南京大學-普通地質學-普地板塊構造

普通地質學南京大學地球科學系舒良樹第九章板塊構造2/6/2023普通地質學

第九章板塊構造PlateTectonic一.大地構造基本概念1.定義：研究全球性地殼運動的學問稱Tectonism。包括沉積作用、構造變形、巖漿活動、變質作用、成礦規(guī)律等。2.主要學說：槽臺學說（30-60年代統(tǒng)治全球地學理論），地質力學（李四光），斷塊學說（張文佑）地洼學說（陳國達），波浪鑲嵌（張伯聲）板塊構造:偉大的地學革命!(65-68年理論成熟。有突出貢獻的人物：國際級的Wilson,LePichon,上田誠也，都城秋穗；中國70-80年代以尹贊勛，李春昱,郭令智為代表）3.槽臺學說:認為地殼運動以垂直運動為主，大陸、大洋的位置不變.將地表分為地槽活動區(qū)（Geosyncline）,地臺穩(wěn)定區(qū)（Platform）二個主要構造單元.2/6/2023普通地質學3.1地槽基本特征簡介●1857年美國丹納Dana、霍爾Hall在研究阿帕拉契山時提出●指沉降很深、狹長條形延伸的凹地：長數(shù)百到上千公里，寬數(shù)十到上百公里。長期、原地、垂直沉降與堆積：時間達數(shù)億年，厚度大于一萬米。●位于陸-陸之間或洋-陸之間。●有火山巖的叫優(yōu)地槽Eugeosyncline；無火山巖的叫冒地槽Miogeosyncline；兩者成對出現(xiàn)?！窈笃诘貧み\動使巨厚的沉積物強烈變形，形成一系列緊閉的線形褶皺和大規(guī)模的擠壓推覆構造。同時發(fā)生廣泛的區(qū)域變質作用，形成混合巖，并伴隨中酸性巖漿活動和礦產?！耨薨櫟貙蛹眲∩仙缮矫}，凹地變?yōu)樵焐綆?，稱造山作用；其高大山系稱造山帶或地槽褶皺帶，如Himalaya、Alps、秦嶺、天山、昆侖山?！竦夭劾碚撘驯话鍓K理論所取代。2/6/2023普通地質學3.2地臺基本特征簡介●奧地利學者E.Seuss（休斯或徐士）于1885年提出?！裰傅貧ど戏€(wěn)定的、形成后不再褶皺變形的地區(qū)?！窬唠p層結構：褶皺基底和水平的蓋層

蓋層：沉積薄；面形分布；地層平緩傾斜到水平；邊界為正斷層；區(qū)域變質極弱;無火山巖；煤、石油、沉積鐵礦等礦產發(fā)育?！衽c地槽的關系：地槽褶皺上升-剝蝕夷平-活動性減弱并趨向穩(wěn)定-正斷層使之下降-緩慢地接受沉積（地臺階段）?！窆诺嘏_：以前寒武系（Precambrian）為基底；年輕地臺：以古生界（Cambrian-Permian）為基底●地盾Shield：基底之上無沉積蓋層（無沉積或沉積薄被剝蝕）。●世界著名的地臺：北美地臺、非洲地臺、澳洲地臺、西伯利亞地臺、俄羅斯地臺、揚子地臺、華北地臺、塔里木地臺。●克拉通Craton：剛性強的穩(wěn)定地臺。一直被板塊理論采用。2/6/2023普通地質學3.3槽臺論的大陸生長觀:

槽臺邊緣形成新地槽,大陸向海洋方向擴大，海洋縮??；大陸內部會發(fā)生開裂，如東非裂谷，但海洋不會消亡。3.4槽臺論的地殼發(fā)展旋回性也稱構造旋回周期性地產生新一代地槽。地槽后期的褶皺造山運動標志著舊地槽的消亡,新地槽的孕育。喜山旋回(0.65億年-現(xiàn)在)-----─────燕山運動E1/K2─────────燕山旋回（2.3-0．65億年）-----─────印支運動J1/T3─────────印支旋回（2．95-2.3億年）-----─────海西運動，華力西運動T1/P────海西旋回（3.75-2．95億年）-----─────加里東運動D/S─────────加里東旋回（8-3.75億年）-----─────格林威爾運動Z/Pt─────────晉寧旋回(8-25億年）-----───────阜平運動─────────太古代旋回（35-25億年）構造旋回表2/6/2023普通地質學二.板塊構造PlateTectonics1.海底地貌單元大陸架：坡度平均0.1度，水深小于200米,寬度大。大陸坡：坡度平均3-6度，水深1400米-3200米。大陸?。浩露刃∮?/400，為過渡區(qū)。大洋盆：深海平原，非常平坦；水深多大于4600米。大洋脊：洋盆內部的海底巨大山脈，常分布于大洋盆的中部。

2/6/2023普通地質學陸海過渡帶大陸架大陸坡大洋盆2/6/2023普通地質學2.板塊構造定義：在軟流圈上作大規(guī)模水平運動的巖石圈塊體。

板塊構造理論：系統(tǒng)研究巖石圈板塊運動學、動力學的學說。3.板塊構造存在的主要證據(jù):地形、地質、地球物理、深海鉆探1）.地形證據(jù)：全球的大陸可以按一定方式拼合在一起；特別是南美和非洲的海岸線及其相似，用計算機可以精確的將它們拼合。2/6/2023普通地質學2）.地質證據(jù)a.洋中脊：洋中脊的橫截面呈平緩的等腰三角型,二側呈地壘狀隆起，中間呈地塹狀陷落（裂谷）。

洋脊處是火山噴發(fā)帶,沉積物最薄,因此也是高熱流帶,>1．47HFU。洋脊也是地震帶.特點是震級低、震源淺、地震頻繁。2/6/2023普通地質學b.古生物：三疊紀一種小的淺水爬蟲中龍，本身不能遠涉重洋；但同種化石卻在相距6000公里的非洲和南美同時出現(xiàn)。二疊紀的熱帶植物化石舌羊齒，現(xiàn)在出露在寒帶和非洲、南美、澳大利亞等地。推理：上述不同地區(qū)原先是連在一起的。2/6/2023普通地質學c.構造：挪威-蘇格蘭的加里東期造山帶,越過大西洋后，在西岸的北美加拿大和美國再次出現(xiàn)。特征相似的二疊系，同時在南非的開普頓山和南美布宜諾斯艾利斯出現(xiàn)。

推理：在大西洋形成之前，它們是連在一起的地質體。2/6/2023普通地質學d.冰川：石炭紀、二疊紀高寒帶的冰川遺跡,現(xiàn)在卻分布在溫帶和熱帶的印度、澳大利亞、非洲、南美、南極等地。

推理：這些不同地區(qū)原先是連在一起的。因此，1912年魏格納提出大陸漂移說。引伸1：聯(lián)合古陸Pangaea2億年前的超大陸。根據(jù)植物化石和冰川分布，認為2億年前時有兩個古大陸。勞亞古陸（北半球）LaurasiaLand；岡瓦納古陸（南半球）GondwanaLand;特提斯海Tethys：位于兩個古陸之間、開口朝東、呈平躺V字型的古大洋。2/6/2023普通地質學二億年前的地球

勞亞古陸岡瓦納古陸特提斯海2/6/2023普通地質學

引伸2：海底擴張（Wilson,1965)地幔物質從洋中脊涌出，推動二側的物質對稱運移,使大洋生長變寬，冷卻后密度變大，然后斷裂，形成海溝，洋殼板塊在海溝處俯沖消減。海底主要特征：1.洋底擴張速度平均2-5cm/年；二億年洋底更新一次。所以洋底無中生代以前的巖石。2.洋底表層沉積物最厚處600米，相當于一億年中堆積的厚度。3.存在一連串的海底平頂山。2/6/2023普通地質學大

洋的生與亡2/6/2023普通地質學平頂山成因地幔物質上涌到巖石圈底部，然后分熔成中基性巖漿噴出，形成海底火山。熱點的位置固定，而板塊在移動，所以可形成一連串的火山。火山開始時位置較高，山頭容易被波浪削平，最后成為海底平頂山。2/6/2023普通地質學2/6/2023普通地質學3）地球物理證據(jù)a．洋中脊二側,海底巖石的正、負磁異常條帶對稱分布?！裱笾屑固幮纬傻膸r石，冷卻時被磁化，記錄了當時的磁場方向。由于地磁南北極的多次轉向,導致海底巖石對稱的正、逆向磁異常條帶?！瘳F(xiàn)在-69萬年為布容正向,69萬年-243萬年為松山反向,242萬年-332萬年為高斯正向,332萬年前為吉爾伯特反向。2/6/2023普通地質學核磁成因2/6/2023普通地質學b.地熱、重力●放射熱的不均勻聚集,使地幔下層熔融體沿洋脊上升，形成洋脊推張力。故洋脊處重力值小而熱流值高。在海溝處，洋殼冷而致密，導致洋殼下沉消減。故洋脊處重力值小而熱流值高。由此組成一個循環(huán)系統(tǒng)，驅動板塊不停運動?！癫糠盅髿の镔|被帶到俯沖帶深處，受熱熔化后上升噴發(fā)，形成安山巖。另外一些物質則被帶到100km以下，形成高級變質巖：含金剛石榴輝巖。一部分可在后期折返到淺部。

2/6/2023普通地質學2/6/2023普通地質學●在海溝處，部分地殼物質如厚大的海溝型復理石可通過鏟刮增生到大陸邊緣上，形成俯沖型增生楔。c.地震海溝是淺源、中源、深源地震的策源地。根據(jù)全球地震的密集分布規(guī)律，確定環(huán)太平洋海溝是一個巨大的俯沖帶。震源機制研究表明，洋陸板塊在不同深度的摩擦與破裂（地震）是很有規(guī)律的。2/6/2023普通地質學弧前濁積巖

大陸濁積巖大洋2/6/2023普通地質學2/6/2023普通地質學

地震分布與板塊構造2/6/2023普通地質學4).深海鉆探和深潛器成果●證實了洋底確切地貌、洋中脊高熱流、枕狀熔巖的存在。●海洋地質調查表明,海底沒有比中生代更早的巖石，海底巖石以洋中脊為中心向二側依次對稱變老。

5）大西洋脊邊上的冰島發(fā)現(xiàn)蛇綠巖套，完善了洋殼剖面.A沉積巖+枕狀熔巖B單輝橄欖巖+堆晶輝長巖+基性巖墻C純橄欖巖、斜輝橄欖巖2/6/2023普通地質學

紅色-冰島熱點上是古新世下為現(xiàn)在

大西洋中脊上的冰島2/6/2023普通地質學“三位一體”的大洋地殼

Ophiolite2/6/2023普通地質學6).轉換斷層:發(fā)生在大洋底、與洋脊錯位有關、不產生增生與消亡的一種特殊海底平移斷層。特點是相鄰塊體的剪切平移運動只在兩個轉換點之間發(fā)生,一過轉換點,即無剪切。原因是斷層延伸線兩側的洋脊錯開方向相同。

●如圖，只有bc產生剪切,bc斷層動向與洋脊錯開方向相反,有地震。過bc,無剪切,與洋脊錯開同向。●洋脊的錯開是由擴張速率差異造成。●擴張速度相同時，bc不會變大。

板塊理論建立的三大支柱：海底磁異常條帶轉換斷層地幔對流（板塊驅動力）:霍爾姆斯最早提出。2/6/2023普通地質學轉換斷層模型2/6/2023普通地質學2/6/2023普通地質學三.板塊的邊界類型1.板塊只有大陸板塊、大洋板塊二類2.邊界類型離散邊界:洋中脊剪切邊界:轉換斷層斂合邊界:1.板塊俯沖帶，形成溝、弧、盆體系，為地震、火山高發(fā)帶，存在對變質帶。2.陸-陸碰撞帶，印度與歐亞兩個大陸碰撞,形成雙地殼厚度的世界屋脊：青藏高原。

接合性質 分離斂合

洋殼-洋殼大西洋中脊 阿留申海溝 洋殼-陸殼 無南美西海岸、日本海溝 陸殼-陸殼 東非喜馬拉雅、阿爾卑斯

2/6/2023普通地質學3.活動大陸邊緣1).太平洋型：溝、弧、盆復合體系2).安第斯型：海溝-山弧構造體系。4.穩(wěn)定大陸邊緣(大西洋型):是一種無海溝，因而無火山活動的大陸邊緣5.大陸內部古板塊劃分依據(jù)：蛇綠巖套、高壓變質帶、巖漿活動、地震活動、構造變形、變質作用、區(qū)域斷裂、成礦作用2/6/2023普通地質學4.威爾遜旋回（1974年提出，加拿大人，1993年去世）定義：發(fā)生在巖石圈板塊中復雜交替的大洋開合旋回。為板塊構造理論的總綱和精髓,它控制了地球表層活動與演化格局。它將大洋演化分為6大階段：①胚胎期(裂谷,雙峰火山巖；東非裂谷)→②幼年洋（狹海，雙峰火山巖；紅海）→③成年洋(洋中脊及洋盆，拉斑及堿性玄武巖；大西洋)→④衰退期（溝—弧系,安山巖和花崗閃長巖；太平洋）→⑤終結期(造山帶,混雜巖體,S型花崗巖,蒸發(fā)巖;地中海)→⑥遺痕期(造山后期紅層堆積；喜山)。2/6/2023普通地質學脊-洋-溝-弧2/6/2023普通地質學板塊構造與成礦作用圖解2/6/2023普通地質學

陸-洋碰