问题

为什么北半球比南半球陆地面积大?

回答
这个问题问得好,北半球之所以比南半球拥有更大的陆地面积,背后其实是地球形成以来漫长地质演化和板块运动的结果。这并非偶然,而是多种因素综合作用下的必然。

要理解这一点,我们首先要认识到地球表面的构成。地球表面并非一个光滑的球体,而是由海洋和陆地组成的。而这些陆地和海洋的分布,并不是均匀的。

地质构造的“不平衡”

地球的表面被许多巨大的岩石板块所覆盖,这些板块在地幔上漂移,它们的碰撞、分离和挤压,塑造了我们今天看到的陆地和海洋。而巧合的是,在漫长的地质年代里,大部分的造陆运动,也就是陆地板块的形成和扩张,更多地集中在了北半球的地理区域。

你可以想象一下,地球就像一块被砸裂的鸡蛋壳,碎片(板块)的大小和分布并不是完全对称的。一些主要的陆块,比如欧亚大陆、北美洲,以及非洲和亚洲的一部分,都位于北半球。特别是欧亚大陆,它是地球上最大的大陆,其大部分都横跨北半球。北美洲的面积也相当可观,同样位于北半球。

海洋盆地的形成与陆地分布的关联

相对而言,南半球的陆地主要集中在南美洲、非洲的南部、澳大利亚以及南极洲。但这些陆块在面积上,加起来也难以匹敌北半球的陆地总和。

更重要的是,南半球的海洋面积占据了主导地位。尤其是南太平洋、印度洋和南大西洋,这些巨大的水体在南半球构成了广阔的海洋盆地。这种海洋面积的巨大,也反过来衬托出南半球陆地面积的相对“稀少”。

地球自转和板块运动的早期影响(推测)

虽然具体原因尚不完全明确,但一些科学家认为,在地球形成的早期,地球的自转速度和岩浆的对流模式,可能在一定程度上影响了原始地壳的形成和板块的初始分布。 这种早期的“不平衡”,经过亿万年的地质活动,被不断放大和固化,最终形成了我们今天看到的南北半球陆地面积的差异。

想象一下,当地球还在熔融状态时,物质的分布就可能存在一些微小的差异。这些差异随着冷却和固结,逐渐形成了早期的大陆和海洋。而板块的移动,就像是这些早期“种子”的扩散,将陆地带向更广阔的区域,或者将海洋推向更集中的区域。

冰川时期的影响(辅助因素)

此外,虽然不是主要原因,但地质历史上的冰川时期也可能对陆地面积的相对分布产生了一些微小的影响。例如,冰川的形成和融化会改变地壳的负荷,导致局部的抬升或下沉。但这些影响通常是相对局部的,不足以从根本上改变南北半球陆地面积的巨大差异。

总结一下:

北半球陆地面积比南半球大的根本原因,在于地球形成和演化过程中,主要的大陆板块(如欧亚大陆、北美洲)形成了并聚集在北半球的地理范围内。 这是一个长期的、复杂的、由地质构造和板块运动决定的结果。南半球虽然也有重要的陆块,但总体而言,被更广阔的海洋所环绕,海洋面积占了主导。

所以,下次当你查看地球仪时,你会发现北半球陆地仿佛“更占便宜”,这背后是地球内部亿万年来不断运动和变化的生动写照。

网友意见

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这是关于现今地球海陆分布的问题;

归根到底,是板块运动的问题。

看似容易,但是很难讲好,

尝试回答一下(ps:下文出现的“Ma”为年代学单位,表示“一个百万年”)。

概要:

地球上的板块一直处于裂解和拼合过程,现今的海陆分布,只是地质历史时期内板块运动的一个短暂瞬间,海陆格局仍在不断变化。主要位于南半球的两个全球尺度的大型横波低速异常区——Tuzo和Jason,深部物质上涌的推力使周边为上升流系统,导致上覆板块向外、向北运动;主要位于北半球的东亚环形俯冲带,俯冲板块的拖曳力使其周边为下降流系统,导致上覆的板块向内,南半球的板块向北运动。这三者组成地球深部“三极”,是驱动3亿年来地球固体圈层板块构造运动的根本所在,其分布驱动方式是当今地球北半球以大陆为主南半球以海洋为主的根本原因

1.现今板块的运动趋势——自南向北

如图,现今地球各主要板块的主要运动趋势是:

整体趋向于从南半球向北半球运动。

因此,南半球的部分大陆持续向北半球运动,

导致现今北半球的陆地面积大于南半球。

这种自南向北运动的趋势还将持续进行,

地球科学家预测,在未来,约2.5亿年后,

现今地球的主要陆地会在北半球汇聚、拼合,

成为一个超级大陆——亚美超大陆Amasia。

因此,现今地球的海陆分布仅是漫长地质历史时期的一个短暂定格。

如图,地质历史时期,可见1亿年-2亿年间,南北半球陆地分布相对均匀,

1亿年以来,南半球的板块逐渐裂解、分散,部分向北半球漂移。

地质历史时期:

既存在过像现今一样北半球陆地多于南半球的情况;

也存在南半球陆地多于北半球的情况;

也存在南北半球陆地面积相近的情况;

既存在地球主要陆地拼合在一起的情况;

也存在陆地散落于地球各处的情况。

科学家们之所以能有此预测,

是基于对地球现今的观察,过去的研究。


2.板块的分合聚散

“天下大势,分久必合,合久必分”。

地球板块运动的历史,与此相似,

是超大陆不断拼合和裂解的过程,

超大陆是指地球主要的大陆集中、拼接到一起形成超级大陆。

现已确定的地球历史时期的三个超级大陆是分别是:

哥伦比亚超大陆(约18-15亿年);

罗迪尼亚超大陆约12-9亿年);

潘基亚超大陆(约3-2.5亿年)。

**此外还有27-25亿年前的Superia(Kenorland)和6-5.5亿年前的Pannotia大陆。

未来或许还会出现围绕北极点附近的亚美超大陆(约2亿年后),

现今正处于潘基亚超大陆裂解到亚美超大陆聚合的中间阶段。

国内外有许多研究、恢复地球历史时期超大陆演化的团队:

Christopher R. Scotese,T. H. Torsvik,Peter Cawood,Dietmar Müller,Michael Gurnis,Robert Hall,John Piper,Jan Golonka,李正祥,赵国春,陈旭,黄宝春等

其中Christopher R. Scotese 建立了相关网站和视频(如下),

感兴趣的朋友可以根据上述学者名字和自行查询学习

以了解现今学术界对地球历史上主要大陆的演化过程的复原情况

5.2亿年来全球板块演化 https://www.zhihu.com/video/1473858265000374272

3.特提斯号单程列车——南半球裂解的板块向北漂移

谈到现今陆地北多南少的格局,

不得不提的是形成于6.5~5.5亿年前冈瓦纳大陆(Gondwana)。

这是当时地球最大的一块陆地(约占全球大陆总面积的三分之二),

在过去五亿年的历史中, 冈瓦纳大陆不断裂解出许多小陆块 ,

这些裂解的陆块持续向北漂移,

与当时北半球的劳亚大陆(Laurasia)拼合(包含劳伦、波罗地、西伯利亚和华北) 。

3-2.5亿年前,北半球形成的劳亚大陆,加上南半球的冈瓦纳大陆,二者相连形成潘基亚大陆。

此后,潘基亚大陆裂解,

南半球的冈瓦纳大陆也继续逐渐裂解,

同样,单向裂解的板块朝东亚低势区持续单向汇聚, 即向北半球集结,

这一过程持续至今。

因此,现今地球的陆地表现为北多南少。

人们耳熟能详的例子是,本在南北球印度次大陆,

从马达加斯加分裂,一路向北漂移,最终与亚欧大陆拼合碰撞,

二者衔接处形成了喜马拉雅山。

这一过程被形象地称作一路向北的“特提斯号单程列车”。

这些都是板块运动的结果,

你如果好奇是什么驱动了板块运动?

回答是,这仍是地学界的世界性难题!

目前对于板块构造理论,尚存在三大未解决的难题:

板块起源、板块登陆和板块动力,

其中板块动力指的就是板块驱动力的问题。

世界的地学家们都在不断探索,

可能的驱动力有很多:

诸如洋中脊推力、俯冲大陆岩石圈拖拽力、地幔柱上涌推力、大尺度地幔对流牵引力

…………

现今,越来越多的学者将地球视作为一个完整的系统,

认为其圈层运转的动力学机制也不一定是单一的。

放眼全球板块运动,这很可能是诸多驱动力合力的结果,

比如,板块俯冲地幔柱上涌都能够驱动板块运动。

因此,针对南半球与北半球的问题

目前相对主流的观点是:

海底“三极”驱动地球固体圈层板块构造运动,

形成现今北半球以大陆为主而南半球以海洋为主的海陆格局

那么,什么是海底三极?


4.海底三极—现今板块运动的驱动力

距今3亿年以来,

地球深部地幔存在三个极端动力区域(简称海底“三极”):

包括两个地幔低速区:Jason Tuzo

分别位于南太平洋下和现今南大西洋‒非洲‒西南印度洋下,都主要位于南半球。

第三个为环绕东亚的环形俯冲系统。

前两者周边为上升流系统

后者周边为下降流系统

4.1 Jason 和 Tuzo

Jason 和Tuzo 是被地震波识别出的两个全球尺度的大型横波低速异常区(简称LLSVP)。

地核与地幔边界这两个 LLSVPs 的形成,

被认为与潘吉亚超大陆汇聚相关,

沿着环超大陆的俯冲带进入下地幔的板片,会聚集形成LLSVPs。

它实质是冷的深俯冲板片在核幔边界附近的堆积体,

较周边地幔温度低、难熔、坚硬致密,

因而横波波速较周边低,

可以与超大陆一样稳定存在数亿年。

可以视作是超大规模、超长时间、超级稳定的“超级地幔柱”

巨大的地幔柱 ,把深部密度较大的物质被热流向上带到软流圈,

在那里像蘑菇云一样向四周横向扩散,通过推力驱动板块移动

因此,Jason 和 Tuzo 周边为上升流系统,

其上覆板块的运动方向远离 LLSVPs,

它的存在,可以影响和驱动板块的运动过程和趋势。

4.2 东亚环形俯冲系统

东亚环形俯冲系统位于Tuzo 和 Jason 之间,

一亿多年以来长期为下降流汇聚区。

潘基亚超大陆裂解期间,

南半球冈瓦纳大陆北缘始终处于裂解状态,

依次裂解的板块,持续单向汇聚到东亚低势区,

即向北半球集结,形成U型的东亚环形俯冲系统

东亚环形俯冲系统为下降流系统,

其动力是板片拖曳力所致。

其周围的板块均向其汇聚、俯冲、消减,

冷的俯冲板片下插进入地幔,形成冷地幔区域,

其核幔边界处于重力低势区,

该区俯冲板片拖曳力较强。

因此, 许多学者认为:

东亚环形俯冲系统的俯冲引擎是地球现阶段板块运动的主驱动力,

是全球性板块运动的发动机所在。

说远一点,根据许多学者的推测,在未来:

这个主动的大汇聚动力在亚美超大陆形成后, 将会通过盖子效应、热聚集、相变等过程,

转换为新的强劲 LLSVP;

同时, 原本的Tuzo和Jason两个LLSVPs因周边没有俯冲补给,

而上涌的“主动”力会逐渐衰减,

进而会变得“主动”汇聚下沉。

综上,LLSVP和超级环形俯冲系统可能会相互转化,

二者是驱动全球性板块运动的关键引擎。

现今的地球

负责推的驱动力——Tuzo 和 Jason,主要位于南半球;

负责拉的驱动力——东亚环形俯冲系统,主要位于北半球。

因此,当今地球的北半球以大陆为主而南半球以海洋为主。


总结:

放眼于地球演化历史,板块一直处于裂解和拼合的过程

现今的海陆分布,只是在历史时期下板块运动的一个短暂瞬间,海陆格局仍还不断变化。

主要位于南半球的两个全球尺度的大型横波低速异常区——Tuzo和Jason,

深部物质上涌的推力使周边为上升流系统,导致上覆板块向外、向北运动

主要位于北半球的东亚环形俯冲带

俯冲板块的拖曳力使其周边为下降流系统,导致上覆的板块向内,南半球的板块向北运动

这三者组成地球深部“三极”

是驱动3亿年来地球固体圈层板块构造运动的根本所在,

分布驱动方式是当今地球北半球以大陆为主南半球以海洋为主的根本原因

而这些都仅是现今板块构造理论中一种相主流的观点,

板块构造理论还有很多根本问题尚未解决,仍在不断更新和发展中。

贻笑大方

以上

主要参考文献:

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