板块构造
bǎn kuài gòu zào
板块构造是关于地球岩石圈被分割成若干运动板块、板块间的相互作用引发地震、火山和造山运动的理论。
Definition
板块构造理论认为，地球的外壳被分裂成若干被称为“板块”的巨大碎片，它们在缓慢运动，而在板块相互碰撞、分离或滑动错开的地方，就会产生地震、火山和山脉。这是一套统一性理论，认为岩石圈被分割成大约十几个主要板块和若干个较小的板块，它们以每年 $2$ 至 $10\ \text{cm}$ 的速度在软流圈之上运动，并在离散型（分离）、汇聚型（相向靠拢）和转换型（相互滑过）三种边界处发生相互作用，其运动由地幔对流、洋脊推力和板片拉力共同驱动。这一理论解释了地震、火山、山脉带和大洋盆地的分布规律。刚性板块的运动是绕球面上欧拉极点的旋转，因此线速度会随着与极点的角距离而变化。驱动力以板片拉力（寒冷俯冲岩石圈的负浮力）为主，洋脊推力和底部拖曳则居次要地位；像太平洋板块这样运动最快的板块，正是那些拥有最长俯冲边界的板块。板块边界是应变释放的区域，而板块内部则相对稳定，这也是为什么像 1886 年查尔斯顿地震这样的板内地震如此罕见且令人费解的原因；威尔逊旋回则描述了大洋盆地在数亿年间开合演变的过程。
Example
板块运动的速度大约和你的指甲生长速度相当，但经过数百万年不断累积，效果就会十分显著：大西洋每年都会变宽几厘米。大西洋中脊是一处离散型边界，安第斯山脉标志着纳斯卡板块俯冲于南美洲之下的汇聚型边界，圣安德烈亚斯断层是一处转换型边界，而阿巴拉契亚山脉则是盘古大陆聚合期间大陆碰撞形成的。如今的 GPS 大地测量技术可以直接测量板块运动：太平洋板块相对北美板块沿圣安德烈亚斯断层系以约每年 $5\ \text{cm}$ 的速度向西北方向移动，北美板块和欧亚板块则在大西洋中脊处以约每年 $2.5\ \text{cm}$ 的速度相互分离。夏威夷－皇帝海山链等热点轨迹，记录了板块相对于一个固定地幔柱的运动历史。
Key Insight
几乎所有的地震和火山都发生在板块边缘，因此如果把地震在地图上标出来，实际上也就画出了板块的轮廓。板块构造理论直到 20 世纪 60 年代才被广泛接受，那时海底测绘揭示了中洋脊和磁条带的存在；这是一套年轻的理论，却一下子解释了数十年来令人困惑的证据。就目前所知，这一过程只在地球上运作，太阳系中其他任何地方都不存在。它的存在依赖于水对岩石圈的软化作用，以及一个既足够热能够发生对流、又足够冷能够形成刚性板块的地幔，这是一个狭窄的窗口条件，或许正是一颗行星具备宜居性所必需的。