地殼運動(板塊構造)

1、三、海底擴張與板塊構造學說1 20世紀40年代后,出于軍事和海底資源開發(fā)上需要,大規(guī)模開展了海底地質(zhì)調(diào)查,取得了豐碩成果,導致了板塊構造說的誕生。 這個全球構造理論的問世,標志著地質(zhì)學界的一場深刻的革命,它把各種地質(zhì)作用統(tǒng)一到板塊的相互作用這一根本性的動力中,從而將許多分離的地質(zhì)學分科又納入到綜合研究的軌道。 它找到了各種地質(zhì)作用之間的內(nèi)在聯(lián)系,對各種地質(zhì)現(xiàn)象作出了合理的回答,把地質(zhì)科學推向了一個嶄新的階段。 2大陸漂移學說海底擴張學說板塊構造學說 板塊構造板塊構造學說是60年代興起的一種構造運動理論。它是在大陸漂移學說、海底擴張學說的基礎上發(fā)展起來的。大 陸 漂 移 學 說3一、大陸漂移學說

2、最初于1912年提出大陸漂移觀點，1915年出版 The Origin of Continents and Oceans系統(tǒng)論述大陸漂移學說Alfred Wegener (1880-1930)德國氣象學家和地球物理學家4一、大陸漂移學說魏格納提出的大陸漂移學說的主要內(nèi)容：較輕的硅鋁質(zhì)大陸漂浮在較重的硅鎂層之上，并在其上發(fā)生漂移；全世界的大陸在古生代晚期曾連接成一體，稱為聯(lián)合古大陸或泛大陸(Pangea)，圍繞聯(lián)合古大陸的廣闊海洋稱為泛大洋；從中生代開始，泛大陸逐漸破裂、分離、漂移，形成現(xiàn)代海陸分布的基本格局。5漂移的大陸勞亞大陸 岡瓦納大陸6一、大陸漂移學說非洲與南美洲大陸沿大陸坡900m深處

3、的拼合，棕色表示大陸重疊區(qū)域7一、大陸漂移學說 全球大陸沿著大陸坡拼合的結果 之所以沿著大陸坡拼合，是因為大陸坡處由于剝蝕作用引起的損失較小8一、大陸漂移學說距今約200Ma前的聯(lián)合古大陸岡瓦納勞亞9一、大陸漂移學說 全球大陸上山脈的一致性 如果把大陸拼合到一起后，大陸上的山脈組成了一個具有相同年齡和變形樣式的連續(xù)山系，暗示這些大陸曾經(jīng)連為一體，后來逐漸分開。10一、大陸漂移學說古生物學證據(jù)之一：南大西洋兩岸恐龍化石具一致性，說明晚古生代-早中生代期間非洲與南美大陸是相連的11一、大陸漂移學說地質(zhì)構造證據(jù)之一：北大西洋兩岸山脈的一致性。A. 北美東部阿帕拉契亞山脈向北消失于紐芬蘭海濱，年齡與地

4、質(zhì)構造相當?shù)纳矫}則發(fā)現(xiàn)于不列顛群島和斯堪的那維亞B. 把大西洋兩岸的陸塊置于它們漂移前的位置，這些山脈形成了一個連續(xù)的山系，它形成于距今300Ma之前的泛古陸形成期間。12一、大陸漂移學說地質(zhì)構造證據(jù)之一：南方超級大陸（岡瓦納）上冰川運動方向的一致性南澳大利亞Hallet Cove基巖上的冰川擦痕，指示冰川的運動方向南方超級大陸（岡瓦納）上冰川的運動方向13 大陸漂移學說面臨的主要問題：漂移機制 由于受地球物理學的限制，當時人們尚不知道地球內(nèi)部存在軟流圈，大陸漂移缺乏物質(zhì)基礎。14一、大陸漂移學說引起大陸漂移學說復活的主要原因：1. 20世紀50年代古地磁學進一步證實大陸確實發(fā)生過大規(guī)模的漂移

5、；2. 地球物理學的進展揭示了巖石圈下部的軟流圈，大陸漂移有了物質(zhì)基礎；3. 海底地質(zhì)學的進展。15二、海底擴張學說 20世紀60年代初期，由美國地質(zhì)學家迪茨（Dietz，1961）正式提出“海底擴張”的概念，赫斯（ Hess，1962）加以深入闡述。海底擴張學說的主要內(nèi)容： 大洋中脊是地幔物質(zhì)上升的出口，上升的地幔物質(zhì)冷凝形成新的洋殼，并推動先形成的洋底逐漸向兩側對稱擴張；16二、海底擴張學說 海底在洋中脊處的擴張導致新大洋兩側的大陸逐漸彼此遠離，也可能使老的洋殼在大陸邊緣的海溝處沿貝尼奧夫帶（俯沖帶）向下俯沖潛沒，重新回到地幔中去，從而完成對老洋殼的更新； 海底擴張是剛性巖石圈塊體馱在軟流

6、圈上運動的結果，運動的驅動力是地幔物質(zhì)的熱對流； 如果地幔對流的上升流發(fā)生在大陸下面，就將導致大陸的分裂與大洋的開啟。17洋底地貌18二、海底擴張學說海底擴張作用對流環(huán)地幔上涌洋中脊海溝海溝火山島19海底擴張學說的主要證據(jù) 海底磁異常條帶 沿洋中脊呈帶狀對稱分布的磁性正負異常帶就是海底磁異常條帶，單個磁異常條帶寬約數(shù)公里到數(shù)十公里，縱向上延伸數(shù)百公里而不受地形影響。20二、海底擴張學說的主要證據(jù)海底磁異常條帶的形成模式圖解洋中脊處形成的玄武巖中的古地磁記錄了當時的地磁場方向。不同的磁異常條帶反映的是不同的磁化方向。21二、海底擴張學說的主要證據(jù)2. 深海鉆探成果 深海鉆探表明，深海沉積物由洋脊

7、向兩側從無到有，從薄到厚，沉積層序由少到多，最底部沉積物的年齡越來越老，并且與海底磁異常條帶所預測的年齡十分吻合。3. 轉換斷層 橫向錯斷大洋中脊、斷層的運動方向和性質(zhì)在斷層的兩端突然發(fā)生改變的斷層就是轉換斷層。22 格洛瑪號深海調(diào)查船23 洋盆年齡遠離大洋中脊逐漸增大24全球大洋地殼的年齡洋殼的年齡不老于侏羅紀，相對于大陸地殼40多億年的年齡而言十分年青，說明洋殼處于不斷更新之中。25大西洋底地貌中間的山脈是大洋中脊 （中央裂谷和轉換斷層）轉換斷層26三、板塊構造板塊構造學說的主要內(nèi)容： 剛性巖石圈被分裂成多個巨大的塊體板塊； 板塊馱在軟流圈上作大規(guī)模的水平運動； 板塊的邊緣由于板塊的相互作

8、用而成為地殼活動性強烈的地帶； 板塊的相互作用從根本上控制了各種內(nèi)動力地質(zhì)作用及沉積作用的進程。2714.2.2 全球六大板塊的劃分太平洋板塊 歐亞板塊 非洲板塊 美洲板塊 印度板塊 南極洲板塊28巖石圈板塊的全球體系29巖石圈板塊的運動 30三、板塊構造 1. 板塊劃分與板塊邊界類型1. 板塊劃分與板塊邊界類型31板塊俯沖與貝尼奧夫帶貝尼奧夫帶: 由海溝開始向大陸方向深處傾斜延伸的地震震源深度面。是板塊的匯聚邊界。（活動大陸邊緣）淺震中震深震巖石圈軟流圈海溝島弧32碰撞：陸陸板塊的匯聚33擴張： 大陸分離（大陸裂谷），海底擴張（形成新洋殼），形成被動大陸邊緣。34海底擴張加劇導致大陸邊緣發(fā)生

9、俯沖作用。35板塊構造與沉積巖36板塊構造與巖漿巖37板塊構造與變質(zhì)巖38地幔對流(A全對流,B淺對流) 、地幔柱（D）39大洋中的熱點形成夏威夷群島404142三、板塊構造 1. 板塊劃分與板塊邊界類型（1）離散型板塊邊界主要位于大洋中脊軸部，兩側板塊相背運動，軟流圈物質(zhì)上涌，冷凝成新的洋底巖石圈。大洋中脊43三、板塊構造 1. 板塊劃分與板塊邊界類型（2）匯聚型板塊邊界相當于海溝與板塊碰撞帶，兩側板塊相對運動，在板塊邊界造成擠壓、對沖或碰撞。又可分為俯沖邊界與碰撞邊界兩種次級類型。古老的大洋板塊消亡后，原來位于大洋板塊兩側的陸塊愈合起來，古俯沖帶在地表的出露線稱為地縫合線（或縫合帶，sut

10、ure）。44三、板塊構造 1. 板塊劃分與板塊邊界類型 （2）匯聚型邊界匯聚型板塊邊界縫合帶45三、板塊構造 1. 板塊劃分與板塊邊界類型 (2) 匯聚型邊界 俯沖邊界相鄰的大洋與大陸板塊發(fā)生相互疊覆，一般是大洋板塊俯沖到大陸板塊之下，也稱消減帶。分兩種次級類型：島弧-海溝型，俯沖帶上方發(fā)育島弧，主要見于西北太平洋邊緣；安第斯型（山弧-海溝型），大洋板塊沿陸緣海溝俯沖于山弧之下，主要見于南美大陸西部邊緣。46三、板塊構造 1. 板塊劃分與板塊邊界類型 (2) 匯聚型邊界 俯沖邊界日本海溝處的板塊俯沖作用與地震震源分布邊緣海大陸板塊島弧海溝軟流圈巖石圈47三、板塊構造 1. 板塊劃分與板塊邊界

11、類型 (2) 匯聚型邊界 俯沖邊界安第斯型板塊俯沖帶以不發(fā)育島弧區(qū)別于太平洋西岸的島弧-海溝型俯沖帶加積楔軟流圈48三、板塊構造 1. 板塊劃分與板塊邊界類型 (2) 匯聚型邊界 碰撞邊界印度板塊與歐亞板塊的碰撞過程恒河平原縫合帶軟流圈俯沖的大洋巖石圈正在發(fā)育的加積楔青藏熔融49三、板塊構造 1. 板塊劃分與板塊邊界類型（3）轉換（平錯）型板塊邊界 相當于轉換斷層，其兩側板塊互相剪切滑動，通常既沒有板塊的生長，也沒有板塊的消亡。50三、板塊構造 3. 板塊開合的“威爾遜旋回” 板塊最初運動始于洋中脊，熱對流將地幔物質(zhì)帶至地表洋中脊部位，冷卻后便成為新生的洋底，并從大洋中脊向兩側作水平擴張。在其

12、到達大陸邊緣后，因受到大陸板塊的阻撓而發(fā)生碰撞，部分物質(zhì)拼貼于大陸邊緣，使大陸沿側向增生長大；部分物質(zhì)俯沖下插，最后重新熔融于地幔中而完成一次循環(huán)51威爾遜旋回：一次完整的板塊擴張一閉合循環(huán)或旋回稱作威爾遜旋回。a擴張初始階段：b擴張發(fā)展階段：c擴張萎縮并轉向收斂階段：d俯沖階段：e閉合階段：52實例:(其主要階段在現(xiàn)實中均可找到對應構造區(qū)域)。a擴張初始階段：大陸板塊還沒有完全拉開，故尚未形成洋殼，如東非裂谷；b擴張發(fā)展階段：這時已經(jīng)出現(xiàn)洋殼且在繼續(xù)擴大，如紅海海盆；c擴張萎縮并轉向收斂階段：如大西洋d俯沖階段：大陸板塊與大洋板塊之間的碰撞、俯沖 如太平洋西岸的島弧海溝帶e閉合階段：俯沖結束

13、，洋殼消亡。此階段可形成高大的山系，如亞洲和印度板塊接合帶上的喜馬拉雅山脈就是這樣形成的。53 板塊運動的驅動力模型A.地幔對流模式。巨大的對流環(huán)就像傳送帶一樣馱著巖石圈板塊運動；B.重力拖曳。海溝處的拖曳力和大洋中脊處高密度物質(zhì)的水平重力分量拖曳著板塊水平運動；C.熱柱模型認為所有的向上對流被限定在幾個狹窄的地幔柱內(nèi)，而下降流則是冷的、重的俯沖著的大洋板塊。三、板塊構造 4. 板塊運動的驅動機制問題5416.3.7 威爾遜旋回 大洋演化的六個階段 1、胚胎期：東非大裂谷 2、幼年期：紅海、亞丁灣 3、成年期：大西洋 4、衰退期：太平洋 5、終了期：地中海 6、遺痕期：地縫合線551、胚胎期：

14、東非大裂谷大陸板塊下部由于地幔對流作用解體，發(fā)展成線性谷地即大陸裂谷。562、幼年期：紅海、亞丁灣大陸分離形成線性洋盆，存在大洋中脊和中央裂谷及轉換斷層。573、成年期：大西洋 海底進一步擴張，洋盆擴展 ，大洋發(fā)育成熟， 以洋殼增生為主，未發(fā)生俯沖消減作用，周邊為被動大陸邊緣。58594、衰退期：太平洋大洋增生和消減并存，消減大于增生,周邊為活動大陸邊緣。（海溝島弧系） 60615、終了期：地中海 大洋停止增生，俯沖作用使洋盆急劇縮小。626、遺痕期：古特提斯（地縫合線） 大洋完全閉合，留下古大洋的遺跡地縫合線。6364656667 巖石圈板塊運動全圖 匯聚邊界匯聚邊界 島弧離散邊界（大洋中脊）轉換斷層離散邊界（大陸裂谷） 軟流圈巖石圈68Global distribution of earthquake epicent