板块构造是如何运作的?

我们脚下的土地是如何移动并相互作用的?
2023年2月24日

采访

詹姆斯·杰克逊,剑桥大学

EARTH-CRACK

地球上的一条裂缝

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也许首先要从一些表面的知识开始。更具体地说,我们脚下的土地是如何运作的?如果这只是表面知识,当然不需要专家来解释。我是说,能有多难呢?嗯,带着太多的自信和一系列奇怪的演示,我承担起了成为构造学老师的责任。他们说每天都是上学的日子。

阿米莉亚-你好,我叫阿米莉亚。我今年16岁。

嗯,板块构造学这个词对你来说意味着什么?

阿米莉亚-我知道有海洋的,也有大陆的,但仅此而已。我知道它们在地下,它们会移动一点。

Will - <笑>你已经比我们做得好了。比詹姆斯强多了,詹姆斯根本不知道什么是海洋地壳。但为了证明这一点,因为它们的规模难以想象,巨大的地球板块和海洋板块。詹姆斯,还有什么比这个更能证明这一点的呢?

詹姆斯:橘子?

威尔,我有一个橘子。你介意把这个橘子削皮吗?现在是听众在家。你肯定觉得我们疯了。

詹姆斯-
我们有纸巾吗?<笑>。其实有点恶心。

威尔-好吧,当他这么做的时候。我要揭露这个精彩演示的秘密原料,那是一锅果酱,詹姆斯,看起来很好吃。我要把你完美去皮的橙子涂上果酱,毁掉它。但这些很快就会讲得通。

詹姆斯-我没想到我们会把学校搞得这么乱。

Will - <笑> Amelia,我已经把橙子涂上果酱了。你现在对这些尖叫的板块构造感兴趣吗?

阿米莉亚-不。只是现在看起来有点没胃口。<笑>。

威尔-詹姆斯,你想剥下你最非洲形状的橘子皮吗?把它放回橘子上,放在果酱上面。然后我们有,我们叫它欧洲。如果你现在看到这里,我要把这两个盘子推到一起。我们可以看到两片橙子之间的果酱发生了什么变化?

阿米莉娅:果酱来了,弄得有点乱。但它是在分开的橙皮之间出现的。

威尔:这是否会给你一个概念,当两个陆地区域在地球顶部相互碰撞时会发生什么?

阿米莉亚-我想可能是地壳下的岩浆堵塞了。所以可能是火山爆发。不过我不太确定。

威尔,我想说这已经是一个巨大的成功了。火山爆发或山脉上其他类型的板块构造一起移动。如果我们用另一种方式来做,如果我们有两片橙皮,我们认为它们是一块陆地,像这样把它们分开,这样堵塞就会蔓延开来,你会想象会发生什么?

阿米莉亚-也许是海洋,但地上有个洞?

威尔:有意思。有趣。所以橙色可能不能很好地代表它。我希望能到达那里。陆地移动的想法,岩浆从中涌出,创造出新的陆地。理论上,这就是正在发生的事情。然而,它似乎不太顺利<笑>。

詹姆斯-很好。

好吧,公平点。这比看上去难多了。也许把它交给专家会更好。还有谁比剑桥大学的詹姆斯·杰克逊教授更适合继承这一衣钵呢?

地球的横截面看起来有点像洋葱。所以如果你把洋葱拆开,它有不同的物质层,地球就是这样。所以如果你现在看地球,你对你在地表上看到的东西很熟悉,你在地表上能认出的各种各样的岩石,它们只在英格兰地下30公里处。这并不是很多,因为地球到地心的距离是6300千米。到中间还有很长的路要走。最上面的30公里都是我们经常看到的岩石我们称之为地壳。当你往下看时,你会得到不同的东西。这些不同的东西在接下来的3000公里里都是差不多的。它看起来是绿色的,在书中总是被涂成绿色,因为它是绿色的。它是绿色的,因为它是由一种特殊的绿色矿物构成的,这种矿物叫做橄榄石,很常见。 And then there's a really big surprise because then in the center of the earth there's a ball. And that ball is about 3000 kilometers in radius. It's about the size of the planet Mars. And there it is, it sits inside the earth. And the big surprise is that the ball is liquid. It's made of molten iron and there's even another surprise inside that ball is another ball. And the ball inside that ball, which we call the core, is about the size of the moon. And that is where it goes solid again. So it's made of the same stuff, it's made of iron, but in the middle is a ball of solid iron. And outside it then is this ball of liquid iron, which is called the core, which is about the size of Mars. Then we have all this green stuff, which is a green and it's called the mantle. And right at the top is what we walk around on, which is called the crust, which is only about 30 kilometers thick.

当我们讨论海洋板块和大陆板块时,什么是板块?

詹姆斯:盘子就像一个球形的盖子,它是一个弯曲的盖子,放在地球的顶部,它在周围滑动,整个地球都被这些东西的拼凑所覆盖。大约有12个主要的火山,它们都在周围滑动,相互移动,撞在一起,然后彼此分离。

有不同种类的盘子吗?

詹姆斯:这些板块都是一样的,它们大约有100公里厚,有些地方可能更厚一些,而且它们会四处移动。它们唯一的不同之处在于有些上面有乘客,有些没有。所以大陆不是这里真正重要的。大陆的边缘不是板块的边缘。大陆就像乘客或救生筏一样坐在板块上。只是随着上面的盘子移动。

这些乘客会影响每个盘子之间的相互作用吗?

詹姆斯:是的,他们有。因为当板块相遇时,通常会发生一个板块滑到另一个板块的下面。想象一下,你正在乘自动扶梯上楼。当自动扶梯到达顶部时,它就会滑入地下,然后再转一圈。这正是在地球表面发生的事情。但你会注意到,当你到达扶梯顶端时,你不会回到大楼里,你会在顶部被刮掉。这就是发生在非洲大陆上的事情。大陆就像坐在自动扶梯上,当它们到达边缘时,它们不会回到地球内部,因为它们太轻了。想象一个软木塞漂浮在一个更重的东西上面。大陆被刮开,它们相互碰撞。

这些板块之间的各种相互作用会导致什么呢?

詹姆斯:当板块相互移动时,它们必须相互滑动。当岩石相互滑动时,它们会破裂并在表面上移动,这被称为断层。所以把断层想象成地球上的一把刀,但是是一把非常大的刀。我的意思是这些岩石,它们向下可能有几十公里,它们可能有几百公里长,但是当岩石相互滑动时,它们会振动,这些振动就是地震。所以板块边缘的一个后果就是会发生大地震,也会有火山爆发因为当共享的物质回到地球内部或者当物质从地球出来时,就会得到熔岩,熔岩也会四处移动,到达地表。这些是火山。

威尔-板块下面是什么让它们移动的?

詹姆斯:在盘子下面的不是你经常在书上看到的图片。它不是液体。它是岩石,但它是热岩石。热岩石没有强度。想想热太妃糖或糖浆之类的东西因为没有强度而移动,对吧?在这种情况下,它没有强度,因为它很热。这就使得地球表面的冷岩石,更坚固,可以滑过它们的顶部尽管它们不是液体,而是非常柔软的固体。这一切发生的原因实际上是地球像这样散失热量。所以如果你有一杯咖啡或任何东西,或者你加热的一锅液体。速率,热量从底部到顶部的方式是通过液体的移动。 And that's what actually happens inside the earth is that hot material from the inside moves towards the surface. And as it moves, things have to get out of the way. And that's why these plates are sliding around, but it's not moving in the liquid state. It's moving as a very soft solid, but it works exactly the same way.

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