，主要指微生物，可将有机物分解为无机物。这三类生物与其所生活的无机环境一起，构成了一个：生产者从无机环境中摄取能量，合成有机物；生产者被一级消费者吞食以后，将自身的能量传递给一级消费者；一级消费者被捕食后，再将能量传递给二级、三级……最后，当有机生命以后，分解者将它们再分解为无机物，把来源于环境的，再复归于环境。这就是一个生态系统完整的物质和能量流动。只有当生态系统内生物与环境、各种生物之间长期的相互作用下，生物的种类、数量及其生产能力都达到相对稳定的状态时，系统的能量输入与输出才能达到平衡；反过来，只有能量达到平衡，生物的生命活动也才能相对稳定。所以，生态系统中的任何一部分都不能被破坏，否则，就会打乱整个生态系统的秩序。请大家善待所有的动物。生物圈是最大的生态系统。我们必须明白，人也是生态系统中扮演消费者的一员，人的生存和发展离不开整个生物圈的繁荣。因此，保护生物圈就是保护我们自己。所以，从现在开始，关心爱护你身边的生态环境吧。
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