歷史地質學/海底擴張
在這篇文章中，我們將解釋什麼是海底擴張，以及它在板塊構造中的作用；像往常一樣，我們將以解釋我們如何知道海底擴張正在發生並已經發生來結束。讀者在繼續閱讀之前，會發現熟悉關於地磁倒轉的文章和關於海洋沉積物文章很有幫助。
海底被一系列山脈（洋中脊）分割，每個山脈中心都有一條深谷（洋中裂谷）；在右側的測深圖上，您可以清楚地看到大西洋中脊。
根據板塊構造理論，板塊在裂谷處分離。當岩石圈板塊分離時，就會形成一個空隙，岩漿會侵入其中；它還會降低下方軟流圈的壓力，導致地幔物質的部分熔化。這種物質的侵入確保裂谷始終被新鮮的海洋地殼補充。整個過程被稱為海底擴張。
一個常見的誤解是，岩漿在裂谷處的侵入導致了岩石圈板塊的運動。事實上，地質學家普遍認為，這對於導致運動的作用很小或沒有作用，相反，如前一段所述，實際上是板塊在海脊處分離導致了岩漿的侵入。
儘管如此，海底擴張在板塊構造中起著至關重要的作用：如果板塊無法在裂谷處分離，它們將無法移動。
在本文的其餘部分，我們將考察海底擴張的證據。
海底從洋中裂谷擴散出來的主張，並且已經持續了數百萬年，這意味著各種可檢驗的預測，所有這些預測都證明是正確的。
正如我們在之前的文章中討論的那樣，地球的磁極一直在交換位置。這讓我們得出一個預測。如果火成岩是在洋中裂谷形成並從中擴散出來的，那麼當我們觀察形成洋殼的火成岩中的古地磁記錄時，我們應該看到的是平行於洋中裂谷並且關於其對稱的正向和反向磁性交替條帶的模式：而這正是我們看到的。這一發現幾乎在一夜之間將大陸漂移的概念從地質學家的少數觀點轉變為廣為接受的觀點。
熱量僅透過大型岩石體緩慢傳導。因此，如果在海脊處產生熱巖並從中擴散（當然，在擴散過程中冷卻），我們預計海底的熱流在海脊處最大，並且隨著我們觀察遠離海脊的海底而逐漸下降。而事實確實如此（參見Pollack 等人，1993，來自地球內部的熱流：全球資料集的分析，地球物理學評論 31(3)，267-280，1993）。
正是這種冷卻過程解釋了為什麼裂谷的兩側都有山脊，並且隨著我們離裂谷越來越遠，山脊逐漸傾斜：新生成的岩石更熱，因此體積大於老岩石；老岩石，由於遠離裂谷，有更多的時間冷卻並收縮。
順便說一下，這解釋了為什麼以珊瑚為頂的島嶼經常沉入海中，如珊瑚礁文章中所述：當島嶼的玄武岩在地理上遠離裂谷，並且在時間上遠離其形成時的熱量時，它和它下面的其他海洋地殼將冷卻、收縮，因此下沉。
出於同樣的原因，如果海底正在從裂谷擴散，那麼該理論的另一個明顯的預測是，如果地質學家將其測年方法應用於裂谷兩側的海底玄武岩，則會發現岩石越遠離海脊系統年齡越大；事實確實如此，如圖右側地圖所示。
類似地，沉積物在海底較老的部分積累的時間比在洋中裂谷周圍的較新部分積累的時間更長，導致遠離裂谷的沉積層更深：情況確實如此。
同樣，如果海底擴張理論是正確的，那麼在海底的任何一點，透過鑽探到海底沉積物底部發現的化石將是當海底的那一部分在裂谷處新生成時沉積的。
這意味著如果我們觀察這些埋藏最深的化石，我們會看到隨著我們離海脊越來越遠，化石越來越古老；因此，我們會看到滅絕物種的比例更大。而這正是我們看到的。
不同的沉積物往往會在海底的不同部位堆積。如果海底保持靜止，那麼，在其他條件相同的情況下，我們預計來自海底任何特定位置的沉積物樣本在整個深度上都大致相同。
但根據海底擴張理論，海底一直在像傳送帶一樣從海脊系統向外移動，這意味著不同的沉積物會在其移動時沉積在同一部分海底上。
例如，海洋碳酸鹽沉積在中大西洋裂谷和隆起處，因為這些淺水區位於碳酸鹽補償深度之上。再往外，在水更深的地方，只有遠洋粘土會沉積。因此，如果海底確實像傳送帶一樣運作，那麼當我們在泥質遠洋沉積的大西洋區域採集沉積物樣本時，我們應該會發現這種粘土覆蓋著一層石灰岩，這些石灰岩是在海底的那一部分更靠近洋脊時沉積的；而這正是我們發現的情況。
總的來說，我們可以這樣概括：對於海床上任何特定地點，從下到上的沉積物層應該與海底從洋脊向外移動的路徑相一致；而這正是我們發現的情況。
例如，從南美洲西部東太平洋隆起向西北方向移動到日本的傳送帶，穿過赤道和矽質軟泥沉積的區域。因此，在日本附近，我們應該並且確實發現了（從下到上）在太平洋隆起淺水區沉積的碳酸鹽沉積物；來自較深和非赤道水域的遠洋粘土；當傳送帶穿過赤道時形成的鈣質/矽質軟泥；以及在赤道以北累積的更多遠洋粘土。
洋中脊在海底並不呈連續線：相反，它們是不連續的，沿其長度在斷層處發生橫向位移，這可以從本文頂部附近的圖中看出。這導致了一個有趣的預測。
右側圖表中的上圖顯示了一個普通的走滑斷層，例如聖安德烈亞斯斷層，一條橫穿它的道路因沿斷層運動而發生位移。從斷層的任一側看，都可以看到道路向左發生位移，使其成為左旋斷層。顯然，如果你在發生地震時站在斷層的一側，你會看到斷層另一側的土地相對於你向左移動。
現在考慮圖表中的下圖。站在斷層的任一側，觀察斷層另一側的海底，你會看到洋中脊在斷層另一側向左發生位移。
但是，如果地質學家關於海底從洋中脊擴散的理論是正確的，那麼如果你站在斷層的一側，並在地震期間穿過它觀察，你會看到對面海底相對於你向右移動。而這正是我們觀察到的現象。
測量的洋脊海床擴張速度與測量的大陸漂移速度一致，並且與地質學家推斷的過去發生速度一致。
透過鑽探洋殼，並觀察被稱為蛇綠岩的物體，我們可以瞭解地殼的結構，這與海底擴張理論相一致，並且在沒有該理論的情況下完全無法解釋。這裡我將不詳細介紹，因為這個主題將在關於蛇綠岩的主要文章中進行討論。
所有這些不同的證據加起來，令人信服地證明了海底目前正在從洋中脊擴張，並且在過去也一直如此。