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- Q0 l( i0 n% E0 S- O, f! Z2 i$ O 关注中科院地质地球所，探索地球的奥秘
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大洋的一生
' F& s; D/ {4 P: {7 x8 z0 M 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。
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《成语 沧海桑田》王建峰 绘
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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。 5 ]4 P- u& _4 S6 d
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威尔逊旋回示意图
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4 p, R& h' O* b/ \% E; m 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。 3 X1 A4 h! h7 c4 r+ R1 Q. o. x
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： 4 m, l; b8 ?8 l- C7 M, S
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6 i, q! H9 X$ k c+ v7 o# F2 S Phase1: 大洋的胚胎期——大陆裂谷 " m1 A8 W1 J c
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东非大裂谷 4 E. ^. w1 ?& r) D
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东非大裂谷与红海—亚丁湾构成三联点 9 I1 t; A* H* q. }$ q" E1 Y
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。 , ?* d+ x9 a9 O& Z9 `
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Phase 2 大洋的婴儿期——初生洋壳
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5 n5 Q& p0 r% ]0 ^ Google earth 上的红海 0 E4 x1 M1 w8 X" n0 N+ O B5 F
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, u J9 G7 {' L& r 红海一景 $ ]0 A' ^8 e: [( g. ]; W
' p4 W. K! R1 l3 ?0 u' x8 W- [/ \ 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。 $ O* {0 r. G5 x) v& M; D+ _
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9 b; f& S4 i7 p4 D0 E" e! ]5 j: o Phase 3 大洋成年期——洋中脊扩张 - _: T' f/ g9 o' X$ U! X
4 d6 B X6 [0 b7 w' U1 t* o$ Z Google earth 中的大西洋 . \0 U' Y' B2 A9 S4 t/ ]( |
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大西洋洋中脊 5 E* P7 s5 d+ [" i: Z9 t! A
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。 / R1 m/ D2 R1 |" C. A) x
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。
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; S( _1 f! ]* b; {+ F Phase 4 大洋老年期—洋壳俯冲 - Y# [7 w) V3 {, l3 g
, q" N! M2 N1 e 太平洋洋中脊—主要在东端分布
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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。 6 i' t! g2 H z, H4 R8 y
$ p/ H7 U: E4 S1 L8 p4 f- ^ k 太平洋日落
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5 y% s% G3 t8 V) b# {5 Y: \2 a 外太空瞭望太平洋 , s4 z& e% f- o* s- n% H
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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。 ' V: R$ k& N! ~ M4 ?
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太平洋东端，可见明显的洋中脊分布
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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。
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Phase 5 大洋的残留期 - }) G) k+ M. l( H. b
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。
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卫星拍下的地中海
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地中海中最大的两个岛：西西里岛和撒丁岛
( \) D6 V2 w5 H' j( a# M F 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。 ) U% }8 C+ D, i2 `! \! B
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2 s8 f7 ~& Z2 u' n: l/ s Phase 6 大洋的消亡 % L6 t- {: L7 z! E- 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。 . |0 J6 m7 E+ [# L9 i% |
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新特提斯造山带 $ m4 `" U! O. l0 U+ L
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f+ E' m/ p9 A" p/ {1 o 喜马拉雅山系 + m$ N% Y& `/ Z8 j2 t; n9 Z( 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。 6 o- X$ u; m2 L# i. ^
美术编辑：赵亚楠 / P% w, j1 N5 F; i% z L, D
校对：张燡敏
' H2 z. t7 v% w; n! t 公众号：中科院地质地球所 8 ]7 g8 f) q# N9 g+ M
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