板块构造论（Plate Tectonics）
魏格纳的大陆漂移假说（Wegener’s continental drifting hypothesis）
- 概念： 阿尔弗雷德·魏格纳于1912年提出，认为大陆在地球表面缓慢漂移。
- 证据： 大西洋两岸大陆的吻合、跨大西洋两岸的地质和古生物学匹配（如相似的化石分布）。
- 问题： 魏格纳未能提出可接受的大陆漂移动力机制。
海底扩张（Sea floor spreading）
- 概念： 在大洋中脊处，新的洋壳不断生成并向两侧扩张。
- 证据：
- 大洋中脊（Mid-ocean ridges）：海底隆起，存在裂谷。
- 海底磁异常条带（Seafloor magnetic anomalies）：洋壳岩石记录了地球磁场的周期性倒转（Geomagnetic polarity reversals），形成与大洋中脊平行的对称磁条带。通过磁条带宽度和地磁倒转时间，可以计算出海底扩张速率（spreading rate）。
- 洋壳年龄（Age of oceanic crust）：洋壳年龄随距大洋中脊距离的增加而增大，且对称分布。
- 地震分布（Earthquake distribution）：地震主要集中在狭窄的带状区域，与板块边界吻合。
- 贝尼奥夫带（Benioff-zone / Wadati-Benioff）：在俯冲带下方，地震震源深度随离海沟距离的增加而加深，形成倾斜的地震带。
板块构造理论（Theory of Plate Tectonics）
- 概念： 地球表面由一系列巨大的岩石圈板块（Plates）组成，这些板块在软流圈（Asthenosphere）上运动。
- 岩石圈（Lithosphere）： 地球外部刚性壳层，包括地壳和上地幔顶部，厚度约100公里，构成板块。
- 软流圈（Asthenosphere）： 岩石圈下方的地幔部分，具有塑性，板块在其上滑动。
- 板块类型： 板块可包含洋壳、陆壳或两者兼有。
- 板块运动观测： 可通过GPS等技术直接观测板块运动速度。
板块边界类型（Types of Plate Boundaries）
- 离散型边界（Divergent Boundary）： 板块相互分离，形成大洋中脊和裂谷，产生新的洋壳。
- 汇聚型边界（Convergent Boundary）： 板块相互碰撞或俯冲。
- 洋-洋汇聚：形成岛弧和海沟。
- 洋-陆汇聚：形成海沟和海岸山脉，洋壳俯冲到陆壳下方。
- 陆-陆汇聚：形成高大山脉（如喜马拉雅山）。
- 俯冲带（Subduction zone）：一个板块（通常是洋壳）插入另一个板块下方。
- 转换型边界（Transform Boundary）： 板块沿断层水平滑动，地壳既不生成也不消亡。
板块运动的驱动力（Driving force of Plate Tectonics）
- 地幔对流（Mantle convection）： 地幔物质的循环流动被认为是板块运动的主要驱动力之一。瑞利数（Rayleigh Number）可以判断对流是否发生。
- 板块拉力（Slab pull）： 俯冲到地幔中的冷而重的板块因自身重力下沉，拉动与其相连的板块。
- 脊推力（Ridge push）： 大洋中脊处新生成的洋壳因重力沿脊两侧向下滑动，推动板块。
- 地幔柱构造（Mantle Plume Tectonics）： 地幔深部的热物质上升形成地幔柱（Mantle Plume），可能导致地表形成热点（Hotspot）火山链，也可能对板块运动产生影响。
大陆地壳的起源（Origin of continental crust）
- 洋壳成分： 主要由玄武岩组成（约50% SiO₂），通过地幔减压熔融形成。
- 陆壳成分： 主要由花岗岩组成（65-70% SiO₂），形成过程更复杂，需要多次熔融和结晶分异。大陆地壳的形成是多次部分熔融事件的最终产物。
板块构造与水/碳循环（Plate tectonics and water/carbon cycles）
- 水循环： 俯冲带将含水矿物带入地幔，影响地幔熔融和火山活动。
- 碳循环： 板块构造是地球碳循环的重要组成部分。大气中的CO₂通过化学风化进入海洋沉积物，随洋壳俯冲进入地幔，再通过火山活动返回大气，形成地球气候的恒温器。
结论
板块构造理论成功解释了大陆漂移、海底扩张、地震和火山分布、山脉形成、海陆地形差异以及大西洋两岸大陆吻合等现象，是现代地球科学的基石。它揭示了地球表面是一个动态变化的系统，板块的运动驱动着地质过程和物质循环。