吻合的海岸线

南美东部海岸凸出的部分和非洲西部凹进去的部分吻合得非常好，这一直困惑着早期的地理学家。1620年，英国哲学家弗朗西斯·培根发现旧大陆(东半球)和新大陆(西半球)具有相似性，它们的海角和地峡看起来一样。两个大陆都是北部延伸较宽，而南部狭窄，并且都指向南部。他也发现南美和非洲的大西洋海岸线似乎也可以相互对应。乔治斯·德·布丰根据欧洲和北美的植物和动物具有相似性而推断它们曾经是连接在一起的。

法国道德家弗朗索瓦·德普莱斯特认为旧大陆和新大陆曾经在一起，之后由于《圣经》中描述的大洪水才分开。17、18世纪的地质学家一直争论这个洪水的破坏性是否足够大可以将一个老的大陆分裂成两个新的大陆。具有讽刺意味的是，现代地质竟然开始于一个失败的尝试——用大洪水来解释岩石和地貌。19世纪德国博物学家亚历山大·冯·洪堡德发展了这个想法，他认为大规模的潮汐浪在地球上动荡，并且像巨型河谷一样，进入大西洋，使得大陆被远岸的海岸线所分割。洪堡德研究了南美的地貌、植物和动物，注意到南美东部和西部海岸上的山脉类似，并且两个大陆的地层也具有惊人的相似性。

令地质学家惊恐的是，连非科学家也提出了大陆漂移学说。在19世纪中期，美国作家安东尼奥·史奈德写道当地球从熔融状态冷却结晶后，绝大部分大陆聚集在一侧，地球变得不均衡不对称。这样地球就会产生相当大的内压，使大陆裂开，热的熔岩就可以通过这些裂缝喷发出来。此时，大洪水来临，狂奔的洪水推动着由大陆分裂产生的碎片不断运动，使得它们分开并到达现在的位置。远到石炭纪，非洲和南美洲煤层都是相同时期并含有相似的化石，史奈德认为这可以作为非洲和南美洲最初是一个大煤层的证据。

1871年，英国博物学家查尔斯·达尔文的儿子乔治·达尔文对月亮的起源进行了推断。他认为月亮是地球分裂产生的(图6)。当地球处于早期熔融状态时，持续的自转使地球在赤道处发生膨胀，并且膨胀的部分被甩入太空中。还有一种观点认为月亮是由于太阳或其他星球产生的潮汐引力而从地球上撕裂出去形成的。1882年，英国科学家奥斯蒙德-费舍认为当月亮从地球中撕裂出来，地球上出现的疤痕形成太平洋盆地，之后很快地被地球内部熔融的岩浆所充填。当上面流体层进入盆地洞穴时，漂浮在上面的冷却的固体地壳也随之发生分裂，分裂后的各部分就像木筏漂浮在熔融岩浆组成的河流一样向洞穴运动。

1885年，澳大利亚地质学家爱德华·苏伊斯解释了南半球的大陆是怎样聚合成一个被他称之为冈瓦纳大陆的联合大陆的，现在被称为冈瓦纳(图7)，这是根据印度中东部一个古老的地区命名的。这个联合大陆包含了非洲，南美洲、澳大利亚、南极洲和印度。依据欧亚大陆和加拿大的劳伦省，苏伊斯将北部的联合大陆命名为劳亚古陆，它包含了北美洲，欧洲和亚洲。在苏伊斯的时代，地质学家认为当地球冷却时，它就会像烘烤的苹果一样皱缩，从而形成造山带。

生物学家和地质学家都被新大陆和旧大陆上相似的化石和动植物所困惑。一种理论解释为这两个大陆并没有相互离开，而是由下沉陆地形成的连接两大陆之间的大洋盆地逐渐发育。因为那个时代大部分地质学家认为当地球内部冷却和皱缩时，地球也会收缩，地球上的地块就会掉进去来充填由于皱缩而产生的空间，这样就形成了大洋盆地。这个理论支持生物可以很方便地从一个大陆迁移到另一个大陆。然而，这个理论却限定了地球的年龄，使得地球的年龄比实际的年轻好多。

19世纪末至20世纪初，放射性衰变的发现使得地球通过收缩来维持其内部温度的观点很快被抛弃。法国物理学家亨利-贝克勒尔发现铀可以自发地发射被称作伽马射线(Y)的物质。1897年，英国物理学家汤姆森(J.J.Thomson)指出电子是绕原子核旋转的带负电的微粒。1898年，英国物理学家卢瑟福·欧内斯特发现了由放射性物质放射产生的阿尔法(α)和贝塔(β)粒子。同年，皮埃尔和玛丽·居里识别出许多放射性元素，其中包含了放射性元素镭。地球内部放射性元素的衰变就提供了维持地球温度所需的能量。随后，许多地质学家彻底改变了原来的观点，并且提出了地球并不是收缩而是持续膨胀。从而摆脱多余的热量。

P10-12

自古以来，地球对人类来讲是既熟悉又神秘的。到目前为止，人类对地球的了解还只是冰山一角。地质学作为研究地球的性质与特征的综合性学科，主要探究地球的物质组成、结构、构造，发育历史等，包括地球的圈层分异、物理性质、化学性质、岩石性质、矿物成分，岩层和岩体的产出状态、接触关系、地球的构造发育史、生物进化史，气候变迁史，以及矿产资源的赋存状况和分布规律等。板块构造学说是20世纪60年代提出的一种新的全球构造学说，是地质学领域最大的进步。通过板块构造学说的发展与成熟，人们才了解到地球自从形成以来在地表和内部经历着永不停息的运动变化，这种运动和变化产生的原因正是板块构造的真谛所在。

板块构造学说是在大陆漂移和海底扩张的基础上建立起来的。早在20世纪初，天文学、气象学和地球物理学家魏格纳(A.L.wegener)就在其1 91 2年发表的《大陆的生成》一文中以及在1915年的《海陆的起源》一书中完整而系统地提出了大陆漂移的假说，并引起全世界科学界的重视。但是这一假说由于本身的依据不足不易使人信服。加之传统的固定论势力强大，未能得到广泛的发展而逐渐衰落了。在20世纪50年代，海洋科学和地球物理学取得了突破，多方面的海洋调查工作获得了大量海洋科学的资料，例如：大洋中脊形态、海底地热流分布异常、海底地磁条带异常、海底地震带及震源分布、岛弧及与其伴生的深海沟、海底年龄及其对称分布、地幔上部的软流圈等。在这些新资料的基础上，赫斯(H.H.Hess)和迪茨(Dietz)于20世纪60年代几乎同时提出了一个崭新的学说——海底扩张说。海底扩张学说的成熟提供了大量的有利于大陆漂移的论据，使大陆漂移的学说得到复活，并且通过磁极迁移曲线，充分证明大陆漂移是确实存在的。1967年，美国普林斯顿大学的摩根(J.Morgan)、英国剑桥大学的麦肯齐(D.P.Mekenzie)、法国的勒皮顺(X.LePichon)等人，把海底扩张说和大陆漂移的基本原理扩大到整个地球岩石圈，并总结提高为对岩石圈的运动和演化的总体规律的认识。这种学说被命名为板块构造学说，或新的全球构造理论。

本书的作者Jon Erickson在本书的撰写过程中同样坚持了板块构造学说建立到发展成熟的主线。本书板块构造的发现到大陆漂移的动力学过程，从海底扩张到俯冲造山，由浅及深、循序渐进，最后介绍了板块构造与生命演化和气候变化的关系，将板块构造的范畴从地球拓展到太空，提出可以应用板块构造理论来推测其他相邻行星的性质。本书定位为科普读物，Jon Erickson在术语的选择上也尽量做到浅显易懂，系统地阐述了板块构造的基本理论。书中有一些经典的图片、详细的解释，以及明了的表格，更有助于读者理解。这是一部不可多得的板块构造入门教材。

作为构造地质专业的博士研究生，我对于板块构造理论比较熟悉。可以说我们专业目前的所有研究内容都基于板块构造理论的有关模式。在译介的过程当中，我尽量保证表述的准确性，保持译文表达和原著的一致，有时为了保证译文的通顺以及可读性，会适当做一些调整。在专业术语的选择上坚持采取国内地质学术领域普遍应用的表述方式，同时做一些注释便于读者理解。本书的翻译由我和石头协作完成，我负责前5章，石头负责后5章。为了保证译本的一致性和流畅性，我们最后做了统一的校正和复核。

翻译的过程是艰辛的，但是同时也是受益匪浅的，经常会被作者精彩的表达和缜密的论述所折服，对自己的专业水准也是一个很大的提高。当然限于本人知识水平有限，在翻译的过程中难免会有疏漏，欢迎广大读者指正，同时也希望大家包涵。最后，希望通过我们的翻译，能让广大读者对板块构造理论有一个基本的了解，认识我们赖以生存的地球。

张元元

2009年5月于北京

简表

致谢

序言

简介

1 大陆漂移

 板块构造的发现

 地质学的起源／吻合的海岸线／漂移的证据

 大陆运动／古地磁／岩石圈板块

2 历史大地构造学

 地球历史简介

 太古代构造演化／元古宙的构造／古生代构造

 中生代构造／新生代构造

3 地幔对流

 大陆漂移的驱动力

 热流／地核／地幔

 地幔对流／大陆裂谷／超大陆

4 地壳板块

 运动的岩石圈

 大陆地壳／大洋地壳／海沟

 热点／板块运动／地震／断裂带

5 海底扩张

 洋中脊

 海洋的奥秘／大西洋洋中脊／海底扩张／玄武质岩浆

 磁条带／海山和海底平顶山／深海红黏土

6 俯冲带

 深海海沟

 大洋海沟／海底地形／板块俯冲／俯冲的板块

 岛弧／环太平洋火环／火山喷发

7 造山作用

 地壳隆升与剥蚀

 造山期次／板块碰撞／隆升和剥蚀

 岩浆活动／矿床／地热能源

8 岩石循环

 生态平衡

 大气圈与海洋／热量平衡／水循环／碳循环

 氮循环／碳酸盐岩／火山

9 构造活动与生命

 形成一个生机勃勃的地球

 生物圈／岩石圈／构造运动与生物演化

 构诰活动与生物灭绝／构造运动与气候变化／未来的构造运动

10 太空中的构造

 太阳系探秘

 月球的构造／水星的构造／金星的构造

 火星的构造／木星的构造／土星的构造

 天王星的构造／海卫一的构造

结语

专业术语

译后记

自古以来，人们对地球的认识已通过自身经历或邻居之间的交谈获得，以及后来越过语言障碍，通过更广范围的交流等方式形成。随着现代科学和信息技术的进步，人们对地球的了解开始形成逐步的共识。尽管地球曾一直被认为是静止不动的，但科学发现它是运动变化的，并且这种运动是超越了人所能感知的程度。类似的例子还有太阳系之外发现的10个新的星球，这又一次证实了与时俱进的科学超越于普遍的经验。

采用科学准确的语言和考究的态度，Jon Erickson通过《揭开地球神秘的面纱——板块构造》这本书来拓宽人们对地质科学中时间和空间维度的认识。本书采用循序渐进的方式进行编排，第一章首先依次对那些近百年来对地质学基本原则和关系有贡献的科学家表示感谢。继而本书向读者介绍了早在太古代的古老地质事件，从而说明地球地壳，地幔和岩石圈的演化和变化。

在地表下面一定深度，大陆板块在半熔融状态的地幔之上的运动，阐释了板块构造的真谛。这从本质上直接或间接地解释了地质历史上地球表面出现的运动和变形。从广义上讲，这些运动和变形包括大陆的漂移，洋盆的变化以及山脉的形成，并在下面的章节中分别论述。狭义上讲，板块构造可以解释火山和地震。板块构造甚至更微妙或者间接地反映洋流和气候变化，因为这些变化均可以通过海底化石和考古遗迹的分布显现出来。尽管地质学在字面上仅代表了地球科学，但最后一章节中它的范畴被延伸，就像板块构造可以被应用于推测其他相邻行星的性质。

——博士Ernest H.Muller

本书首先介绍了构造地质理论形成的基础地质发现，随后展示了地球从最初的形成到现在的演化历程，详细界定了地球表面大陆运动的驱动力，仔细分析了运动的地壳板块及其之间的相互作用和相互影响，并揭露出板块构造最好的证据是怎样在海底发现的，以及洋壳是怎么在洋中脊处形成的。

随后，本书继续讨论了洋底板块俯冲及相应的海底扩张的证据。在阐释板块构造的基本性质之后，板块构造理论被应用到解释山脉的形成——这是改造地球的强大构造动力在地表的最显著的表现形式。阐释了板块构造是怎样在塑造地球过程中发挥重要作用之后．书中继续解释了它是怎么使我们的星球变成有生命的行星，并且详细分析了地球上生命必不可少的各种循环系统。

Jon Erickson通过《揭开地球神秘的面纱——板块构造》这本书来拓宽人们对地质科学中时间和空间维度的认识。本书采用循序渐进的方式进行编排，第一章首先依次对那些近百年来对地质学基本原则和关系有贡献的科学家表示感谢。继而本书向读者介绍了早在太古代的古老地质事件，从而说明地球地壳，地幔和岩石圈的演化和变化。