History of Ocean Basins讀書心得.doc

History of Ocean Basins讀書心得板塊構(gòu)造學(xué)說是地球科學(xué)中的重要理論，海底擴張說是其中的重要組成部分，由Hess于1962年發(fā)表的文章History of Ocean Basins中正式提出。與魏格納提出的大陸漂移說一樣，海底擴張說剛提出時也遭到了主流學(xué)者的反對和質(zhì)疑。但隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，越來越多的證據(jù)證明了這一學(xué)說是正確的。Hess根據(jù)一些數(shù)據(jù)資料，不受常規(guī)思想的束縛，以創(chuàng)造性的思路，大膽地提出了海底擴張，為地球科學(xué)的發(fā)展帶來巨大突破。在History of Ocean Basins這篇文章中，Hess分了十一個部分來介紹他的觀點：1. 引言Hess從海洋起源的探討引入文章，他謙遜地表明，只把這篇文章當(dāng)作一篇散文來對待。他還提到，為了符合歷史事實，在地球的歷史上個假設(shè)一個大災(zāi)難是必不可少的。2. 初始條件的假設(shè)Hess假設(shè)隕石上放射性元素的年齡是太陽系的年齡，那么地球的年齡近乎4千5百萬年。如果地球是由粒子聚集而成的，那么地球損失了100倍于現(xiàn)在的質(zhì)量，其中大多數(shù)是氫。根據(jù)Urey的研究，當(dāng)時地球地表的溫度不很高。低溫導(dǎo)致大量物質(zhì)沒有逃離地球。由于粒子聚集很迅速，一些輕物質(zhì)和易揮發(fā)物聚集形成原始地球的固體表面。Hess相信：此時地球沒有海洋，大氣也很少；并推測：從古至今，地球內(nèi)部的易揮發(fā)物逃逸到地表，形成了現(xiàn)在的大氣和海洋。3. 大災(zāi)難Hess提出，當(dāng)固體地球剛形成時，含有很多短周期的放射性元素，放出很少的熱量。單核循環(huán)顛覆將重力能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但產(chǎn)生的熱量和地球粒子聚集產(chǎn)生的熱量不足以形成現(xiàn)在的地球。單核顛覆造成地球兩側(cè)不對稱（這種不對稱從地球形成一開始就產(chǎn)生了，除非月球是從地球分離出去的說法成立），并將地核從地幔中分離。他根據(jù)均變論推測，在地球演化的4千萬年中生成50%的大陸，其余部分的大陸在大災(zāi)難中就生成了；并且估計，三分之一的海是在那時出現(xiàn)的。4. 地形和地殼將海水從地表面移除可以發(fā)現(xiàn)兩個明顯的地質(zhì)面：（1）位于海平面以下5km的深海底，（2）高出海平面100多米的大陸表面。海洋、大陸地殼到莫霍面的平均深度分別為6km和34km。重力數(shù)據(jù)證明，這兩種地殼的物質(zhì)組成相同。因為在同一深度處壓力相等，所以考慮洋盆特征的時候不能忽略大陸板塊。地表上29%是陸地，如果將大陸架、大陸坡算作大陸，則大陸占到40%，剩下的是海洋地殼為60%。地幔物質(zhì)推測是橄欖巖。洋洋地殼厚度很均勻， Hess猜測，僅有的可能的方式是海底代表現(xiàn)在或過去等溫線。在這種溫度和壓力下發(fā)生了兩種化學(xué)反應(yīng)：（1）玄武巖轉(zhuǎn)換為榴輝巖，（2）橄欖巖在500時水合為蛇紋橄欖巖。結(jié)合實際，他更傾向于第二種。5. 洋中脊洋中脊是地表最大的地形特征。它位于海洋中軸線上，壽命相對于地質(zhì)年代來說很短，太平洋的洋中脊正在消亡?，F(xiàn)在活動的洋中脊平均寬1300km，高1.414km，長25000km。洋中脊的信息來自于地震波數(shù)據(jù)。大西洋的的沉淀層很薄，洋中脊頂處的地震波速度比一般的慢，而且沒有明顯的莫霍面，取而代之的是過渡層。洋中脊兩側(cè)速度、厚度正常。然后，Hess介紹了自己先前對導(dǎo)致地幔地震波低速度的物質(zhì)的研究結(jié)果。6. 在地幔和洋中脊中的對流Hess認(rèn)為，如果Holmes提出的“地幔對流是由地殼變形產(chǎn)生的”假說被廣泛接受，那么一種理由比較充分的假說可以用來描述洋盆和海水的演化。之前說到單極對流造成地表的不對稱，并且分離了地核。而球諧計算證明，多極對流更有可能存在。低階的球諧運算得到出人意料的結(jié)果：小于大陸海洋的區(qū)域的地形，在分布上比以前認(rèn)為的更有規(guī)律。Runcorn、Irving等提出的古地磁學(xué)數(shù)據(jù)證明了大陸漂移的成立。Hess認(rèn)為，洋中脊處生成地殼，反映地幔對流存在。根據(jù)海洋地殼的沉降速率和沉積層厚度，可得知海洋地殼很年輕，地殼循環(huán)（海地擴張學(xué)說）是成立的。注意，洋殼年齡和海水年齡的概念不同。有人提出，冰蝕作用大大增加了物質(zhì)沉積的速度。另外，還有人提出地球擴張說。但Hess表示懷疑，原因有兩點：1.沒有可見的機制能引起地球半徑擴張；2.地球擴張需要大量海水，以維持海平面和莫霍面之間的關(guān)系。7. 中生代太平洋中脊在夏威夷、馬歇爾島以及馬里亞納群島之間發(fā)現(xiàn)了許多從海底升起的平頂山。無論是在太平洋還是在大西洋都只有較少的分布。根據(jù)平頂山和環(huán)珊瑚島的位置，可以畫一個區(qū)域，標(biāo)記了從馬里亞納群島到智利、穿過太平洋的寬帶沉降區(qū)域。 Hess在1946年很難解釋為什么中太平洋山區(qū)域的平定山不能像它們沉降的那樣變成環(huán)狀珊瑚島。地質(zhì)學(xué)上，把洋中脊的升起歸因于地幔對流在這里上升，因此密度比正常情況下低。中生代洋中脊的火山在遠(yuǎn)離洋脊軸線。海底底層地震波低速的原因可歸因于地殼在這里激烈的壓裂和擴張（此處地幔循環(huán)由垂直方向變?yōu)樗椒较颍?. 海底地殼的發(fā)展和海水的演化假設(shè)海底地殼第3層是蛇紋橄欖巖，其生成所需的水是地幔循環(huán)上升處釋放的。假設(shè)地幔對流速率1 cm/yr，第3層的厚度每年形成1cm。由此推算，地幔釋放的水相當(dāng)于現(xiàn)在的海水總量。第3層的產(chǎn)生過程在循環(huán)向下支時逆轉(zhuǎn)。蛇紋橄欖巖被分解，釋放的水進(jìn)入海洋。新的海水產(chǎn)生的速率，等于第3層在循環(huán)上升支從地幔獲得的水。20億年前非洲和南美相連，那時也是地幔循環(huán)的開始。由沉積形成的時間推測，10億年前太平洋中脊下的地幔循環(huán)停止。地幔循環(huán)進(jìn)行了很多年，沒有發(fā)現(xiàn)老洋中脊表明，洋殼20-30億年更新一次。這說明，現(xiàn)在洋盆的形狀和底部都很年輕。9. 大陸厚度和海洋深度的關(guān)系地殼的厚度和密度可由地震波速和巖石學(xué)得到。重力測量顯示，地殼均衡說是存在的。推算地殼的厚度（根據(jù)40km深處，大陸和海洋的壓力相同），可計算大陸地殼平均密度，緯度對密度的影響很小，計算誤差不到百分之一。有人認(rèn)為，海水總量自古生代（甚至更后）以來幾乎沒有變，Hess認(rèn)為這是不正確的。人們推算40km深的海水壓力，等于大陸40km深處的壓力，然后根據(jù)平衡分配地殼和地幔物質(zhì)的量。有人提出，假設(shè)海洋隨時間逐漸形成，大陸在古生代早期會更薄。如果海水逐漸增加，那么為什么大陸沒有被淹沒，海平面以下沒有大陸型的面？Hess給出了自己的解釋：一部分可能是因為大陸物質(zhì)增加的速度和水形成的速度相等。海洋每增加1km深度，大陸就會以5倍地增長。10. 總結(jié)這一部分作為結(jié)尾，Hess對自己的觀點進(jìn)行了總結(jié)概括，包括；地幔每年以1cm/yr的速率對流；在洋中脊有上升的對流；對流可以解釋觀察到的高熱流和地質(zhì)隆起；地幔物質(zhì)上升到了洋中脊的表面等等。在這篇文章中，Hess引入大量證據(jù)資料，運用各種圖表，闡明自己的觀點。不論他的研究成果對地球科學(xué)發(fā)展的巨大貢獻(xiàn)，單單他展現(xiàn)的兩點精神就讓我十分欽佩。第一，面對各種學(xué)科的數(shù)據(jù)資料，Hess將它們綜合起來思考問題，提出了海底擴張這一很有創(chuàng)意的觀點。地球是一個很復(fù)雜的天體，從內(nèi)部到地表，再到地外，可以說涉及了所有的學(xué)科。術(shù)業(yè)有專攻，我們平時需要精通我們自己的專業(yè)，但是不能僅滿足于此。面對這樣一個錯綜復(fù)雜的地球，我們還需要擴大我們的學(xué)識，打好一個基礎(chǔ)，然后更上一層樓。僅僅從一個角度探究地球，無異于盲人摸象。我們必須綜合各種知識，在一個更高的層面上看待問題、研究地球，聯(lián)系各個學(xué)科的研究資料和成果，那么我們會得到更完善的結(jié)論，能夠更加全面地了解真實的地球。第二，當(dāng)自己的研究成果與主流觀點不符甚至沖突時，能夠堅信自己的觀點是正確的，并將自己的意見發(fā)表出來需要足夠的自信和勇氣。Hess沒有盲目隨大流，他有自己的獨立思考，并敢于將自己的思考結(jié)果公布于眾，不管接下來遭受到的是肯定還是嘲笑。當(dāng)我們確信我們的觀點是正確的時，如果它不符合主流學(xué)說，我們不能為了迎合主流，而拋棄自己的觀點。有不統(tǒng)一的意見才會有討論，有各種各樣的討