当前位置: 华文世界 > 科学

大陆环为什么会「竖」起来转且曾发生角度变化呢?-巧合系列20

2024-09-04科学

【巧合?! 】系列内容的连载发布,接续【巧合?! 】系列19。

在上一文章中, 论述了通过陆地之间的海洋板块挤压痕迹,推测所有的陆地板块原本是一个由远古陆桥连接在一起的环状结构,所以才能保证南极大陆违背离心力和太阳、月球引力并未漂移向赤道等古怪现象。进一步通过科考证据推理发现盘古大陆质心最大可能位于南极点,分裂后的亚欧、南极+澳洲、南美+非洲+印度、北美四大远古板块因离心力漂移到赤道位置,因南、北两个海洋板块的运动挤压和裂缝处软流层岩浆物质上升,生长出相互连接的陆桥结构 。本篇连载正文如下:

4、大陆环为什么会「竖」起来转且偏转角度曾经不断变化呢?

大陆环原本环绕赤道旋转,又是如何变成了今天「竖」在赤道上旋转?而且从海洋挤压带(如下图德雷克海峡所示)对应的纬度方向来看,大陆环偏转了不止一次且B段纬度方向似乎呈现较明显的弧形偏转,为什么呢?

海洋板块持续挤压陆桥区域的分析

1)非洲板块分裂脱离导致了大陆环最早期的90度偏转?

从上图大陆环生长时期的古赤道与A段纬度方向比较可以发现,大陆环应该整体偏转了90度,为什么呢?以下图中大陆环稳定围绕环绕赤道旋转时的状况和今天对比, 最大的差异就是巨大的非洲板块从大陆环脱离开,也是最早脱离开大陆环的分裂板块,这难道就是大陆环偏转90度的原因吗?

陆地板块的远古陆桥结构示意图

还真可能是这样!原大陆环上的远古四大陆地板块相对于地球自转轴的质量基本对称平衡,可以环绕赤道稳定旋转。但非洲板块脱离开大陆环时,会导致环体的自转质量突变为极其不对称,按照力学原理,就像蘑菇陀螺稳定旋转时的质量不对称位置一定在自转轴上,所以大陆环在不对称作用力下也会趋向将质量最大不对称位置推向两极,大陆环自然也就会产生90度偏转。力学分析如下图所示:

大陆板块环状结构90度偏转的力学分析

当陆地板块连接成环状结构时,由于陆地板块之间存在相互支撑力,所以环体的质量分布效果不能再按照单独板块考虑,而且环体区域的海洋板块也跟随大陆环一起旋转同样存在质量,所以大陆环质量分布可以看作环体任意对称位置的两个半圆形环体区域的总质量差异,简称为综合质量;由此形成环体的质量不对称性分布,简称为大陆环的综合质量分布。环体必然存在一个最大的综合质量差异的中心线位置,如上图所示,为了简化分析,假设中心线两侧质量对称,我们就可以视同将大陆环的质量分布粗略压缩成对称位置的最大和最小两个质点,而对称位置的海洋板块同理简化为2个综合质量的质点。

这里需要先解释一下地球板块的离极力本质,一般认为是离心力引起的,然而离心力属于虚构力并不真实存在,所以从实质上可以认为是地球自转线速度差造成的板块结构拉力所导致。因为地球经线上任意两个相邻的质量微元自转半径不同,在单位时间内移动的距离就不同,也就会造成2个质量微元之间产生结构拉力。单独看2个质量微元应该向中间运动,但由于赤道处质量微元的线速度最大且跟随地球自转视同为固定位置,也就相当于赤道处的质量微元沿着经线一个拉一个组成了无数个质量微元的拉力链条,拖拽所有比赤道线速度慢的质量微元趋向赤道运动,也就由此产生了地球形变。而这种因线速度差所产生的拉力形变同样会通过软流层粘性拉力传导给地球板块,所以板块也会因线速度差产生的结构拉力向赤道漂移,这可能应该就是离极力的本质。

回到上图中4个质点的受力分析,每个质点都会受到向心力(由引力提供)沿地球球面的切线分量,方向为趋向两极,同时还会受到趋向赤道的离极力反向作用力。在非洲板块未脱离前即大陆环围绕赤道稳定旋转时,由于图示大陆环综合质量分布最大、最小点位置的自转质量基本对称,而离极力应该略大于向心力切向分量,所以大陆环会在赤道上稳定旋转,且所有板块都会趋向赤道极其缓慢的运动。即使由于外力导致大陆环略有偏转,也会被离极力拉回到赤道上。

但是,当非洲板块脱离导致大陆环质量出现严重不对称时,如上图紫色线条示意,大陆环质心就会产生严重偏移,综合质量分布最大点的向心力切向分量以大陆环偏移质心为支点会在对端最小点位置产生放大的杠杆作用力。这就相当于在最小点原有向心力切线分量上增加了一个额外作用力,而且最小点的向心力切线分量和离极力由于非洲板块质量的缺失反而大幅度变小, 只要最小点的杠杆作用力大于离极力,就会推动大陆环从赤道向自转轴偏转90度。 用图示橙色箭头的地球质心偏转趋势解释也是相同,地球质心不能偏转,就只能大陆环偏转。

由此也可以看出,大陆环位于赤道旋转还是位于自转轴旋转的状态变化取决于杠杆作用力与离极力哪个更大。杠杆作用力源于向心力切向分量和大陆环质量不对称程度,离极力和向心力又源于地球自转速度,所以 大陆环跟随地球自转的两种垂直角度本质上取决于地球自转速度和质量不对称两种因素的综合作用。

为了便于理解,再举一个极端简化的案例。不考虑地球实际情况,把大陆环视同一根两端质量差异很大的木杆,当木杆围绕几何中心点旋转时,慢速时杆会围绕赤道处上下震荡旋转,当转速快到一定程度时,木杆会立起来在转轴上转。其实这个原理跟蘑菇或半球陀螺的原理也是相同的,大陆环综合质量分布最大点就相当于蘑菇陀螺大头的重质心,最小点相当于蘑菇陀螺杆部分的轻质心,所以蘑菇陀螺只能大头朝上或大头朝下旋转,即必须把质量不对称点放到轴线上才能稳定旋转。

2 )太阳、月球引力导致大陆环90度偏转后的综合质量最大差异点仍位于赤道附近

非洲板块脱离大陆环,相当于南美板块成为大陆环综合质量最小点,如果仅按上述地球自转体系的力学分析原理,南美板块及对端综合质量最大点(约在中国南端)应该漂移向两极,但从众多证据来看并没有,反而是亚洲、南北美洲的恐龙更加繁荣,说明处于温暖地区,这又是为什么呢?

如上图所示,应该源于太阳、月球引力,拉住综合质量最大点保持在赤道位置。而且前面的分析只是假设大陆环仅有一个综合质量不对称点的理想情况,而真实的大陆环存在若干综合质量不对称位置。当大陆环质心偏移时,所有综合质量不对称位置因杠杆作用力都会产生不同方向的偏转趋势,即便大陆环综合质量最大不对称位置无法处于两极,但所有偏转趋势的综合作用依然可能会推动大陆环「竖」起来旋转。因为 「竖」过来的大陆环自转对称位置也在大陆环上,综合质量怎么都比原来的海洋板块大,所以自转质量对称性更好。

最终结果就是: 非洲板块脱离导致大陆环发生偏转,但环体最大质量不对称点仍处于赤道附近,所以大陆环偏转可以近似看作是以大陆环最大质量不对称点为轴线的90度偏转过程。为简化表达,将大陆环带动全体板块运动的过程 简称为「大陆环90度偏转」

3 )大陆环90度偏转后的赤道接近中国大陆南端?偏转导致的陆地气候变化造成了恐龙的大量死亡和后继持续衰落?南极冰盖与今天的位置并不相同?

那么,大陆环90度偏转后的赤道又在哪里呢?

从海洋挤压带痕迹来看与今天的纬度几乎平行,但赤道位置并不一定相同,因为大陆环穿过地球自转轴相当于经线圆周,垂直于该经线圆周的可能赤道位置有无数个,纬度的切线方向都是球面平行的。所以,赤道位置还是要根据大陆环自转质量不对称位置因太阳、月球引力处于赤道附近来推测,非洲分离导致环体上南美与亚欧板块的质量不对称性最大,所以 大陆环90度偏转后的赤道大概在南美洲南纬15度和中国北纬15度位置甚至更高纬度

(1)恐龙化石不同时期的分布状况验证了大陆环90度偏转后古赤道位置

坎潘期和马斯特里赫特期恐龙化石分布

恐龙化石不同时期的分布情况同样体现了这一点,下一节会论证大陆环90都偏转的时间约为 8386±49→ 8300万年前,正好处于白垩纪坎潘初期。如上图绿点和黄点所示,白垩纪最后坎潘期和马斯特里赫特期约83.5±0.7→65.8±0.3百万年(即8350±70→6580±30万年前)的恐龙化石分布情况, 澳洲大陆和南极(除最接近南美板块的南极半岛北端之北的岛屿外)的恐龙早在距今6500万年前恐龙大灭绝时期之前的8350±70万年前就已经灭亡了 ,也成为历史之谜。

如果用大陆环90度偏转导致南极+澳洲板块进入南极圈寒带来解释就非常合理了,原本位于赤道热带、亚热带地区的恐龙进入寒带后几乎全部冻死了。而且,通过对南北美洲恐龙化石分布的对称性和亚欧、非洲恐龙化石的对称性分析,当时的赤道明显与今天存在一个较小的倾角,与大陆环质量对称性倾角15度大致吻合。

较早坎潘期的亚欧+非洲板块的恐龙主要集中在亚热带区域,超出热带、亚热带如亚欧板块北部、非洲南部地区的恐龙也都被冻死了。然而热带区域的恐龙化石明显比亚热带少得多,为什么呢?由于缺少更早期的恐龙化石分布图,只能推测或许源于两个原因:第一个原因就是恐龙不是大型两栖动物,本身就不适合在极度潮湿、河流泥泽密布的赤道低气压带环境生存,更适宜在较干燥的亚热带生存,属于亚热带动物;第二种可能是大陆环90度偏转导致地球的气候带和气压带发生了大幅变化,从而导致恐龙不适于在热带生存而死亡。

两个原因结合,由于大陆环偏转导致的气温、气候、洋流等变化过于复杂难以解析清楚,只能简单估测:原所有陆地板块构成的大陆环都位于赤道上,所以因海洋和陆地温差导致的气压带只有赤道陆地区域和南北半球海洋3部分;由于大陆环在赤道中心位置的陆地区域基本属于内陆地区,相比大陆环两侧边沿的极度潮湿雨林气候可能反而相对干燥,或许更适合恐龙生存。当大陆环90度偏转后,类似今天的赤道低气压带导致热带区域过于潮湿泥泞,从而造成恐龙大量死亡或向亚热带迁移,非洲中部、中美洲、亚欧南部、西亚等地区可能就是这种情况造成恐龙灭亡。但恐龙可以进化成少量适应潮湿环境的种类,比如较晚的马斯特里赫特期时印度中部热带地区的恐龙化石反而增多了。

南、北美洲恐龙化石更是恐龙早期耐寒进化种类的明显证据,坎潘期(8350±70→ 7060±60万年前)南、北美洲的恐龙化石明显集中于温带北美科迪勒拉山系、南美安第斯山脉和巴拉那高原高海拔寒冷区域,甚至个别恐龙化石位于寒带和北极点附近,难道美洲恐龙普遍比亚欧恐龙耐寒?应该不是,只能说明大陆环位于赤道时就已经进化出了高海拔山地、高原地区耐寒的恐龙种类,而且大陆环90度偏转的气候变化把美洲地区不耐寒、不耐潮湿的恐龙几乎都灭亡了,只有原本就生活在高海拔寒冷地区的恐龙种类存活下来占据霸主地位。

因此,大陆环90度偏转过程可能摧毁了全球大量的恐龙,而且更晚的马斯特里赫特期(7060±60→6580±30万年前)的恐龙化石相比坎潘期总量更少,而源头应该就是大陆环90都偏转导致的恐龙生活气候及动植物环境变化所致。

该分析结果与中科院古脊椎动物与古人类研究所、中科院地质与地球物理研究所和中国地质大学(武汉)等单位人员组成的科研团队在美国【国家科学院院刊】发表的关于恐龙灭亡情况的分析论文基本一致,通过对中国山阳盆地晚白垩世6824→6638万年前1000多件原位埋藏的恐龙蛋和蛋壳标本分析,表明山阳盆地内的恐龙多样性在其灭绝前约200万年间一直处于比较低的水平。综合秦岭东部其他晚白垩世盆地,以及山东莱阳、广东南雄等地发现的恐龙化石,研究人员发现在7200万年前后中国的恐龙多样性有一个明显的降低趋势,这与北美西部的恐龙化石分布特征有相似之处,因此该研究认为恐龙多样性在晚白垩世的降低很可能是一个全球性现象。恐龙多样性发生了持续性衰退,降低了恐龙这个类群的环境适应能力,并导致其无法从德干火山爆发或小行星撞击等重大灾害事件所引起的环境剧变中生存和复苏,从而最终走向灭绝。按本书分析,恐龙走向衰落的根本原因最大可能还是大陆环偏转导致的全球气候变化所致。

(2)南极冰盖与今天相差约15个纬度

此外,大陆环90度偏转古赤道的位置也能合理解答——南极大陆附近唯一在大陆环90度偏转过程后依然存活在约7400→7000万年前时期的南极甲龙问题,如上图所示,由于大陆环90度偏转后的南极点大概位于今威尔克斯地南纬75度的中间位置甚至更低,所以南极甲龙生存的詹姆斯.罗斯岛纬度约古南纬49度(今南纬64度),处于温带,比今天位置低15个纬度而温暖得多,但南极甲龙的抗寒能力也是毋庸置疑的。

从上图也可以明显看出,如果将南极圈作为冰盖的边沿位置,在大陆环90度偏转距今约8300万年前之后, 南极冰盖开始在图示红色虚线圆圈内开始形成,包含以威尔克斯地为中心的大部分南极地区和今澳洲板块南部大半区域。而图示的南极半岛、埃尔斯沃思地、玛丽.伯德地的右侧小部分、毛德皇后地的左上小部分及整个罗斯海都不在该时期的古南极圈以内,不但没有类似今天厚厚的冰盖,连冰雪覆盖都没有,应该会有很多耐寒的动植物在此生存。

4)大陆环90度偏转的时间推测,三大洋原来是陆地板块漂移形成的?

回到大陆环90度偏转过程时间的论证环节,一般认为非洲板块从1.3-1.4亿年前期间开始分裂,但在没有彻底从大陆环分离即与南美板块分离之前,它仍属于大陆环的组成部分,而大陆环因质量对称仍会在赤道稳定旋转,直到非洲板块彻底分离的一天才会开始偏转过程,那么非洲板块又是什么时间彻底分离的呢?

(1)恐龙等生物化石的时间证据

生物考古再次为我们提供了科学证据,最明显的证据就是上一节描述的 南极-澳洲恐龙提前灭亡 !但时间校准需要更多证据。

在澳大利亚维多利亚的恐龙湾,发现了恐龙化石及150多种动植物。智利南美杉、银杏和罗汉松等硕大的裸子植物构成植物群落的优势种群,繁盛的蕨类植物和苔藓植物、一些低矮的小灌木甚至草本植物构成了森林的下层植被,其地层年代约为1亿-1.2亿年前之间。此外,绰号「库珀」的化石骨骼于2007年在昆士兰州西南部的埃罗曼加盆地的库珀溪被发现,研究发现应为距今9000多年前大型食肉恐龙。这也就是说明,南极+澳洲板块在距今9000多年前还是温暖的。

2000年在非洲尼日尔发现约9500万年前的皱褶龙化石与南美洲阿根廷和马达加斯加存在关联性,该论文由此推测约9500万年前非洲与南美洲板块尚未完全分裂。

因此,非洲板块从南美分离的时间可以校准到9500万年前之后,资料还不够。

(2)南极沉积物中生物年代的时间证据

根据【Nature:白垩纪超级暖期南极大陆存在温带雨林】论文,2017年,德国亥姆霍兹极地和海洋研究中心Johann Klages团队通过西南极洲罗斯冰架上30m的沉积岩心柱底部约3米沉积物进行了多指标分析,采样点位置如下图「20-2」点位置为所示:

基于生物地层学和古地磁学,该岩心柱底部近3 m的沉积序列的年代被限定到白垩纪中期(土仑阶-桑托阶:~92-83 Ma,即距今9200-8300万年前),孢粉分析结果显示植被类型以罗汉松科和南阳杉科的针叶林为主,同时还含有大量的蕨类植物和淡水相的蓝藻生物至少65种植物。估算出当时南极大陆年平均气温约13℃,夏季上升至20至25摄氏度河流或湖泊平均表层水温可高达20℃,海平面比今天高出170米。由于冰对太阳辐射有极高的反照率,而植被对地面长波辐射能有强吸收能力,研究人员推断白垩纪中期南极大陆是一个无冰世界。萨尔兹曼表示:「大量的植被残留表明,当时南极的海岸是一片茂盛的温带沼泽雨林,类似于今天新西兰生长的森林。」

按照本书推理体系,该3米沉积物8300万年前的下限时间应该为植物死亡的截至时间,可能处于大陆环偏转带动南极+澳洲板块进入寒带甚至接近南极点时期,如果按陆地板块岩石圈层挤压海洋板块的最大参考速度0.27米/年,则南极+澳洲板块质心从赤道漂移到寒带南纬66°34’需要2737万年,漂移到南极点约90个纬度需要3700万年,计算出大陆环开始漂移时间约为1.1-1.2亿年前。该计算结果与论文中约9500万年前非洲与南美洲板块尚未完全分裂的推测不符;同时也意味着远古陆桥在1.1-1.2亿年前停止生长且已经浮出海面形成真正的陆地连接,与有袋类动物约6600万年前之前才跨大陆迁移的时间差异太大;而且沉积物有明显的分层也说明植物死亡可能是一个较快的变化过程。

因此,上述分析情况的可能性极小,说明大陆环偏转并不是单纯的陆地板块挤压海洋板块运动,最大可能类似于前述2200气候事件(含4.2千年事件)时全球板块构成的整体球壳在高温高压软流层上的高速球面滑动(即2200全球高速滑动,可视同为地壳整体漂移),即大陆环偏转运动推动海洋板块和非洲板块集体在软流层上整体球面滑动。

由于全球板块整体球壳的球面滑动速度取决于软流层整体的流体化程度,也就是取决于因软流层吸收热量的大小和区域差异造成各区域偏流体化或偏固体化的综合摩擦力情况,所以不能按照2200气候事件软流层高压高温时期的漂移速度约2.3908公里/年计算(漂移到南极点约90个纬度仅需4178年)。恰好,【Nature:白垩纪超级暖期南极大陆存在温带雨林】论文中 3米沉积物的顶端有5cm的褐煤层,应该就是植物因气候变化大量枯死后沉积转化形成的,按照时间比例对应为0.05/3×(9200-8300)=15万年。

一般来说,很多热带植物在亚热带也能存活,所以该采样点的植物死亡大概率是在超过亚热带南纬30度至接近寒带南纬66°34’的过程中,那么按此估测大陆环90度偏转时间约36.92万年,大陆环最大漂移速度为 27.06米/年 ;如果该时期植物对于气温气候的耐受性差更容易死亡,假设超过亚热带10个纬度就几乎全部死亡,那么大陆环90度偏转时间约135万年,大陆环漂移速度为 7.4米/年

因此, 如果沉积物年代对应准确,那么大陆环开始偏转的时间(也是非洲板块彻底分离的时间)在距今约8435-8336.92万年前的范围内(即8386±49),大陆环90度偏转过程时间约在36.92-135万年范围内,至距今约8300万年前大陆环偏移过程截至;南极+澳洲板块地区包含恐龙在内的大量动植物死亡时间距今约8375→8309.61万年前期间。

该距今约8386±49→8300万年前的大陆环偏转推测时期与坎潘期初始年代8350±70万年前完全吻合,本章第一节也分析了与亚澳陆桥断裂期约3333万年前、新西兰岛形成约8500万年前时间吻合。

(3)印度板块分裂的可能证据

还不止如此,一般认为印度板块(现在划分的印度洋板块由次级板块印度板块、澳洲板块和印度洋区域海洋板块等组成)形成于9000万年前。而根据2019年国际地质学期刊【三古】中「Palynofloral evolution on the northern margin of the Indian Plate, southern Xizang, China during the Cretaceous Period and its phytogeographic significance」(翻译为白垩世时期西藏南部印度板块北缘古植物区系演化及其植物地理学意义)论文的资料表明,印度次级板块北缘在约8500万年出现了非洲北部的特有植物,应该说明印度板块最大可能在约8500万年时还尚未与非洲彻底分离,所以植物才能蔓延过去。

即印度次级板块的分离时间最大可能晚于8500万年前,那么就有很大可能在大陆环90偏转过程约8386±49→8300万年前期间中。那么,印度板块从非洲板块分离就有很大可能是大陆环90度偏转挤压所导致的,到底是不是呢?我们来分析一下。

第一阶段——大陆环90度偏转过程时期(约8386±49→8300万年前期间)

根据下图所示,在非洲+印度板块跟随大陆环90度偏转过程中,大陆环挤压推动非洲+印度板块南边的海洋板块北移,海洋板块又挤压推动非洲+印度板块北移(今地图北偏西, 特别注明,本书方向全部表述都以当时的地球自转轴或赤道为准 ), 海洋板块对非洲+印度板块的挤压方向刚好正对印度板块所在的突出位置,受力最大 。而且,大陆环90度偏转过程中最远点的漂移速度高达7.4-27.06米/年,挤压区域的漂移速度可能约1/3,约2.5-9米/年,是今天板块最大漂移速度的约25-90倍。

印度板块分裂的挤压力分析

但海洋板块挤压非洲+印度板块并不是这个速度差,因为非洲+印度板块被挤压后也会跟随移动。这就像汽车加速后匀速行驶,先有一个短时的加速过程,到匀速时维持速度的推力就减小了很多。海洋板块的推力就相当于汽车加速和匀速过程的推力,加速过程时对非洲+印度板块的挤压力最大,直到把非洲+印度板块加速到约2.5-9米/年。那该短时加速阶段的挤压力也至少远超常态几倍至几十倍,必然导致非洲+印度板块剧烈形变,产生大量平行褶皱的山脉(高原)和山谷。

再由于印度板块边沿类似三角形,斜度决定了海洋板块挤压力分量有所不同。图中紫色小箭头代表代表南边海洋对印度板块东高止山脉的垂直挤压力分量,白色弧形小箭头代表因印度板块偏转产生的海洋板块阻力挤压力,挤压力越大则受压形变隆起的位置距离陆地边界越远。

很明显, 形变平行褶皱的最大隆起区域在图示红线的东非高原和埃塞俄比亚高原一线 ,其中,埃塞俄比亚高原相比东非高原因受力更大而距离挤压方向的陆地边界更远。而且,最大隆起区域两侧的平行褶皱凹陷刚好就是东非大裂谷的东支和西支,因此 今天东非大裂谷的继续分裂,最大概率就源于8300万年前的这次剧烈挤压过程产生的初始凹陷裂缝

当海洋板块挤压推动非洲+印度板块的短时加速阶段结束后,维持非洲+印度板块漂移速度的挤压力明显变小,但挤压力依然存在,继续顶高东非高原至埃塞俄比亚高原一线,要一直持续到约8300万年大陆环90度偏转结束时。

Ø 印度板块的分裂原理推测及陆地板块间挤压造山作用

印度板块与非洲板块的分裂边界应该是另一条距离挤压边界更近的、平行褶皱的凹陷山谷 ,上图黄色实线示意的分裂线形状明显就是东非高原或大裂谷按受力比例的缩小版。而且它应该在加速或匀速挤压过程中越陷越深,最终彻底断裂分离了,其中加速阶段断裂分离的可能性更大,最终形成了今天的非洲板块和印度板块。

并且,说是分离了,但从图上大陆环90度偏转过程的挤压力方向可以看出,由于印度板块比非洲板块轻得太多,海洋板块的北向挤压力导致印度板块肯定比非洲板块向北的漂移速度更快,也就会一直持续向北挤压非洲板块。所以大陆环90度偏转过程时期,印度板块最大可能是无法真正脱离非洲板块,而是因持续挤压力下陷产生浅海区域而产生板块间的海洋隔离。

此外,分裂线南侧平行褶皱的隆起部位应该就是印度板块的西高止山脉及德干高原,大陆环90度偏转的加速及匀速挤压过程造成西高止山脉隆起海拔多在1000-1500米,同时也继续顶高北侧东非高原至埃塞俄比亚高原一线。

第二阶段——大陆环90度偏转过程结束后时期(约8300万年前至撞击亚欧板块期间)

第二阶段又分为两个小阶段。第一个小阶段,大陆环90度偏转过程结束后,非洲板块处于赤道附近,而印度板块距离赤道还很远,在离极力和太阳、月球引力作用下会继续趋向赤道北向运动,所以印度板块会继续挤压非洲板块。而且,印度板块由于趋向赤道的作用力,需要把几何即质量最大长轴拉到跟纬度平行时才最稳定,所以也会产生旋转运动趋势,加大了与非洲板块的局部挤压力和整体摩擦力。

但两者间总体挤压力和摩擦力恢复常态,变得非常小,跟今天印度板块挤压亚欧板块的性质一样,其作用力与跟随地球自转向东漂移的作用力同量级。又由于印度板块的漂移方向和非洲板块东侧边沿的斜线方向基本一致,所以印度板块可以向东北方向挤蹭着非洲板块,缓慢的滑动出来。直到非洲的边界阻碍不再影响印度板块,印度板块才能开始第二个小阶段的自由漂移过程。

印度板块运行轨迹分析

如上图所示(图中的垂直角线条表示印度板块的历史位置),虽然是今天的地图方位,但非洲板块质心当时也处于赤道附近,所以用来分析印度板块脱离非洲板块阻碍的相对方位也差不多。印度板块漂移只要超过非洲板块边界相对于印度板块运行轨迹的最大凸出位置即可自由漂移,从地图测距来看,加上大陆环90度偏转过程期间的位移,总计位移距离大概率不会超过260公里。

关键点是,图示蓝色箭头表示了印度板块自由漂移的方向,可以看出非洲板块的阻碍情况并不严重,对漂移速度的影响应该不会太大;而且,如果有剧烈的碰撞或挤压运动,马达加斯加岛西北部边缘不可能至今都与印度板块东南部边缘如何吻合。此外,这也 符合了地质学证据表明印度板块与非洲板块发生过剐蹭而不是强烈挤压的情况。

通过上述一系列分析,陆地板块不会无故断裂,而大陆环90度偏转过程中超强挤压力导致非洲+印度板块的形变断裂为印度板块的形成原理提供了最合理的可能解释。印度板块的分裂分离源于大陆环90度偏转,大陆环90度偏转又源于非洲板块分离,是连锁发生的,而植物证据又证明了印度板块与非洲板块的分开在8500万年前之后,所以发生时间就应该在约8386±49→8300万年前期间,也反向验证了非洲大陆的分裂时间。

(4)大西洋形成时间的可能证据

目前一般认为中大西洋形成1.8亿年前,最早是北美与非洲之间的拼接断裂,然后随着南美和非洲裂开扩大,约9000万年前实现南北海洋的初始贯通。这句话本身不就说明非洲与南美板块的分离时间在9000万年前左右吗?所以大西洋的贯通时间也可以算是一个非洲板块分离粗略时间的证据之一。

这里也额外说一下,目前一般认为大西洋的形成源于板块之间的张裂扩大,那么张裂扩大的原因或驱动力又是什么呢?至今没有一个令人信服的答案,一般认为是非洲与南美板块间海底裂缝产生了海岭或中脊扩张驱动(详细原理分析见第六章第2节),但大西洋中脊的扩张速度才约1-2cm/年,跟非洲与南美板块之间扩大的速度27cm/年相比太小了,不可能是驱动力。

采用本书地球板块的力学运动过程及原理解释就极其简单且合理了。盘古大陆约2.0617亿年前开始分裂成四大远古板块,北美板块和南美+非洲板块都漂移到赤道时约1.7739亿年前,两者之间的空隙就成了大西洋的雏形(如下图蓝色圈起的上面区域所示),其实它仅仅是南北半球两个大海洋的一小部分而已。然后非洲板块跟随地球或软流层自转的速度更快而向东漂移,也就形成了南大西洋部分,由此就分割出今天所说的太平洋、大西洋和印度洋三大海洋板块了。

大西洋的形成分析

此外,如果非洲与南美板块开始分裂(注意:分裂指的是有裂缝,不是指分离)的时间约1.3-1.4亿年,那么到彻底裂开分离(8386±49万年前)之前,南大西洋区域是一个裂缝加深、加宽的渐变过程(如上图蓝色圈起的窄条区域)。低于海平面后,从浅海逐渐加深。

但再深也就现在的大西洋平均深度约3627米左右,相比海洋岩石圈层约55-60公里的厚度完全可以忽略;而板块岩石圈层的侧面都是近似垂直向下的(板块间俯冲也只是上层很小的厚度上),所以一旦非洲板块与南美板块的岩石圈层彻底裂开并分离,则裂缝深度会突变加大,只能依靠岩浆上涌冷却形成海底来填补,那么南大西洋就可能出现一个短时、突变变深的过程,这可能就是两侧陆地大陆坡相对大陆架陡峭的原因。大陆坡距离海岸一般在50-200公里之间,按非洲板块约0.27米/年的漂移速度仅需要18.5-20万年即可到达(这也应该是岩石圈层彻底分离的位置和时间点),相比非洲板块5000公里的漂移距离和约1800万年的漂移时长完全可以忽略。

再之后,随着非洲板块向东漂移,持续产生裂缝,被岩浆上涌冷却持续形成海底岩石圈。在该过程中并不会产生大洋中脊,大洋中脊的产生另有原因,详见第六章第2节第3小节。

因此,南大西洋是非洲板块漂移产生的,时间跟非洲板块分裂时间相近。

(5)南极温暖时间的证据

在【Nature:白垩纪超级暖期南极大陆存在温带雨林】论文中,Johann Klages团队运行全球气候模型进行CO2敏感性实验分析,仅当CO2浓度达1120ppmv以上时,模拟出的南极夏季地表温度才与重建结果相吻合,但尽管如此,模拟的年平均气温仍远低于重建结果。这也就是说,以二氧化碳温室效应来解释距今约9200-8300万年前南极温暖是不符合实际情况的!

而按照大陆环90度偏转,8386±49→8300万年前期间南极才从赤道热带进入寒带变冷,自然而然的就合理解释了南极温度变化的原因,也印证了南极应该在约8300万年进入寒带。

根据上述证据可以证明,大陆环90度偏转的时间就是8386±49→8300万年前期间。

5 )8386±49万年前之前的南极海平面为什么比今天高170米?

论文中还分析出南极海平面比现在高约170米,同样可以用大陆环的纬度及海平面变化进行较合理的解释:

因为当时包含南极板块在内的所有陆地板块(即大陆环)都位于赤道附近,不存在今天的南极冰川,所以,如果按照今天南极冰川融化可能导致全球海平面上升约60-70米的说法,那么当时的全球海平面至少比现在平均高60-70米。

而且,参照本书第二章第10节「3049撞击造成的全球海平面高度变化分析,地球的海水层、岩石圈层(含地壳)、软流层也存因离心力的拉伸变形?」的分析,今天海平面高度因地球自转速度变化的差异量h =1.96 k(cosα)²,k=10.9866米,α为纬度值。再根据相关资料,地球3.5亿年前时自转速度约385天/年,6500万年前时自转速度为376天/年,可以近似认为大陆环位于赤道时的自转速度与今天相同,能近似套用今天的海平面高度变化公式。所以,原位于赤道南极板块视同今天位于赤道,比今天南极板块的海平面高约1.96 k=21.53米。

两个因素相加的海平面变化约81.53-91.53米,近似计算的误差值以及地球椭球体造成的海平面差异量等都太小可以忽略。但距离科考论文的170米还一半左右,问题在哪里呢?

水分子的逃逸吗?水分子无法直接逃逸出地球,但在电离层会被电离成氢离子和氢氧根离子,氢逃逸出地球就相当于水的流失,但就算把8300万年内95000吨/年逃逸的氢全部折合成水为6.308×10 13 吨,近似为6.308×10 13 立方米,相比约13.38×10 17 立方米的海水总量完全可以忽略。

那么,只剩下一种较合理的解释就是:

地球是个椭球体,今天的赤道半径a=6378137米比极半径b=6356752米要大21385米。大陆环是按赤道半径形成的正圆环体,大陆环90度偏转后的形态与今天类似,假设环体不发生形变仍为赤道半径的正圆环体,则环体上位于极点的南极板块的假设高度就要比极半径高出21385米;同时也意味着偏转导致南极海平面的假设理论高度应降低21385米,可视同距今8386±49万年前偏转前的南极海平面在大陆环不形变假设下比今天高21385米。

而实际上大陆环在偏转过程不发生形变是不可能的,在软流层粘性拉力和地球自转向心力作用下,大陆环必然贴合地球椭球体形态而产生形变。参照今天地球椭球体数据,大陆环形成时的周长应类似今天的赤道周长约40075.7公里,大陆环90度偏转后的周长需要尽量贴合地球椭球面周长L=2πb+4 (a-b)= 40026.2 公里,即大陆环周长需尽量缩短49.5公里。大陆环偏转导致的形变挤压力应该就是远古陆桥初始扭曲的原因,亚澳陆桥因为太长只能从中间断裂,来满足周长要求,所以大陆环偏转时间就是亚澳陆桥的破裂及海洋挤压带的产生时间。

但从本书前面的分析也可以看出,除已经断裂的亚澳陆桥外,大陆环整体连接结构至今尚在,所以也必然存在为保持环体形态的结构抗力,会适当顶高南极板块比独立板块在软流层上的位置稍高一些,如果按照论文170米计算,抬高效果约78.47-88.47米。

综上分析,南极板块的纬度变化、没有冰川、大陆环结构抗力抬升三个因素可能导致了8386±49万年前的海平面高于今天约170米。

6 )约8300万年前之后大陆环及海洋挤压带的偏转分析推测

有了大陆环90度偏转的详细分析案例,德雷克海峡陆桥和亚澳陆桥海洋挤压带的后期方向变化也就比较容易解析了(以下图德雷克海峡海洋挤压带为示意)。

德雷克海峡的海洋板块运动挤压力分析

(1)非洲和印度板块在距今约6500→3333万年前期间对亚欧板块的挤压效果

首先就是本章第3节分析的关于大陆环90度偏转后(即距今约8300万年前之后)各陆地板块相对于赤道的位置,如下图红色箭头和注释所示。非洲和印度板块的质心距离赤道很近,也就意味着非洲和印度板块对大陆环的碰撞和持续挤压力基本是正东方向(非洲和印度板块在软流层单位面积上的质量肯定比大陆环轻,跟随地球自转的漂移速度更快,会对大陆环产生持续挤压力)。所以, 在距今约6500→3333万年前期间,非洲和印度板块碰撞、挤压大陆环并不会引起大陆环发生明显偏转,海洋挤压带原A段纬度方向自然保持一条直线向当时的正东推进。

距今约6500→3333万年前期间赤道及板块

但陆地板块之间的岩石圈层挤压会导致板块地表产生形变,由于地表形变过程是长期的,所以放在后面一并分析推测。

(2)澳洲板块的分离漂移导致了距今约3333→800万年前期间的大陆环和海洋挤压带偏转

如下图所示,澳洲板块在距今约3333万年前从大陆环分离,因离极力作用不断挤压原亚澳陆桥向赤道运动。但由于西侧海洋板块在软流层上的线速度相比澳洲板块更快,也会挤压澳洲板块及亚澳陆桥残骸不断向东运动,偏离了大陆环环体位置(也是经线位置)。那么, 偏离大陆环位置的亚澳陆桥残骸岩石圈层就成了大陆环上伸出去的一个杠杆(图示绿色标识),而澳洲板块漂移产生的挤压力中垂直于环体的推力分量就会产生力矩,以环体与赤道相交的两个点为轴,从而推动大陆环整体逆时针偏转。而且,澳洲板块距离大陆环越远,杠杆造成力矩也就越大,由此就造成了距今约3300万年前之后大陆环的持续偏转约25-30度(后面分析转轴存在一定北移,所以不同位置的偏转角度有差异),以及海洋挤压带呈现相应的弧形变化。

澳洲板块运动挤压大陆环偏转

但大陆环逆时针偏转也带动非洲和印度板块相对赤道线南偏,非洲和印度板块的离极力又形成了与澳洲板块离极力相反的杠杆力矩,由此形成新的平衡态。那么,达到新平衡态的时间点是多少呢?从海洋挤压带的粗略方向看,形成新平衡态的时间点最多也就距今1000万年前(之前弧度变化较大),根据本章第7节土耳其安纳托利亚高原火山岩代表地质活跃度的分析,偏转过程可能在约800万年前结束。为了简化描述, 暂定约3333→800万年的大陆环逆时针偏转以下特指简称为「°度偏转」 。这也最终形成了约800万→公元前3049年小行星撞击之前的赤道和地球自转轴的相对位置。

重点强调,为什么都要加「相对」两个字呢?因为前述从盘古分裂至大陆环偏转等变化过程全部都是地球板块运动所造成,并不是我们通常所说的相对于太阳坐标系的地球自转轴产生的变化,只是基于地球自身坐标系的相对位置变化。举例来说,陆地板块距离极点越来越远,站在陆地板块上的我们感觉上好像是地球自转轴偏转了,但其实地球自转轴在太阳系中的方位可能压根没动,我们在地球上看到的都是相对位置的变化而已。为了区分这两种自转轴的相对概念,相对于地球外部的、太阳系坐标的地球自转轴方位简称为外相对自转轴,相对于地球板块的、也是地球内部坐标系的自转轴方位简称内相对自转轴。

说到这里,又涉及到地球板块运动是否会造成地球相对于太阳系的自转轴(即外相对自转轴)发生偏转呢?由于地球板块的岩石圈层质量相对于地球总质量占比太小,所以即使因板块质量分布变化导致地球的外相对自转轴有所变化,也是微乎其微。因此,可以近似认为: 在没有地球以外的外部作用力或动量严重影响下,地球的外相对自转轴近似不变。

这也涉及到了包含地球在内的所有太阳系行星几乎在同一平面围绕太阳旋转,但宇宙和太阳引力并没有方向概念,为什么呢?而且,所有太阳系行星相对于太阳公转轨道的倾角明显存在规律性,但至今尚未有公认客观科学的解释。这些疑问在后面章节会专题分析推测。

此外,上图也可以看出,大陆环偏转连带南极板块逐渐偏移约30度左右(比偏转角度大因为大陆环本身也有位移),南极板块在寒带纬度的面积明显减少。直到地球在约公元前3049年遭遇小行星撞击,导致南极板块才成为今天全部在南极圈内。

有趣的是,夏威夷岛的运动轨迹或许也能证明25度偏转过程。如下图所示,夏威夷岛很可能是从俄罗斯勘察加半岛或被海洋挤压带推移的白令海峡陆桥碎块中分离出去的。开始的轨迹明显与澳洲板块一样,因离极力向赤道运动;同时因海洋板块与陆地板块的线速度差被推移略向东运动,所以前期轨迹为向南偏东方向运动的一条斜线。然后大概率由于约3333→800万年前期间的25度偏转,亚洲与太平洋岩层也跟随一并旋转,且从后面世界磁异常图分析还略向北移动了一点,所以夏威夷岛后期运动轨迹就突然折角转向了东偏南。800万年前之后夏威夷岛应该再折向南偏东运动,但由于离极力减小(地球球面导致离极力45度时最大)而移动减慢,且早于第四纪冰期,所以后期漂移轨迹不明显。

7 )因非洲、印度、澳洲板块挤压大陆环造成板块间相对位置及地表形态的变化分析

前面提到非洲、印度板块在距今约6500→3333万年前期间的质心基本位于当时的古赤道附近,所以板块间线速度差导致的板块间挤压力不会造成大陆环发生明显偏转,但陆地板块之间的岩石圈层挤压会导致地表产生很大形变,以下详细分析。

(1)陆地板块之间的挤压形变原理分析

如下图所示, 通常在软流层上单位面积轻的陆地板块向重的陆地板块斜下方俯冲, 因为在同等岩石密度下,轻的板块更薄所以位置也稍低,挤压时向下运动。 挤压边界两侧的陆地板块都会因内应力产生形变,隆起部分成为山脉或高原(隆起高度和距离等形态取决于内应力和板块岩石结构抗力的作用过程)。

板块之间的挤压造山运动分析

而且,初始状态下因挤压力对等,两侧板块的隆起高度基本相同。但由于挤压边界也随着挤压力缓慢推移,主动挤压板块的大部分岩石物质能俯冲下降至软流层熔化;如果超过挤压边界的岩石物质全部能俯冲下降至软流层熔化,则因板块间速度差基本固定,受到阻挡外力所产生的板块内应力也基本固定,所以图示蓝色主动挤压板块的隆起高度和到挤压边界的距离也会基本固定。而被动受压的陆地板块的岩石物质只能持续堆积变厚变高,所以图示绿色被动积压板块的隆起高度只会越来越高,隆起形态的距离越来越长,时间越久,则越比主动挤压板块的隆起更高更大。

此外,两侧板块的隆起形变也会导致岩石圈层断裂成一定范围的裂缝地带,再由于挤压力持续产生,且板块推进导致的形变位置也在不断微小推移,所以板块变形的断裂位置也会不断持续产生,成为地壳的长期薄弱位置。软流层岩浆在高温高压下会不断沿着裂缝上行,在隆起地区产生大量岩浆涌出后冷却的岩石物质。还有,挤压边界俯冲地带会因挤压力下陷,形成平原甚至浅海。

其实这个力学原理很简单,用固体的内应力解释或许不直观,举三个简单的例子就容易理解了:

我们把主动挤压板块想象成一张白纸整体向前移动,当遇到阻力时,白纸中前面一定范围就会向上隆起(后面部分不会隆起),这就相当于上图中挤压边界的左侧部分;

再假设一张白纸你用手摁住不动(模拟软流层粘性拉力阻力),当你挤压白纸一端时,临近挤压位置一定范围的白纸就会隆起,这就相当于上图中挤压边界的右侧部分;

如果隆起部分因形变断裂了呢?相当于白纸在凸起的中心线位置被剪开,挤压力会导致隆起中心线两侧的白纸因继续顶高甚至分裂开翘起。

因此,用力学原理完全可以合理的解释所有板块间挤压的隆起、俯冲带中间边界的前端凹陷、熔岩和隆起中心线分裂开翘起等所有形态及状态变化,只不过岩石物质挤压超过形变承受力后就会多出碎裂性质,呈现带状的碎裂区域,但原理和现象区别不大。

(2)亚欧、非洲、阿拉伯半岛三个板块连锁作用的案例推测

非洲板块距今约6500万年前碰撞并开始持续挤压亚欧板块,阿拉伯半岛就是主动挤压的非洲板块「从隆起高点裂缝处至挤压边界」区域的典型案例(如下图所示)。

Ø 第一阶段

首先,阿拉伯半岛及两河流域跟印度板块一样原本属于非洲板块的一部分,因 非洲板块主动挤压亚欧板块导致以红海位置为中心线产生隆起,红海中心线西南侧为阿拉伯沙漠和埃塞俄比亚高原组成的斜坡,红海中心线东北侧为阿拉伯高原 和希贾兹山脉 组成的斜坡。

最关键的是:非洲板块因隆起形变的内应力在红海中心线位置产生了岩石圈层的裂缝带,软流层岩浆会从裂缝带上涌火山喷发,冷却后形成玄武岩盖层。而且,岩浆冷却的玄武岩只是暂时性填补了裂缝带,由于不论非洲板块向挤压边界的持续推移还是隆起形态的不断堆积扩大,都会造成内应力中心线的实际位置不断改变,也就意味着内应力会不断挤压原有裂缝带临近的区域反复产生新位置的裂缝带,由此间歇性的重复「隆起→碎裂→岩浆上涌→冷却填补」的过程,也就会形成一个在原有岩层上不断推移交叠的玄武岩盖层,与目前的地质情况完全吻合。

而且,该阶段由于隆起形变越来越大,就会从中间断裂,也就形成了两边陡峭甚至翘起的红海海岸及向两侧下降的斜坡台地形态。这也就意味着红海海岸在6500万年前之后的一段时期开始形成,要看隆起形变导致岩层裂开的过程时间,可能需要上千万年。但这指的是红海海岸,并不代表真正的红海形成,裂缝随扩大的深度低至海平面以下才可能形成红海,所以还要增加一个裂缝扩大加深的过程时间。

另外,非洲板块向东挤压亚欧板块为斜面,有向南的运动分量,所以非洲板块在红海裂缝带错位向南运动,从而撕裂形成了初始的亚丁湾并不断扩大。

而被动受压的亚欧板块隆起形成了伊朗高原和土耳其高原;俯冲边界前端的凹陷区域形成了新月沃土地带(包含苏美尔美索不达米亚平原)和波斯湾区域,从陆地结构上应该与阿拉伯半岛相连接。由于后来板块间挤压作用导致阿拉伯半岛从红海断开了,以图示中的俯冲带和红海为分界线,今阿拉伯半岛、叙利亚、伊拉克(两河流域的低海拔地区)和西奈半岛完全可以看作一个等同于印度板块的独立板块,面积也近似,以下简称为阿拉伯板块(与目前阿拉伯板块划分稍有差异)。

Ø 第二阶段

然后,大陆环在约3333→800万年前期间发生缓慢的约25度偏转(同时带有沿着环体的滑动),折合距离偏转轴最远点的最大漂移速度约8.76cm/年,亚欧板块挤压非洲板块的区域在北纬25-0度左右,平均漂移速度约1.9cm/年很慢。如上图所示,环上的亚欧板块相当于朝西南方向呈圆弧型逆时针旋转,而旋转挤压会产生旋转作用力、杠杆作用力和板块间的横向摩擦力,引发板块旋转、撕裂、错位、局部倾斜、杠杆挤压的作用力差所造成的形变隆起差异等一系列复杂变化。

根据以下原理图示意(虚线为原状态,实线为旋转挤压过程示意),由于板块间的岩石结构抗力及摩擦力等不足以支撑非洲板块的同步转动,板块间必然存在扇形的交叠区域(图示右侧黄色区域),扇形交叠区域内的岩石物质需要消失(以下简称消减区域),只能通过板块间俯冲和周边隆起两种方式来实现岩石物质的转移 (即宽度变化量)

第一种板块间俯冲方式的转移作用结果——此时的阿拉伯板块不论是否与非洲板块断开都可以看成共同受力,阿拉伯板块东侧两河流域的俯冲边界按弧线方向加速俯冲。同时,由于消减区域为扇形,越宽的位置则相同时间内俯冲的岩石物质越多,而俯冲带本身就不可能无阻力、无损耗的顺利把增加的岩石物质送入软流层,本身就存在岩层摩擦力导致岩石物质淤积膨胀而向上顶高,也就 形成了扇形消减区域越宽的位置则俯冲边界高度越高的斜线

而由于俯冲压力和速度加大,导致俯冲边界的凹陷加深又会趋向地表下降。因此两种作用综合的结果,俯冲边界的北边肯定比原来上升,南边相比原来可能略有上升也可能下降。

俯冲边界岩石物质的挤压淤积情况自然也会延伸到俯冲带前端区域,即越向西北越高,也会从边界向西下降,这应该就是两河流域北端最高、向南向西形成下降斜坡的主要原因之一;其中最低的波斯湾部分可能略有上升或下降。

第二种周边隆起方式的转移作用结果——扇形消减区域外围整体都会因岩石物质增加而隆起,而且因弧线方向挤压产生的杠杆原理,共同产生独特的形变特征:

扇形消减区域两侧,距离旋转轴越近的岩石物质增加量越小但挤压力的反作用力越大 ,也就意味着形变的加速度越大,地表岩石圈层的挤压变形和断裂更剧烈,更容易形成较窄、较高、多褶皱且陡峭的山脉,而不是很宽相对平坦的高原。该地表形变特征可能促进了俯冲边界东南伊朗高原伊格罗斯山脉的成因之一;而波斯湾地区也应该抬升,与第一种方式作用结果相反,最终是否抬升还要看综合因素。反之, 扇形消减区域两侧距离旋转轴越远的岩石物质增加量越大但挤压力越小 ,更容易形成范围很宽的高原而不是山脉。该地表形变特征符合土耳其高原和两河流域上游的进一步抬升,两河流域的斜度变得更大。还有一部分岩石物质可能挤压到扇形消减区域的北部也是抬升土耳其高原。

再看阿拉伯板块主动挤压非洲板块的情况就复杂多了:

非洲板块在挤压下整体趋势也是沿弧形方向逆时针偏转(如上图红、绿方块所示),但由于非洲板块的质量太大,推动困难,自然就比阿拉伯板块转的慢,相当于非洲板块对阿拉伯板块又有顺时针转动。而且,由于该时期(约3333→800万年前期间)大陆环带动全球板块的整体球面滑动造成了赤道相对位置的持续缓慢偏转,其中非洲板块相对于赤道位置不断南移,所以离极力又会推动非洲板块北移靠近赤道。结果,非洲板块向南的推动力在东北角,向北的推动力在质心,这就让非洲板块额外增加了一个顺时针旋转的扭转力矩,同样对阿拉伯板块有增加了一个不同轴点的顺时针转动。

两种相对于对阿拉伯板块的逆时针旋转趋势与阿拉伯板块主动挤压非洲板块的顺时针偏转方向相反,也就意味着理论上应该形成类似阿拉伯板块东侧扇形消减区域的俯冲带来实现岩石物质的消减(如上图所示的左边「扇形消减区域」)。但是,由于受力区域正好在红海位置隆起的断裂带上,也就成了红海位置岩石圈层裂缝带两侧的相互挤压。由于红海裂缝带两侧的岩层比周边更厚且高度基本相同,很难形成哪一侧向下俯冲到另一侧下面,谁也挤压不过谁,所以只能一起向上顶高而增加红海两侧海岸高度,来实现扇形消减区域的面积减小。

同时,由于弧线方向挤压的杠杆原理,与阿拉伯板块东侧的形变特征相同:扇形消减区域越窄的位置则相同时间内的挤压力越大,形变越大,更容易造成陡峭的山脉,这应该就是红海两侧希贾兹山脉和埃塞俄比亚高原东北端红海海岸地表褶皱的主要形成原因之一。

此外, 红海裂缝带两侧相反的旋转方向也造成了两侧岩石圈有微小错位,但错位产生的摩擦力依然把西奈半岛从阿拉伯半岛撕裂分开了 。如下图所示,西奈半岛处于红海裂缝带错位的边沿(图示紫色为西奈半岛未分裂前的情况),非洲板块向北的摩擦力导致阿拉伯板块从 亚喀巴湾 、死海至加利利湖一线撕裂,西奈半岛由此分离出来,可以看成一个更小的独立板块。从此,西奈半岛就像夹在非洲板块与阿拉伯板块之间的齿轮,同时满足两侧板块的反向运动趋势,所以相对于阿拉伯板块存在顺时针旋转,也就加大了亚喀巴湾的宽度而减小了红海在该区域的宽度,形成了今天的模样。

西奈半岛从阿拉伯半岛撕裂的分析推测

西奈半岛分裂为非洲板块相对阿拉伯板块的顺时针旋转和错位运动创造了良好条件,以西奈半岛为支点,非洲板块与阿拉伯板块的反向旋转加大了红海裂缝及亚丁湾的宽度及深度。约3333万年前之后的几百至上千万年,深度小于海平面,红海成为真正的海洋,此前应该为巨大的淡水湖。

Ø 非洲及阿拉伯板块的偏转角度估测

原理、过程、地质变化及对应证据解析推测完毕,根据上述论证,非洲相对于亚欧板块肯定是顺时针旋转,这或许就是今天普遍认为非洲板块顺时针旋转的原因。但这并不代表非洲板块相对于原方位的旋转角度。参考下一节磁异常痕迹中非洲板块实际为逆时针偏转约15度,也就意味着上图中阿拉伯板块东西两侧的扇形消减区域总计夹角约15度,这应该就是今天阿拉伯板块西北比东南窄的原因。通过阿拉伯板块传导的偏转挤压力应该是相同的,从亚丁湾海岸偏角来看约7度,所以阿拉伯板块与非洲板块的扇形消减区域偏角应该不大于7度,那么阿拉伯半岛东侧扇形消减区域偏角大概约8度左右。

总结来说, 亚欧、阿拉伯和非洲三个板块在大陆环25度偏转过程中总体逆时针旋转,但板块间产生了复杂的相对偏转、消减、形变及分裂等情况

Ø 第三阶段

最后就是公元前3049撞击至今天,只有约公元前2200→前250年期间的全球板块整体高速球面滑动算是非正常、非稳定状态,但整体漂移也就意味着至少陆地板块之间的相对位置变化不大。

(3)地质学比对证据

我们来对比一下目前地质学的分析情况:

表格怕显示有问题,同时附图:

地质学比对分析-1

地质学比对分析-2

通过上表比对分析可以看出,本书通过简单的力学原理推测的板块运动、地表形变、岩石特征等与地质学分析的特征及时间基本吻合。

(未完待续,下一帖论述:全球磁异常图验证了大陆环及非洲板块的偏转过程)

特别注明: 个人版权,禁止摘抄!欢迎转载和合作,但请务必原帖转发,或注明作者 。欢迎感兴趣的朋友们与我共同研究,探讨人类和地球的历史真相!科学就是在不断分析推测与验证的持续过程中进步,寻找人类与地球的历史真相,以借鉴指导地球人的未来之路!——作者:牛春咏(联系方式:[email protected]

感兴趣的朋友们别忘了多多点赞、评论,呼呼更多的人参与科学探讨,寻找人类和地球历史真相,就是对我最大的鼓励和支持,非常感谢!#深度好文计划#