第五章 巖石圈板塊運動

第五章巖石圈板塊運動第1頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月各班室內實習安排時間：1、11月8日（第10周周日）3、4節(jié)（021091班）

5、6節(jié)（021092班）

7、8節(jié)（021093班）2、11月15日（第11周周日）

3、4節(jié)（021091班）

5、6節(jié)（021092班）

7、8節(jié)（021093班）3、11月22日（第12周周日）

3、4節(jié)（021091班）

5、6節(jié)（021092班）

7、8節(jié)（021093班）地點：主樓524第2頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月第五章全球板塊構造第3頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月主要內容第一節(jié)大陸漂移學說第二節(jié)海底擴張第三節(jié)巖石圈板塊構造學說第4頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)大陸漂移學說大陸漂移學說起源于20世紀初，由德國氣象學家魏格納提出，他認為大西洋兩岸曾屬于一個統(tǒng)一的聯(lián)合古陸（Pangea），它于2億年前開始破裂并發(fā)生大規(guī)模的大陸漂移后，才慢慢分離形成今天的陸洋分布格局。證據1：大陸形狀相似證據2：古生物證據證據3：古氣候證據證據4：地質構造證據證據5：古地磁證據第5頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月證據1：大陸形狀的可拼合性大西洋兩側擬合而成的大陸第6頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月2億年前的Pangea第7頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月證據2古生物學證據

淡水爬行生物中龍，在南非和南美的P地層中均有發(fā)現，證明兩個大陸在P時相連第8頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月中龍犬頜獸水龍獸舌羊齒第9頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月證據3：古氣候——古冰川分布晚古生代南半球各大陸冰川分布現在看來毫無規(guī)律，但若把各大洲包括南極在內的大陸拼合在一起，則冰川的分布就不難理解了。第10頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月證據3古氣候——石炭紀的古氣候石炭紀時：煤、石膏、沙漠、冰磧物等的地理分布，若將煤放在赤道上，則沙漠、蒸發(fā)巖在副熱帶高壓區(qū)，冰磧物剛好在南極圈內。第11頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月第12頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月非洲和南美一些構造帶的對應證據4地質構造方面的證據第13頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月大西洋兩岸的褶皺帶的對應關系阿巴拉契亞山脈阿特拉斯山脈斯堪底納維亞半島第14頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月非洲和南美洲具有相似的年齡的巖石在大西洋兩岸并列第15頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月第16頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月大陸漂移假說曾轟動一時，但由于魏格納當時認為“硅鋁質的大陸漂移在硅鎂質的洋殼之上”，這一大陸漂移機制因為與地球物理資料不符，遭到了強烈的反對與抨擊，在被嘲笑為魏格納的“狂想曲”后，至20世紀30年代后幾乎消聲匿跡。第17頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)海底擴張學說海底擴張學說是在古地磁研究及海底磁力測量、海底地形與地質調查等基礎上發(fā)展起來的。一、古地磁及磁極性反轉二、海底擴張學說的證據及機制第18頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月一、古地磁和極性反轉簡介1、古地磁簡介（1）巖石的剩磁與塊體的運動巖石形成時會受到地球磁場的磁化會形成與當時、當地地球磁場方向（磁偏角、磁傾角）一致的磁矩，即為剩磁。在剩磁形成之初，它的磁偏角為零，而磁傾角與巖石所處的緯度相關。剩磁形成后能夠象化石一樣保留在巖石中。若巖石所在的塊體發(fā)生旋轉和漂移，也會帶著該巖石中保存的剩磁一起運動，因而會出現剩磁的偏角不為零且傾角與巖石現在所處緯度不相關的現象。因此，通過測量巖石中剩磁的傾角和偏角，可以計算出巖石形成時所處的古緯度位置以及巖石所在塊體自巖石形成以來發(fā)生的旋轉和漂移。第19頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）視極移曲線由巖石中剩磁的偏角、傾角計算出來的磁極稱之為虛磁極（或視磁極），將同一個塊體不同時期的虛磁極按照年代順序連接起來的曲線即視極移曲線。如果兩個塊體沒有明顯的相對移動，那么它們的視極移曲線應該是重合的。古地磁研究資料再次令人信服地證實了大陸漂移學說，使該學說在20世紀50－60年代再度興起。第20頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月大量的資料表明，北美和歐洲所測的極移曲線并不相合，但形態(tài)大致相似。若將兩大陸拼合在一起，則這兩條極移曲線就會基本重合，說明大西洋的確曾經不存在，兩個大陸曾經是相連接在一起的。歐洲和北美視極移曲線第21頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月印度板塊的北移古地磁測定第22頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月聯(lián)合古大陸的形成聯(lián)合古大陸的解體大陸漂移520Ma465Ma397Ma340Ma268Ma216Ma189Ma130Ma80Ma15Ma第23頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月T3PangeaJK聯(lián)合古大陸的解體第24頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月推測2.5億年后的地球洋陸分布???第25頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月2.磁極反轉簡介上個世紀50年代以來的古地磁研究證實地質歷史時期地球磁場的曾發(fā)生了多次倒轉。地質歷史時期的磁極反轉序列被制成圖表，并測定其絕對年齡，建立地磁年表，可用于地層定年和對比。第26頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月晚

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表第27頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月二、海底擴張學說及其證據（1）海底擴張學說20世紀60年代初，借助于豐富的海底調查資料和古地磁學證據，赫斯和迪茨幾乎同時提出了一個類似的觀點——大洋底部在洋中脊處裂開，地幔巖漿從這里涌出，冷卻固結成新的大洋巖石圈，并把先期形成的巖石向兩側對稱地推擠，導致大洋海底不斷擴張。另一方面，擴張的大洋巖石圈在到達大陸邊緣的海溝處后，將沿著消減帶向大陸巖石圈之下俯沖，重新消亡于地幔中，從而構成一個完整的循環(huán)。這就是被稱作地質史詩的海底擴張。第28頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月大西洋海底擴張第29頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月證據1：海底磁異常條帶第30頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月證據2洋中脊兩側巖石的年齡第31頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月證據3轉換斷層因海底擴張引起的，切穿洋中脊的一種大規(guī)模的特殊斷層第32頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月轉換斷層與平移斷層的區(qū)別第33頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月地震和轉換斷層第34頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月海底擴張的機制－－地幔對流第35頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)巖石圈板塊構造學說一、板塊構造學說的基本思想二、板塊邊界類型三、板塊構造與地質作用的關系四、板塊構造學說存在的主要問題第36頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月一、板塊構造學說的基本思想

對大陸漂移和海底擴張現象的認可，最終導致了廿十世紀最重要的自然科學發(fā)現之一——板塊構造學說。其基本思想為：固體地球由上覆剛性的巖石圈和下伏塑性的軟流圈所組成。剛性巖石圈可分大小不等的板塊，漂浮在軟流圈上作大規(guī)模的運動，驅動力來自地幔物質的對流。板塊內部相對穩(wěn)定，邊界則活動，是巖漿、地震、構造活動及變質作用的主要場所。板塊運動以水平運動為主，位移可達幾千公里。第37頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月根據地質學、地球物理學和地球化學的證據，全球巖石圈一共可以劃分為17個板塊，其中，規(guī)模較大的7個板塊分別是：太平洋板塊，南極板塊，歐－亞板塊，非洲板塊，澳大利亞－印度板塊，南美板塊和北美板塊板塊的劃分：第38頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月板塊的粗略劃分歐亞板塊歐亞板塊非洲板塊澳大利亞－印度板塊太平洋板塊南極洲板塊北美板塊南美板塊第39頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月二、板塊邊界類型根據板塊的相對運動方式，可以確定三種不同類型的板塊邊界。1、離散型板塊邊界

又稱建設性、生長性邊界。即兩側板塊沿著相反的方向運動，地幔對流物質不斷沿邊界涌出并添加到兩側板塊邊緣，形成新的洋殼。所有大洋中脊和大陸裂谷都是本類型板塊邊界。第40頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月稱破壞性邊界，邊界兩側的板塊相對運動，發(fā)生擠壓，對沖或碰撞，可分為兩亞類：（1）俯沖型邊界相鄰的大洋與大陸板塊發(fā)生疊覆，大陸板塊在上，大洋板塊在下。進一步分：島?。闲停ㄎ魈窖笮痛箨戇吔纾?大洋板塊沿海溝俯沖于島弧和大陸之下，島弧和大陸之間以海盆相隔主要分布在西太平洋地區(qū)，如日本、琉球群島。山?。闲停ò驳谒剐痛箨戇吔纾?大洋板塊沿陸緣海溝俯沖于山弧之下主要分布在南美大陸邊緣，又稱安第斯型大陸邊緣（2）碰撞型大陸邊界又稱地縫合線，兩個大陸板塊相互碰撞，大洋閉合，形成山脈。如阿爾卑斯—喜馬拉雅構造帶，是印度板塊與歐亞板塊的碰撞邊界，形成印度河—雅魯藏布江地縫合線。2、匯聚型板塊邊界第41頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月島?。闲瓦吔绲?2頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月地縫合線地縫合線——是板塊相互之間的俯沖消減和碰撞過程中,留下其拼合碰撞的標志。地縫合線本身是巨大而復雜的超巖石圈深裂帶，其兩側地塊的地質發(fā)展史往往有大的差異。沿地縫合線斷續(xù)分布有蛇綠巖(古洋殼殘片)

、混雜堆積和高壓變質帶等特殊的地質記錄。第43頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月匯聚型板塊邊界第44頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月這種邊界既不形成新的巖石圈，原來的巖石圈也不會消減，兩側板塊也沒有褶皺變形。相當于轉換斷層，主要分布于大洋內，也可在大陸上出現，例如美國西部的圣安德烈斯斷裂。3、平錯（剪切）型邊界第45頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月離散型板塊邊界匯聚型板塊邊界平錯型板塊邊界板塊邊界第46頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月匯聚邊界離散邊界轉換邊界第47頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月離散型板塊邊界和會聚型板塊邊界的運動速率(單位：mm/yr)第48頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月板塊邊界處是地震、構造活動、巖漿作用、變質作用與造山運動的方要集中地，同時與地表作用關系緊密。三、板塊構造與地質作用的關系第49頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月板塊構造與沉積作用大陸巖石圈大洋巖石圈大陸巖石圈第50頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月板塊構造與地震第51頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月Benioff帶第52頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月板塊構造與巖漿作用第53頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月板塊構造與變質作用第54頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月板塊構造與成礦作用第55頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月

板塊驅動機制問題：地幔對流很難實現，要實現一次對流至少要10億年時間，這與海底擴張速度不符。關于海溝沉積物變形的問題：洋殼向海溝俯沖時應有洋殼物質帶到俯沖帶并發(fā)生褶皺，而現今海溝處不但沉積物很少，而且沒有任何變形。