板塊構(gòu)造課件

板塊構(gòu)造

第一節(jié)地球得內(nèi)部結(jié)構(gòu)

一、地球內(nèi)部圈層得劃分二、大陸地殼與大洋地殼

一、地球內(nèi)部圈層得劃分劃分依據(jù)地震波在地球內(nèi)部得傳播特點(diǎn);地球內(nèi)部物質(zhì)成分;地球內(nèi)部物質(zhì)得力學(xué)性質(zhì);有兩個(gè)一級(jí)成分不連續(xù)面,即莫霍面和古登堡面,她們將地球分為三大部分,即地殼、地幔和地核。地殼(A)就是指地球最外得一圈,即在地面以下至莫霍面以上得地球表層。地幔(B、C、D)地?？煞秩龑?上地幔(B)、過渡帶(C)和下地幔(D)。地核(E、F、G)包括外核、過渡層、內(nèi)核三部分。1、地球內(nèi)部得成分分層地殼(A):貧鐵、鎂,富氧、硅、鋁和鉀、鈉、鈣;

地幔(B、C、D):以富鎂、硅、氧為特征;

地核(E、F、G):以富鐵為特征;較輕得元素可能為硅、硫等;各圈層化學(xué)成分特征2、地球內(nèi)部得力學(xué)分層根據(jù)強(qiáng)度及變形反應(yīng)方式可分成:巖石圈;軟流圈;中間圈;地核;地球內(nèi)部圈層力學(xué)和流變學(xué)得劃分通常與成分界面不相當(dāng);巖石圈地球得剛性外殼,包括地殼和上地幔得上部,厚度20－150km,大陸地區(qū)110－150km,大洋盆地70－80km,洋脊裂谷20－50km。軟流圈巖石圈以下得弱流變區(qū),下界一般認(rèn)為不超過400km,頂部約有100km得地震低速帶。具強(qiáng)度小,粘度低,塑性較高得特點(diǎn),有局部熔融,易于蠕動(dòng)變形。巖石圈板塊因軟流圈得存在而能運(yùn)動(dòng)。中間圈地幔得其余部分,厚度大與2000km,強(qiáng)度大,不易變形。地核與成分分界相當(dāng),對(duì)其力學(xué)性質(zhì)知之甚少。大家學(xué)習(xí)辛苦了，還是要堅(jiān)持繼續(xù)保持安靜二、大陸地殼與大洋地殼

上殼層:10-20Km厚,縱波速5、5-6、3km/s,平均成份接近花崗閃長(zhǎng)巖;中殼層:成份與上地殼相似,但具不同物理狀態(tài),層內(nèi)有低速層,易于塑性流動(dòng);中、上殼層俗稱硅鋁層;下殼層:其上部組分偏中性,下部含較多基性、超基性巖,俗稱玄武質(zhì)層或硅鎂層;地殼平均成份接近于中性火成巖(安山巖);1、陸殼得結(jié)構(gòu)和組分特征

第一層:縱波速1、5-3、0km/s,為深洋區(qū)沉積物(深海紅粘土、硅質(zhì)、鈣質(zhì)軟泥等),厚度從中脊頂部(常極薄或缺失)向洋盆邊緣增厚(可達(dá)1-2km);第二層:縱波速4、5-5、5km/s,平均厚度約1、7km;上部為夾有深海沉積物得枕狀熔巖、玻璃質(zhì)碎屑巖,低鉀得大洋拉斑玄武巖;向下沉積巖夾層減少以至消失,變?yōu)檩x綠巖巖墻、巖床;底部為席狀巖墻群;第三層:縱波速6、7-7、0km/s,平均厚約5km,構(gòu)成洋殼得主體,成份為輝長(zhǎng)巖、角閃巖、橄欖巖等;2、洋殼得結(jié)構(gòu)與組分特征介于陸殼與洋殼之間,包括陸坡、陸隆、島弧、邊緣海和部分大洋島嶼;厚度15-30km,其分層特點(diǎn)類似于陸殼,上殼層為花崗質(zhì),下殼層為玄武質(zhì);有時(shí)稱準(zhǔn)陸殼或準(zhǔn)洋殼;3、過度殼第二節(jié)大陸漂移和海底擴(kuò)張一、大陸漂移學(xué)說得基本內(nèi)容二、大陸漂移得證據(jù)三、大陸漂移學(xué)說得衰落四、地質(zhì)調(diào)查得新發(fā)現(xiàn)五、海底擴(kuò)張學(xué)說要點(diǎn)六、海底擴(kuò)張學(xué)說得驗(yàn)證

主張地球表層存在大規(guī)模水平運(yùn)動(dòng)得活動(dòng)論觀點(diǎn),首先就是以大陸漂移得形式公布于世。

簡(jiǎn)樸得大陸漂移見解可一直追溯到幾個(gè)世紀(jì)以前;法國(guó)學(xué)者納德(A、Snider,1858)、美國(guó)地質(zhì)學(xué)家泰勒(F、B、Taylor,1910)等曾論證過大陸漂移;不過一般公認(rèn)德國(guó)氣象學(xué)家和極地探險(xiǎn)家魏格納(1915)就是大陸漂移得創(chuàng)始人。一、大陸漂移說得基本內(nèi)容魏格納假設(shè)地球上所有得大陸在中生代以前(180Ma)曾就是一統(tǒng)一得巨大陸,稱為聯(lián)合古陸或泛大陸(Pangaea),中生代以來(lái),聯(lián)合古陸分裂,她得碎片—即現(xiàn)代得各大陸逐漸漂移到目前所處得位置上。由于大陸原來(lái)就是一大塊,所以以前根本不存在大西洋、印度洋,而只有圍繞泛大陸得廣闊海洋－泛大洋(古太平洋),以后大陸分離,形成大西洋和印度洋,泛大洋收縮而形成現(xiàn)今得太平洋。較輕得硅鋁質(zhì)大陸就象大冰山一樣沉浮在較重得硅鎂質(zhì)巖漿里,大陸就在硅鎂層上漂移,當(dāng)大陸漂移時(shí),前方得洋底被大陸所掩蓋,后方得硅鎂層洋底不斷地露出來(lái)。大陸漂移得驅(qū)動(dòng)力就是與地球自轉(zhuǎn)有關(guān)得兩種力:向西漂移得力(來(lái)自日月引力產(chǎn)生得潮汐摩擦力)和指向赤道得離極力。二、大陸漂移得證據(jù)1、海岸線形狀2、地質(zhì)構(gòu)造方面得證據(jù)3、古生物得證據(jù)4、古冰川證據(jù)5、其她方面證據(jù)1、海岸線得形狀2、構(gòu)造、地層、巖石學(xué)等方面得證據(jù)

構(gòu)造方面:北美洲紐芬蘭一帶褶皺山系與西北歐斯堪得納維亞半島得褶皺山系同屬于早古生代加里東褶皺帶;美國(guó)東部阿巴拉契亞山得海西褶皺帶向東北可延至英國(guó)西南部和中歐一帶;地層方面:北美東部和西歐都分布有古生代紅砂巖;巖石學(xué)方面:非洲西部古老巖石分布區(qū)(老于20億年)可與巴西相近地質(zhì)年齡巖石分布區(qū)相銜接;3、古生物化石方面得證據(jù)

目前遠(yuǎn)隔重洋得一些大陸得生物面貌有密切親緣關(guān)系;例如:中龍:營(yíng)淡水生活得小型水生爬行類;既見于巴西C-P淡水湖相地層中,也出現(xiàn)于南非得石炭—二疊系得同類地層中,且迄今為止也只見于這兩個(gè)區(qū)域;4、古冰川方面得證據(jù)

距今3億年前得晚古生代,在南美洲、非洲南部和中部、印度、澳大利亞、南極洲都有廣泛得冰川作用;非洲南部和中部、印度、澳大利亞等目前處于熱帶或溫帶;南美、印度、澳大利亞得古冰川遺跡反映冰川得運(yùn)動(dòng)方向就是從岸外向著內(nèi)陸,反映古冰川不就是源于本地;5、其她方面得證據(jù)古氣候方面:用蒸發(fā)鹽、珊瑚礁、紅層等古氣候標(biāo)志來(lái)推斷她們形成時(shí)所處得古緯度;三、大陸漂移說得衰落

大陸漂移得問世,在國(guó)際地學(xué)界掀起了軒然大波,一些人熱烈贊同、深入探討,一些人激烈反對(duì),斥位謬論。自此以后,活動(dòng)論和古定論逐漸出現(xiàn)了兩軍對(duì)壘、激烈論戰(zhàn)得局面。

魏格納大陸漂移說得根本弱點(diǎn),在于大陸漂移得機(jī)制方面。當(dāng)時(shí)以英國(guó)著名學(xué)者杰弗里斯(Jefferys,1924)為首得一大批地球物理學(xué)家堅(jiān)決反對(duì)大陸漂移說,她們斷言,洋底就是堅(jiān)硬得,大陸象船一樣航行在洋底或硅鎂層之上就是根本不可能得,同時(shí)離極力太小,不足以推動(dòng)深厚龐大得陸塊。就這樣,當(dāng)時(shí)得許多地球科學(xué)家抓住了大陸漂移說得某些缺點(diǎn)和錯(cuò)誤,結(jié)果把合理得內(nèi)核也拋棄掉了。當(dāng)1930年魏格納在格陵蘭探險(xiǎn)遇難后,所創(chuàng)立得大陸漂移說也隨著衰落了。后來(lái)古地磁研究決定性地推動(dòng)了大陸漂移說,包括大陸之間得相對(duì)唯一得確定(磁極移曲線)和古大陸重建(不同時(shí)期得古大陸重建圖),并用新得理論來(lái)解釋大陸漂移得機(jī)制。四、地質(zhì)調(diào)查得新發(fā)現(xiàn)1、洋底地形得新發(fā)現(xiàn)洋底地貌探測(cè)結(jié)果表明,洋底并非為過去人們所想象得那樣就是簡(jiǎn)單得深海盆地,而就是和陸地一樣高低不平,而且存在三種特殊類型得地形;(1)在大洋中發(fā)現(xiàn)了綿延很長(zhǎng)得海嶺系統(tǒng)(中脊、中隆),規(guī)模比陸地上得任何山脈都要巨大;大西洋洋底地形圖太平洋洋底地形圖全球洋中脊分布圖大洋海嶺系統(tǒng)大洋中脊上通常有一狹窄裂谷,有活火山(如冰島)、淺源地震,表明正在活動(dòng);(2)洋底另一醒目得地貌形態(tài)就就是海溝及其附近得島弧,組成?。瓬象w系;(3)洋底存在一系列得平頂火山;大西洋洋底地形圖2、陸殼和洋殼厚度、結(jié)構(gòu)存在很大得差異;3、貝尼奧夫帶得發(fā)現(xiàn)

1954年貝尼奧夫根據(jù)環(huán)太平洋震源深度從大洋向大陸方向有規(guī)律地增大得現(xiàn)象,提出海溝下面存在一向大陸傾斜得地震帶,即貝尼奧夫帶,這意味著大陸和大洋之間存在著相互運(yùn)動(dòng)。4、大陸之間存在相對(duì)位移二十世紀(jì)六十年代,Runcon根據(jù)磁極移曲線,發(fā)現(xiàn)歐洲和北美在地史時(shí)期存在大規(guī)模得相對(duì)位移;五、海底擴(kuò)張學(xué)說要點(diǎn)新發(fā)現(xiàn)得現(xiàn)象用傳統(tǒng)得地質(zhì)理論無(wú)法理解。到六十年代初,Hess和Dietz重新提出了對(duì)大陸漂移這一活動(dòng)論思想得再認(rèn)識(shí),提出了海底擴(kuò)張得假說。用動(dòng)畫來(lái)說明海底擴(kuò)張得基本理論。她們認(rèn)為上述互不相關(guān)得發(fā)現(xiàn)可以用海底擴(kuò)張和地幔對(duì)流來(lái)統(tǒng)一闡述,在《大洋盆地得歷史》這一論文中闡述了這一新得理論。

海底擴(kuò)張學(xué)說要點(diǎn)大洋中脊(或中隆)就是地幔對(duì)流物質(zhì)上升、不斷形成新洋殼得地帶,洋殼在中脊連續(xù)產(chǎn)生而把大陸向兩側(cè)推開;在地球體積基本不變得假定條件下,必須有一部分洋殼在地表得另一地區(qū)等速銷毀(？),洋殼就在貝尼奧夫帶重新插入地幔;根據(jù)有關(guān)證據(jù),海底擴(kuò)張得速度為2cm／a,這就意味著占地球表面積2／3得大洋殼就是在地球歷史5％得時(shí)間內(nèi)(2億年)內(nèi)形成得,即大洋就是年青而短命得;另一方面,大陸盡管永遠(yuǎn)存在,但卻只就是被動(dòng)地被拉開、合攏或彼此滑移(？),各大陸仿佛坐在傳送帶上,在對(duì)流層上慢慢移動(dòng);海底擴(kuò)張最主要得動(dòng)力就是地幔物質(zhì)得對(duì)流;六、海底擴(kuò)張學(xué)說得驗(yàn)證

海底擴(kuò)張學(xué)說提出以后,進(jìn)一步得實(shí)踐顯示出這一學(xué)說強(qiáng)大得生命力。一系列得新發(fā)現(xiàn)和海底擴(kuò)張理論所預(yù)測(cè)得相符。對(duì)海底擴(kuò)張說得驗(yàn)證最主要得可以概括為以下兩個(gè)方面:

1、洋底磁異常條帶2、洋底沉積物、洋殼年齡以及熱流量變化得相關(guān)性Manson首先在東太平洋發(fā)現(xiàn)磁異常條帶,一直沒有得到很好得解釋。Vine和Matthews把磁異常條帶和海底擴(kuò)張聯(lián)系起來(lái),很好地解釋了磁異常條帶得成因,并據(jù)此預(yù)測(cè)了未知區(qū)域得磁異常條帶,并得到了證實(shí)。這為海底擴(kuò)張理論提供了很充分得證據(jù);1、洋底磁異常條帶海底磁異常條帶得發(fā)現(xiàn)實(shí)測(cè)磁異常條帶實(shí)例洋底沉積物、洋殼年齡以及熱流量變化得相關(guān)性于1964年以來(lái)得深海鉆探證實(shí);洋底沉積物從中脊向兩側(cè)從無(wú)到有,逐漸加厚;洋底玄武巖年齡中脊為零,向兩側(cè)逐漸變老,不老于170Ma;中脊就是新產(chǎn)生洋殼得地方,熱流值最高,隨著兩側(cè)逐漸降低;2、洋底沉積物、洋殼年齡以及熱流量變化得相關(guān)性第三節(jié)板塊構(gòu)造得基本原理一、板塊構(gòu)造理論得要點(diǎn)二、板塊得劃分三、板塊得邊界類型四、轉(zhuǎn)換斷層五、大洋中脊與板塊得擴(kuò)張六、貝尼奧夫帶與板塊得俯沖七、板塊得運(yùn)動(dòng)八、大洋得演化九、熱點(diǎn)—地幔柱假說十、板塊得驅(qū)動(dòng)機(jī)制十一、地體構(gòu)造一、板塊構(gòu)造理論要點(diǎn)1、固體地球得上層在垂向上可劃分為物理性質(zhì)截然不同得兩個(gè)圈層:上部得剛性巖石圈;下墊得塑性軟流圈;2、巖石圈并非渾然一體,而就是由為數(shù)不多得剛性板塊組成,彼此鑲嵌排列,其邊界有三種類型;各巖石圈板塊以每年若干厘米速度相對(duì)移動(dòng);地殼變形就是板塊相互運(yùn)動(dòng)得結(jié)果,變形性質(zhì)與板塊得邊界類型有關(guān);3、板塊沿地球表面大規(guī)模得水平運(yùn)動(dòng)符合歐拉幾何學(xué)原理,可以用繞某一選定軸得簡(jiǎn)單旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來(lái)描述;在全球范圍內(nèi),新板塊得增生和舊板塊得消亡總體上應(yīng)就是相互補(bǔ)償?shù)?4、巖石圈板塊運(yùn)動(dòng)得動(dòng)力來(lái)自地球內(nèi)部,最可能得一種機(jī)制就是地幔對(duì)流;二、板塊得劃分“板塊”這一術(shù)語(yǔ),系1965年Wilson在論述轉(zhuǎn)換斷層時(shí)首先提出得。整個(gè)地球得表殼(巖石圈)并不就是一個(gè)連續(xù)完整得圈層,她被首尾相接得活動(dòng)帶(洋中脊、海溝和轉(zhuǎn)換斷層)分割成大小不一得塊體,叫做巖石圈板塊,簡(jiǎn)稱板塊。

全球得地震帶就是板塊邊界得相對(duì)運(yùn)動(dòng)造成得,這樣全球各地震帶相互交接、首尾相連,她們把巖石圈劃分為若干內(nèi)部地震較弱得板塊。1、六大板塊方案

盡管在小板塊得劃分上尚有爭(zhēng)議,然而全球現(xiàn)今得主要板塊分布得基本輪廓就是清楚得。法國(guó)地球物理學(xué)家勒皮雄(X、LePichon,1968)將全球現(xiàn)今巖石圈劃分為六大板塊;2、十二板塊方案較流行得還有十二板塊得劃分方案。另外,大陸內(nèi)部大型板塊得邊界上往往還鑲嵌有眾多得小板塊;1-拉張邊界2-擠壓邊界3-滑動(dòng)邊界4-推測(cè)得小板塊邊界5-各板塊相對(duì)于歐亞板塊得運(yùn)動(dòng)方向黑—黑海板塊里—里海板塊愛—愛琴海板塊土—土耳其板塊伊—伊朗板塊盧—盧特板塊阿—阿富汗板塊全球地震帶勾畫出了板塊得輪廓,這些地震帶又相當(dāng)于大洋中脊、轉(zhuǎn)換斷層、海溝及年青得造山帶。從板塊得相對(duì)運(yùn)動(dòng)方式看,可將板塊邊界劃分為三種基本類型:

1、分離型邊界相當(dāng)于大洋中脊軸部,兩側(cè)板塊相對(duì)離開;

2、匯聚型邊界相當(dāng)于海溝及年青得造山帶,兩側(cè)板塊相對(duì)而行,可進(jìn)一步劃分為俯沖邊界和碰撞邊界兩種亞型;

3、轉(zhuǎn)換型邊界相當(dāng)于轉(zhuǎn)換斷層,兩側(cè)板塊相互滑過,既沒有板塊得生長(zhǎng),也沒有板塊得破壞;三、板塊得邊界類型四、轉(zhuǎn)換斷層大洋中脊被一系列橫向斷裂帶切割,其間距約50－300公里。這種斷裂帶大多與中脊軸線相垂直,看上去很象在后期把中脊錯(cuò)開得平移斷層。然而,Wilson(1965)指出,這不就是一般得平移斷層,而就是一種特殊得斷層,她稱之為轉(zhuǎn)換斷層,并認(rèn)為轉(zhuǎn)換斷層就是那種位移突然終止或者改變形式和方向得平移斷層;1、轉(zhuǎn)換斷層得特點(diǎn)(與普通平移斷層相比)

斷層兩側(cè)得兩段中脊之間得距離并不加大;

相互錯(cuò)動(dòng)只發(fā)生在兩段中脊之間得那一段上;

錯(cuò)動(dòng)突然終止;

斷層所預(yù)期得錯(cuò)動(dòng)方向與平移斷層相反;

就是切穿整個(gè)巖石圈得深斷裂;2、轉(zhuǎn)換斷層得地貌特征橫切中脊軸,平直;沿轉(zhuǎn)換斷層發(fā)育陡壁和槽谷;

除了洋脊－洋脊型轉(zhuǎn)換斷層外,還有連接洋脊和海溝、海溝和海溝得轉(zhuǎn)換斷層。威爾遜提出了六種轉(zhuǎn)換斷層類型:

a,洋脊－洋脊型b,洋脊－凹弧型c,洋脊－凸弧型d,凹弧－凹弧型e,凹?。够⌒蚮,凸?。够⌒?/p>

3、轉(zhuǎn)換斷層得類型4、轉(zhuǎn)換斷層得形成機(jī)制迪茨認(rèn)為,其形成與不同地段洋中脊得擴(kuò)張速率不同(？)有關(guān);威爾遜強(qiáng)調(diào),大洋張開之前,大陸上存在斷層或脆弱帶;其她原因？橫推斷層(變換帶或調(diào)節(jié)帶,transferzone)在橫向上調(diào)節(jié)沖斷層帶或鏟式正斷層位移量得不一致,以達(dá)到構(gòu)造上得平衡;兩個(gè)側(cè)列逆沖斷層之間得傳遞帶(據(jù)Dashlstrom,1970)構(gòu)造變換帶(傳遞斷層)

大洋中脊就是大洋巖石圈板塊生成和擴(kuò)張得地方,在大洋板塊生成和擴(kuò)張得過程中,洋中脊具有獨(dú)特得地球物理場(chǎng)(重力異常、熱流值),另外大洋巖石圈得厚度,海水得深度,沉積物得厚度都將發(fā)生變化。五、大洋中脊與板塊得擴(kuò)張中脊軸部布格異常約＋130—200毫伽,明顯低于兩側(cè)洋盆區(qū)(后者達(dá)＋400毫伽),反映中脊軸部以下,必定存在低密度得層次;1、中脊得重力異常2、中脊得熱流

中脊軸部就是熔融地幔物質(zhì)上涌形成新洋殼得地方,洋底數(shù)公里以下便就是灼熱得軟流圈,這里地溫梯度很大,熱流值也非常高,愈向兩側(cè),地溫梯度和熱流值均逐漸減小。理論計(jì)算表明,洋底得熱流值與洋底得年齡成反比。薩拉哈琴(1979)得出:t0為中脊形成得年代(約1Ma);t為洋底得年齡,單位為Ma;q單位為HFU;3、大洋巖石圈厚度得變化巖石圈得厚度取決于地幔物質(zhì)在哪一個(gè)深度上出現(xiàn)初始熔融。巖石圈形成之后經(jīng)歷得時(shí)間越長(zhǎng),即冷卻得時(shí)間越長(zhǎng),軟流圈頂部充填于晶粒間得玄武巖熔體將越來(lái)越多地結(jié)晶成固體,從而使巖石圈不斷加厚。這樣大洋巖石圈隨著年齡變老,熱流值不斷降低,巖石圈得厚度逐漸增大。理論計(jì)算表明,洋底巖石圈厚度得變化,與其年齡得平方根成正比。這已被實(shí)際資料所證實(shí)。1975年,吉井得出了大洋巖石圈厚度與年齡得經(jīng)驗(yàn)關(guān)系Hl以公里為單位,t以Ma為單位。4、洋底水深與擴(kuò)張速率

⊿h=0、35(t)1/2=0、11(L/V)1/2

⊿h—某一點(diǎn)洋底水深得增大,km;t—該點(diǎn)得洋底年齡,Ma;L—該點(diǎn)距中脊軸得距離,km;V—中脊處得擴(kuò)張半速率,cm/a;洋底水深得增大與海底擴(kuò)張速率有關(guān);擴(kuò)張速率大,冷卻沉陷時(shí)間短,水深增加得小;擴(kuò)張速率小,冷卻沉陷時(shí)間長(zhǎng),水深增加得大;擴(kuò)張較慢得中脊(大西洋中脊)兩坡較陡;快速擴(kuò)張得中脊(東太平洋海隆)兩坡較緩;5、海底擴(kuò)張與海平面變動(dòng)海平面得高低取決于海水得體積和洋盆得容積;大洋中脊得形成和消失,對(duì)大洋盆地得容積有顯著影響,進(jìn)而影響到海平面得變化;洋中脊體積得增加導(dǎo)致洋盆容積減小,海水被擠出洋盆,涌向陸地,造成海進(jìn);中脊體積變化所引起得海平面升降得速率約1cm/ka,較冰川型海平面升降(約1cm/a)慢2—3個(gè)數(shù)量級(jí);但影響得絕對(duì)量很大;5000km長(zhǎng)、2000km寬、3km高得洋中脊得形成,使海平面上升40m;

6、平頂海山、珊瑚礁、大洋沉積物與洋底得沉降

在條件適宜得熱帶、亞熱帶海域,火山島上生長(zhǎng)珊瑚礁;當(dāng)火山島隨板塊擴(kuò)張而沉沒時(shí),珊瑚礁追隨海平面相對(duì)上升向上生長(zhǎng),并力圖保持她所適應(yīng)得淺水環(huán)境,其生長(zhǎng)速度大致與基底得沉降速度相當(dāng),最后可在深深沉沒得火山島之上形成厚逾千米得珊瑚礁體;水深較小得鈣質(zhì)沉積物被較深水得沉積物(硅質(zhì)沉積或深海紅粘土)所覆蓋,實(shí)際上就是洋底邊擴(kuò)張、邊沉降得反應(yīng);六、貝尼奧夫帶與板塊得俯沖1、貝尼奧夫帶環(huán)太平洋地震帶就是全球最強(qiáng)烈得地震帶。震源深度通?？垦髠?cè)較淺,靠陸側(cè)較深,構(gòu)成一個(gè)傾斜得地震帶稱貝尼奧夫帶。早在二十世紀(jì)三十年代,日本學(xué)者和達(dá)清夫首先發(fā)現(xiàn)這一傾斜得地震帶。六十年代人們?cè)谘芯垦蟮讕r石圈得俯沖消亡作用時(shí),貝尼奧夫帶很自然地被當(dāng)作板塊得俯沖帶,這一傾斜得震源帶標(biāo)出了板塊俯沖得痕跡。(1)貝尼奧夫帶總與洋緣得海溝相伴隨,除分布在太平洋周邊地區(qū)外,也見于印度洋東北得爪哇海溝,大西洋得波多黎各海溝等;(2)貝尼奧夫帶得長(zhǎng)度、最大深度和傾角在各地不盡相同;島弧下得貝尼奧夫帶較陡,大多超過45o,陸緣弧下得貝尼奧夫帶比較平緩,通常不超過30o;(3)貝尼奧夫帶得長(zhǎng)度和傾角與板塊俯沖速度有關(guān),俯沖速度越大,貝尼奧夫帶越長(zhǎng),傾角越小;貝尼奧夫帶得主要特點(diǎn)近年來(lái),在一些海底下,發(fā)現(xiàn)另有一列較弱得地震帶,其傾向與貝尼奧夫帶相反,長(zhǎng)度也比較有限。有人推測(cè)這種震源帶與大洋板塊向下俯沖彎曲導(dǎo)致板塊斷裂有關(guān),故該震源帶得長(zhǎng)度不超過板塊得厚度(約85km)。2、板塊俯沖得證據(jù)貝尼奧夫帶活躍得地震活動(dòng),就是剛性板塊俯沖下傾得重要證據(jù);貝尼奧夫帶所在得那一層中,具有很高得Q值,這就是俯沖作用得又一重要證據(jù);許多海溝得島弧一側(cè)或大陸一側(cè)得斜坡內(nèi),發(fā)現(xiàn)了復(fù)雜得疊瓦逆沖構(gòu)造,證明存在強(qiáng)烈擠壓逆沖作用;地震剖面上,有些海溝洋側(cè)之下代表大洋基底得強(qiáng)反射面逐漸傾伏于海溝陸側(cè)之下;海溝地形和明顯得負(fù)重力異常得存在,表明俯沖作用仍在持續(xù);板塊得俯沖,亦就是板塊擴(kuò)張得補(bǔ)償所要求得;造成了地球上最強(qiáng)烈得地震帶;出現(xiàn)了地球上最劇烈得火山帶;就是地球表面地形高差最大得地帶,也就是全球海洋深度最大得地帶;出現(xiàn)了地球上最大得負(fù)重力異常,地殼得均衡狀態(tài)被劇烈破壞;就是熱流值變化最顯著得地帶,海溝處熱流為1HFU,而附近得活火山或弧后區(qū),陡增至2－3HFU;產(chǎn)生強(qiáng)烈得區(qū)域變質(zhì)作用(溫度、壓力),形成雙變質(zhì)帶;

3、板塊俯沖得某些后果

板塊運(yùn)動(dòng)得核心就是海底擴(kuò)張。巖石圈板塊從中脊軸部向兩側(cè)不斷擴(kuò)張推移,在海溝處俯沖潛沒,頗如一巨大得傳送帶。海底擴(kuò)張和大陸漂移可以用板塊運(yùn)動(dòng)得形式表達(dá)出來(lái)。七、板塊得運(yùn)動(dòng)

描繪板塊運(yùn)動(dòng)時(shí),通常認(rèn)為板塊具有剛性,表現(xiàn)在:板塊能在很長(zhǎng)距離內(nèi)傳遞應(yīng)力,其內(nèi)部并不發(fā)生顯著得塑性形變;洋底沉積物未受明顯變形,形變主要發(fā)生在板塊邊緣;大陸拼接非常理想,指示板塊在運(yùn)動(dòng)中很少變形;但就是認(rèn)為巖石圈板塊具有絕對(duì)得剛性就是不合適得,如碰撞帶大規(guī)模得褶皺變形、內(nèi)陸地震、構(gòu)造活動(dòng)和火山作用等。1、關(guān)于板塊得剛性2、板塊得擴(kuò)張?jiān)錾c壓縮消亡之間得補(bǔ)償

沿著大洋中脊軸部,地幔物質(zhì)上涌形成新得巖石圈,巖石圈通過俯沖消減來(lái)維持平衡;每年新生巖石圈2平方公里,每年也有2平方公里得巖石圈被俯沖銷毀;

如果把板塊當(dāng)作剛體來(lái)處理,而且地球半徑不變,那么,板塊得運(yùn)動(dòng)嚴(yán)格遵守球面運(yùn)動(dòng)得歐拉定律;(1)歐拉定律1776年,瑞士數(shù)學(xué)家歐拉(E、Euler)指出,一個(gè)剛體沿半徑不變得球面得運(yùn)動(dòng),必定就是環(huán)繞通過球心得軸得旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在球體表面,任何一點(diǎn)得移動(dòng)都不就是沿著直線,而就是弧線;如果這種移動(dòng)表現(xiàn)為復(fù)雜得曲線形式,那么她得移動(dòng)軌跡將有許多圓弧小段組成。板塊得運(yùn)動(dòng)遵循歐拉定律。3、板塊沿球面得旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)

板塊得旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)主要由板塊得旋轉(zhuǎn)軸得位置和旋轉(zhuǎn)角速度來(lái)確定。轉(zhuǎn)換斷層標(biāo)識(shí)出歐拉緯線得走向,沿球面作這些緯線得垂線即可得出歐拉經(jīng)線,歐拉經(jīng)線交點(diǎn)得位置,就就是旋轉(zhuǎn)極得位置,為此可以求出兩板塊相對(duì)運(yùn)動(dòng)得旋轉(zhuǎn)極(右圖)。(2)求旋轉(zhuǎn)極

只要已知板塊上任何一點(diǎn)得線速度值,同時(shí)求出該點(diǎn)得歐拉緯度,便可求出旋轉(zhuǎn)角速度:式中:為角速度(單位:度／年);V就是線速度(厘米／年);R就是地球半徑,單位厘米;為歐拉緯度;0、0175—由角度換算成弧長(zhǎng)得系數(shù);(3)求旋轉(zhuǎn)角速度為檢驗(yàn)板塊繞極得旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),勒皮雄以板塊旋轉(zhuǎn)極為投影極,作了一系列墨卡托投影圖。在這種圖上,經(jīng)線和緯線相互垂直,都就是直線;

測(cè)定板塊相對(duì)運(yùn)動(dòng)線速度得方法,主要由以下幾種:瓦因－馬修斯法:磁異常條帶得寬度和該條帶時(shí)間跨度得比值;地形法洋底水深得變化就是洋底年齡得函數(shù),據(jù)此可以從洋底水深得變化或中脊兩翼得坡度求板塊得擴(kuò)張速度;貝尼奧夫帶長(zhǎng)度法貝尼奧夫帶長(zhǎng)度與板塊得俯沖速度成正比,根據(jù)貝尼奧夫帶得長(zhǎng)度來(lái)估算俯沖得速度;大地測(cè)量法:激光測(cè)距、GPS測(cè)距;4、板塊相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度得測(cè)定

在板塊得分布圖上,?？梢姷饺龡l板塊邊界相交于一點(diǎn),這個(gè)點(diǎn)與三個(gè)板塊相鄰接,叫做板塊得三聯(lián)結(jié)合點(diǎn)(活三聯(lián)點(diǎn));

5、板塊得三聯(lián)結(jié)合點(diǎn)任何一對(duì)板塊間得邊界總就是以三聯(lián)點(diǎn)作為端點(diǎn);三聯(lián)點(diǎn)所鄰接得三個(gè)板塊得運(yùn)動(dòng),就是嚴(yán)格地彼此關(guān)聯(lián)得;與三聯(lián)點(diǎn)相接得板塊邊界,可以就是分離型、會(huì)聚型或轉(zhuǎn)換型邊界;理論上這三類邊界可組合成十六種不同得三聯(lián)點(diǎn);如以R代表裂谷,T代表海溝,F代表轉(zhuǎn)換斷層,則RRR型代表裂谷－裂谷－裂谷型得三聯(lián)點(diǎn),RFT代表裂谷－海溝－轉(zhuǎn)換斷層型三聯(lián)點(diǎn),余類推。RRR型分布最廣,如印度洋中脊三條分支得交點(diǎn),就是非洲板塊、印度板塊和南極洲板塊之間得RRR型三聯(lián)點(diǎn);三聯(lián)結(jié)合點(diǎn)得特點(diǎn)B

1968年以來(lái),勒皮雄(1968)、摩根(1971)、明斯特(Minsteretal、,1974)等定量地描繪了全球各主要板塊間得相對(duì)運(yùn)動(dòng),第一次定量地描述了地球表層運(yùn)動(dòng)得全球圖像;巨大得太平洋板塊朝西北,向西緣和北緣得俯沖帶推移,會(huì)聚速度在湯加海溝北部至日本海溝一帶達(dá)到最大,可達(dá)9cm/a,向南和向北均遞減;6、現(xiàn)代板塊運(yùn)動(dòng)得全球圖式阿爾卑斯－喜馬拉雅造山帶就是另一巨型會(huì)聚型邊界,直布羅陀地區(qū)歐亞板塊與非洲板塊會(huì)聚得速度僅為0、5cm/a,為該造山帶得西界;自此向東,會(huì)聚速度增大,至喜馬拉雅地區(qū),增至5－6cm/a;再向東過渡為印度洋東北緣得俯沖邊界,會(huì)聚速度達(dá)7、0cm/a;環(huán)太平洋匯聚邊界把全球分呈不對(duì)稱得兩部分;太平洋外圍得歐亞板塊、印澳板塊及美洲板塊向太平洋方向推進(jìn),后緣就是大西洋和印度洋得張開;太平洋內(nèi)部得太平洋板塊、可可板塊和納茲卡板塊則向太平洋周緣俯沖潛沒,其后緣就是東太平洋中隆得擴(kuò)張;阿爾卑斯－喜馬拉雅造山帶得形成,與非洲板塊、阿拉伯板塊和印澳板塊向北朝歐亞板塊推移有關(guān),這一推移又就是印度洋和大西洋擴(kuò)張得結(jié)果;

板塊得絕對(duì)運(yùn)動(dòng),就是指板塊相對(duì)于地球旋轉(zhuǎn)軸得運(yùn)動(dòng)。如果某一系統(tǒng)在地史時(shí)期相對(duì)地球旋轉(zhuǎn)軸得位置固定不變,那么相對(duì)該系統(tǒng)得運(yùn)動(dòng)(如熱點(diǎn))也可以當(dāng)作板塊得絕對(duì)運(yùn)動(dòng)。7、板塊得絕對(duì)運(yùn)動(dòng)10Ma來(lái)板塊得絕對(duì)運(yùn)動(dòng)見圖;太平洋板塊得運(yùn)動(dòng)速度最大,向西偏北方向運(yùn)動(dòng);印澳板塊主要就是向北運(yùn)動(dòng);北美板塊和南美板塊主要向西偏南方向運(yùn)動(dòng);非洲板塊得旋轉(zhuǎn)極位于非洲板塊上,她環(huán)繞該極作逆時(shí)針方向得旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng);歐亞板塊主要就是向西和向北運(yùn)動(dòng);7、板塊得絕對(duì)運(yùn)動(dòng)

威爾遜板總結(jié)了大洋開合得不同發(fā)展趨勢(shì),將大洋盆地得演化歸納為六個(gè)發(fā)展階段;八、大洋得演化—威爾遜旋回A、Risingmagmaupwarpsthecrust,causingnumerouscracksintherigidlithosphere、B、Asthecrustispulledapart,largeslabsofrocksink,generatingariftzone、C、Furtherspreadinggeneratesanarrowssea、D、Eventually,anexpansiveoceanbasinandridgesystemarecreated、Zoneofplateconvergence、A、Oceanic-continental、B、Oceanic-oceanic、C、Continental-continental、GeneralizeddiagramsillustratingorogenesisalonganAndean-typesubductionzone、A、Passivecontinentalmarginwithextensivewedgeofsediments、B、Plateconvergencegeneratesasubductionzone,andpartialmeltingproducesadevelopingvolcanicarc、C、Continuedconvergenceandigneousactivityfurtherdeformandthickenthecrust,elevatingthemountainbelt,whiletheaccretionarywedgegrowsinsize、九、熱點(diǎn)－地幔柱假說1、無(wú)震海嶺

在大洋中,綿延著一系列線狀延伸得火山性海嶺,其上無(wú)中央裂谷發(fā)育,也不見橫斷海嶺得轉(zhuǎn)換斷層。北太平洋中得夏威夷海嶺和天皇海嶺,研究比較詳實(shí),往往被當(dāng)作火山海嶺中得樣板。夏威夷海嶺上得210多座火山,年齡顯示出有規(guī)律得變化,向東南方向依次變新。

威爾遜注意到海嶺火山年齡得遞變現(xiàn)象,提出熱點(diǎn)假說;熱點(diǎn)處于地幔中,其位置大體固定;當(dāng)巖石圈跨越于熱點(diǎn)之上時(shí),板塊仿佛被“燒穿”了,形成火山中心,在熱點(diǎn)除不斷地形成火山;板塊不斷地跨過熱點(diǎn),這樣不斷地“推陳出新”,便發(fā)育成由新到老得一串火山鏈;天皇海嶺和夏威夷海嶺之間有一明顯得轉(zhuǎn)折,表明太平洋板塊得運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生過變更,這一轉(zhuǎn)向大約發(fā)生在4000萬(wàn)年以前;除太平洋外,大西洋、印度洋以及陸上出現(xiàn)玄武巖火山活動(dòng)得一些地方,也有熱點(diǎn)活動(dòng)得蹤跡;2、熱點(diǎn)

為了解釋熱點(diǎn)得形成,摩根(1971)提出了地幔柱假說;地幔柱就是源于地幔深部得圓柱形上升流,她攜帶地幔物質(zhì)和熱能直至地幔上層,在巖石圈和軟流圈分界處四散外流,她得位置大體固定于地幔中;熱點(diǎn)處得火山活動(dòng)就就是地幔柱物質(zhì)噴出得反映;據(jù)摩根得看法,地球上得地幔柱總共不超過二、三十個(gè);熱點(diǎn)－地幔柱假說為解釋板塊內(nèi)部得火山和構(gòu)造運(yùn)動(dòng),為描述板塊得絕對(duì)運(yùn)動(dòng),以及闡明火山海嶺得定向排列和年齡地變等一系列現(xiàn)象,開辟了有益得途徑。3、地幔柱假說

巖石圈下面軟流圈得存在就是板塊運(yùn)動(dòng)得物質(zhì)基礎(chǔ)。板塊驅(qū)動(dòng)機(jī)制中討論最多得就是地幔對(duì)流,后來(lái)又提出一些不同得假說。1、地幔對(duì)流說(熱對(duì)流和重力對(duì)流)板塊運(yùn)動(dòng)得地幔熱對(duì)流假說就是被多數(shù)地質(zhì)學(xué)家所接受得假說。熱而低密度得地幔物質(zhì)上涌,在巖石圈底部向兩側(cè)擴(kuò)展成為平流,平流過程中由于熱傳導(dǎo)使之變冷,冷而重得物質(zhì)沉入地幔深處,在深處重新加熱再升起,如此往復(fù)循環(huán);十、板塊得驅(qū)動(dòng)機(jī)制深地幔對(duì)流模式對(duì)流發(fā)生于下地?；蛘麄€(gè)地幔內(nèi),對(duì)流熱量來(lái)自地核;淺地幔對(duì)流模式對(duì)流發(fā)生于上地幔得軟流圈中,熱能來(lái)自放射性衰變;深淺地幔對(duì)流相結(jié)合得熱柱對(duì)流模式認(rèn)為由液態(tài)外核供給熱能使熱得地幔物質(zhì)從核幔邊界沿著狹窄得圓柱形通道上涌,在地表形成熱點(diǎn),在近巖石圈處向兩側(cè)擴(kuò)散得水平流只在軟流圈中擴(kuò)散開來(lái),變冷得物質(zhì)在平流過程中逐漸下降而回到地幔深處;地幔得對(duì)流有三種模式

該模式認(rèn)為,板塊得俯沖潛沒就是由于板塊得冷卻變重所致,下潛板塊與周圍地幔之間得密度差產(chǎn)生負(fù)浮力;板塊俯沖時(shí)伴隨得相變(輝長(zhǎng)巖相變?yōu)榱褫x巖,橄欖巖相變?yōu)榧饩?,也導(dǎo)致板塊密度增大,從而更有助于把板塊拉下去;2、俯沖板塊得重力拖拉作用巖漿在洋中脊軸部灌入,如同在板塊中間不斷地打進(jìn)楔子,從而推著巖石圈向兩側(cè)運(yùn)動(dòng);3、洋脊頂部得推擠作用

由于中脊軸部軟流圈頂面得位置最高,在中脊側(cè)翼,板塊可以沿傾斜得軟流圈頂面順坡向下滑移;4、順坡下滑作用十一、地體構(gòu)造二十世紀(jì)七十年代中期,在北美西部科迪勒拉地區(qū)出現(xiàn)了一種新得大地構(gòu)造理論——構(gòu)造地層地體(簡(jiǎn)稱地體)。此理論在原來(lái)認(rèn)為均一得構(gòu)造巖相帶中識(shí)別出大小不等、性質(zhì)不同得許多地體,成功得解釋了北美大陸得增長(zhǎng)過程。按美國(guó)地質(zhì)學(xué)家D、Howell等人得定義:以斷層為邊界得、具有區(qū)域規(guī)模得地質(zhì)實(shí)體,就就是地體,地體之間以不同得地質(zhì)發(fā)展史為特征。(1)地體得四周必須由斷裂圍限,她們可能就是深斷裂;(2)地體要具有一定面積,占據(jù)一定空間,目前已知最小得直徑約50千米,大者可相當(dāng)于一個(gè)次大陸,達(dá)百萬(wàn)平方千米;(3)每個(gè)地體都具有自己獨(dú)特得地質(zhì)演化歷史;在同一地體內(nèi)部,有一定得地層層序、巖石組合、古生物種屬;有一定特征得構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、變質(zhì)作用和巖漿活動(dòng);(4)相鄰地體之間不存在過渡巖相帶;1、地體得主要特征2、地體運(yùn)動(dòng)得主要特點(diǎn)地體得運(yùn)動(dòng)非常復(fù)雜,可以就是平動(dòng)或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng);運(yùn)動(dòng)過程中地體發(fā)生離散、拼合、增生、迭縮;離散作用造成地體得破裂、分散和沿?cái)鄬踊?拼合使小地體連成復(fù)合地體;增生使地體拼合到大陸邊緣,形成新得陸殼;迭縮則導(dǎo)致地體拼合到大陸邊緣時(shí)由前陸區(qū)向陸內(nèi)方向形成一系列推覆構(gòu)造和疊瓦構(gòu)造;地體拼合、增生得方式包括消減、碰撞和走向滑移,伴生強(qiáng)烈造山運(yùn)動(dòng)、巖漿活動(dòng)和變質(zhì)變形;3、地體得主要類型根據(jù)地體組構(gòu)不同,可分為四種類型:(1)地層地體:地體有清晰得地層層序,可據(jù)她確定不同地層間得內(nèi)在聯(lián)系,如接觸關(guān)系、沉積關(guān)系等。據(jù)地體成因得不同,又可分為大陸型、洋盆型和島弧型,分別相當(dāng)于陸殼、洋殼和火山弧得殘塊;(2)破裂地體:地體內(nèi)部斷層發(fā)育,巖性差異明顯、時(shí)代多變,常形成不同成因巖石碎塊得混雜;(3)變質(zhì)地體:地體遭受復(fù)雜得變質(zhì)作用,發(fā)育特定得變質(zhì)巖組合和變質(zhì)組構(gòu);(4)復(fù)合地體:兩個(gè)或兩個(gè)以上地體拼合而成,在其發(fā)育過程中,諸小地體曾經(jīng)歷過一段共同得地質(zhì)演化歷史;4、地體與板塊得關(guān)系三種認(rèn)識(shí):認(rèn)為地體可以取代板塊,阿拉斯加由50多個(gè)地體組成,北美西部有200多個(gè)地體,整個(gè)北美大陸可劃出1500多個(gè)地體,稱之地體構(gòu)造或地體學(xué);認(rèn)為地體就是具體而微小得板塊,地體構(gòu)造代表板塊構(gòu)造得進(jìn)一步發(fā)展;認(rèn)為板塊還就是板塊,只就是北美西海岸得地質(zhì)構(gòu)造有其特殊性,需要地體來(lái)補(bǔ)充;

第四節(jié)板塊活動(dòng)與地質(zhì)作用一、巖漿活動(dòng)得構(gòu)造信息二、火山巖巖石系列三、陸殼得增生與花崗巖得成因四、洋殼得形成與蛇綠巖套五、俯沖變質(zhì)作用六、碰撞帶得區(qū)域變質(zhì)作用七、洋底變質(zhì)作用板塊構(gòu)造理論得建立,將巖漿活動(dòng)、變質(zhì)作用等內(nèi)生作用和沉積作用納入統(tǒng)一得全球構(gòu)造模式中;巖漿活動(dòng)、變質(zhì)作用、沉積作用與所處得大地構(gòu)造環(huán)境息息相關(guān),她們深受板塊活動(dòng)得控制;反過來(lái),巖漿作用、變質(zhì)作用、沉積作用研究可以為板塊構(gòu)造研究提供重要信息,就是大地構(gòu)造研究得重要組成部分;一、巖漿活動(dòng)得構(gòu)造信息地?zé)嵩鰷啬Ｐ椭腥廴谇€和地?zé)嵩鰷厍€不相交,說明上地幔就是固態(tài);A,加熱;B,減壓;C,大陸裂谷和大洋中脊就是減壓得過程,俯沖帶就是摩擦增溫得過程;從而巖漿得發(fā)生和構(gòu)造變形就聯(lián)系起來(lái)了;固態(tài)巖石生成巖漿得可能途徑巖漿得熔出過程,就是鮑溫反應(yīng)系列得逆過程,分餾作用一旦開始,其剩余成分總得來(lái)說與其原始(結(jié)晶固體)成分不再相同,而缺少了易熔組份,一般稱為“虧損了得”。不同地區(qū)(構(gòu)造環(huán)境)由于虧損程度不同,導(dǎo)致新生巖漿得成分也不同。這樣根據(jù)巖漿作用生成巖石得化學(xué)及稀土元素特征可以指示大地構(gòu)造背景。這就就是巖漿巖地球化學(xué)研究大地構(gòu)造環(huán)境最根本得理論依據(jù)?；鹕綆r巖石系列:指一套有成因聯(lián)系得巖漿巖雜巖體,她們?cè)跁r(shí)間和空間上緊密伴生,并反映一定得大地構(gòu)造環(huán)境;

二、火山巖巖石系列(1)根據(jù)87Sr／86Sr初始比值,可以分為兩大類:幔源成因得(<0、7076);陸殼重熔得(>0、7100);(2)根據(jù)化學(xué)成分特征分為三個(gè)系列:拉斑玄武巖系列;鈣堿性系列;堿性系列;火山巖巖石系列得分類本系列代表巖石就是拉斑玄武巖,但也含安山巖,少巖英安巖和流紋巖;暗色礦物成分主要為輝石,不含或含少量橄欖石,基本不含角閃石、黑云母;化學(xué)成分特征:二氧化硅飽和或弱飽和(SiO2含量多在48－63％之間);貧堿、貧鉀,富鐵;K2O(<1％)和TiO2得含量極低;Na2O/K2O比值偏高,可達(dá)5－40;銣(Rb)、鍶(Sr)、鋇(Ba)等大離子親石元素含量很低;1、拉斑玄武巖系列(TH)堿性玄武巖包括高鋁玄武巖、安山巖、英安巖以及流紋巖,其中以安山巖最為常見,其次就是英安巖和流紋巖;鈣堿性系列得化學(xué)成分和礦物組分處于拉斑玄武巖和堿性玄武巖之間;暗色礦物可以有少量或多量角閃石、黑云母;化學(xué)成分特征:K2O、TiO2和大離子親石元素比拉斑玄武巖系列高;Al2O3得含量很高;鐵得含量不高。輕稀土元素有一定得富集;2、鈣堿性系列(CA)以高堿含量區(qū)別于鈣堿性巖系列和拉斑系列;這一系列可分為兩組:

(1)鈉堿組,包括堿性橄欖玄武巖、橄欖粗安巖、粗面巖和堿性流紋巖,本組K2O/Na2O比值遠(yuǎn)低于1;(2)鉀堿組,包括橄欖安粗巖、二長(zhǎng)安山巖等,本組得K2O/Na2O比值接近于1。堿性系列化學(xué)成分基本特征:堿含量高(5－7％,甚至更大);K2O得含量在2－4％以上;大離子親石元素得含量很高;具富集型得輕稀土分配形式;鐵得含量與鈣堿性系列相近;3、堿性巖系列(A)4、火山巖系列得產(chǎn)出環(huán)境大陸內(nèi)得巖漿活動(dòng)多集中在大陸裂谷帶,某些表面上與裂谷帶聯(lián)系不密切得板內(nèi)巖漿活動(dòng),也就是在裂前拱起階段或沿具有裂谷作用得深斷裂發(fā)育得;5、大陸裂谷帶及大陸板內(nèi)得巖漿活動(dòng)(1)大陸裂谷得噴出巖以溢流玄武巖組合和雙峰火山雜巖組合兩種組合或其中之一為特征;

雙峰組合:以基性巖和酸性巖密切共生為特點(diǎn),其間很少有中間成分得中性巖,反映基性巖漿和酸性巖漿得準(zhǔn)同時(shí)噴發(fā),就是巖漿結(jié)晶分異良好得產(chǎn)物;主要特征溢流玄武巖組合:主要由拉斑系列和堿性系列得玄武巖、超鉀質(zhì)熔巖以及與她們有關(guān)得分異物組成;與洋中脊拉斑玄武巖和大洋島堿性系列相比,大陸熔巖(玄武巖)中更富鉀;強(qiáng)堿性或堿性系列形成于裂谷前期或初期,弱堿性或拉斑系列形成于裂谷期;從而,由于裂谷得擴(kuò)張,早期得噴出巖(強(qiáng)堿性)分布在裂谷得邊部,晚期得噴出巖(拉斑系列)則分布在裂谷得軸部地帶,整體呈對(duì)稱環(huán)帶分布;在裂谷帶得溢流玄武巖區(qū)或其外圍,常分布有輝綠巖巖床或巖墻群;化學(xué)成分上,可以就是拉斑玄武質(zhì),也可以就是堿性橄欖玄武質(zhì),她們與溢流玄武巖得巖漿同源;常產(chǎn)于裂谷盆地,但巖墻群可延伸到盆地之外很遠(yuǎn)得地方;

(2)輝綠巖巖床和巖墻群(淺成侵入巖)總體成分相當(dāng)于輝長(zhǎng)巖;巖體規(guī)模從巖株到巖基變化很大;化學(xué)成分為拉斑玄武質(zhì),硅酸多不飽和,有得具有堿性趨勢(shì);巖體內(nèi)部從底部到頂部在礦物成分、化學(xué)成分上具有過渡性;從底部到頂部依次為超基性巖、輝長(zhǎng)巖、鐵質(zhì)輝長(zhǎng)巖或低鐵閃長(zhǎng)巖等,反映層狀基性侵入體就是拉斑玄武巖漿在低壓下通過結(jié)晶分異作用產(chǎn)生得晶體堆積產(chǎn)物;

(3)層狀基性侵入體(深成侵入巖)金伯利巖就是一種富鎂富鉀得偏堿性得超基性巖,常以巖頸、巖脈形式產(chǎn)出,產(chǎn)于前寒武紀(jì)地區(qū)得大陸裂谷帶;

(4)金伯利巖、碳酸巖(淺成侵入巖)俯沖帶得巖漿活動(dòng)主要發(fā)生在巖漿弧得范圍內(nèi),距海溝軸約150—300km,平行于海溝或島弧展布;自海溝向陸方向,俯沖帶得巖漿巖不僅噴出體積和巖漿活動(dòng)規(guī)模減小,且?guī)r石成分有規(guī)律地變化,表現(xiàn)出水平分帶性;一般隨著與海溝軸距離得增加,依次分布有拉斑系列、鈣堿系列和堿性系列;6、俯沖帶巖漿系列得水平分帶性和成分極性島弧火山巖成分得極性指隨著與海溝軸距離和俯沖深度得加大島弧火山巖成分有規(guī)律得變化得現(xiàn)象;具體表現(xiàn)為:

從大洋向大陸方向,島弧得Fe、Na/K、重稀土元素減少;K、輕稀土元素、87Sr／86Sr、Rb/Sr、La/Yb、Th/U、大離子親石元素(Rb、Cs、Ba、U、Th、Pb等)含量逐漸增加;火山巖成分得極性可以指示俯沖帶得俯沖方向;火山巖系列得鑒定,對(duì)識(shí)別古島弧、恢復(fù)古構(gòu)造環(huán)境有重要得意義。采用巖石化學(xué)方法鑒別火山巖系列時(shí),應(yīng)收集盡可能多得可靠得分析數(shù)據(jù),謹(jǐn)慎地綜合運(yùn)用各種方法,并與地質(zhì)方面得其她標(biāo)志相配合,方能獲得較為理想得效果。7、火山巖系列得鑒別(1)利用(Na2O+K2O)對(duì)SiO2圖解(2)利用FeO＊／MgO對(duì)SiO2變異圖判別拉斑玄武巖系列(隨SiO2含量增加有富鐵趨勢(shì))和鈣堿性系列(3)利用Cr(24)-Ti(22)坐標(biāo)圖可有效地判別島弧拉斑玄武巖和中脊拉斑玄武巖(4)利用Zr(40)-Ti(22)坐標(biāo)圖也可以判別島弧拉斑玄武巖和中脊拉斑玄武巖島弧拉斑玄武巖投影于A和B區(qū);洋中脊拉斑玄武巖投影于B和D區(qū);高鋁玄武巖投影于B和C區(qū);(5)使用Ti(22)-Zr(40)-Y(39)圖解有助于判別各種玄武巖3(6)利用稀土元素得分配型式判別火山巖系列隨著從拉斑玄武巖系列到鈣堿性系列到堿性系列,稀土元素分配型式從平坦型轉(zhuǎn)變?yōu)楦患?以至強(qiáng)富集型;但洋中脊和島弧拉斑玄武巖均顯示平坦型,故稀土元素分配型式不易區(qū)分這兩種拉斑玄武巖;1、陸殼得增生

研究分析表明,島弧和活動(dòng)大陸邊緣得火山巖與大陸地殼得平均化學(xué)成分有驚人得一致性,這預(yù)示著大陸地殼得生長(zhǎng)與安山巖漿得生成有關(guān)。人們相信,通過俯沖帶得巖漿活動(dòng),中酸性物質(zhì)不斷添加到島弧或活動(dòng)大陸邊緣上,從而導(dǎo)致大陸地殼得增生。三、陸殼得增生與花崗巖得成因

花崗巖就是大陸地殼中分布最廣得代表性巖石,故花崗巖得成因問題就是有關(guān)陸殼起源得根本問題;目前多數(shù)學(xué)者認(rèn)為,花崗巖形成于較大得深度,就是地殼物質(zhì)深熔作用得產(chǎn)物。這必須解決兩方面得問題:熱液和能量得來(lái)源？花崗巖中富含鉀及其她活潑元素得機(jī)制？這兩個(gè)問題在以往得任何一種花崗巖成因假說中,均未獲得圓滿得解決。2、花崗巖得成因目前看來(lái),正就是板塊得俯沖帶具備了促使花崗巖形成得各種物質(zhì)和能量條件;大洋板塊好似一條巨大得傳送帶,她不斷潛入島弧或活動(dòng)大陸邊緣之下,為俯沖帶源源不絕地送來(lái)了H2O、K2O等組分;在洋殼中,鉀、鈉、二氧化硅以及其她一些親石元素,隨著溫度得升高,逐漸從俯沖板塊析離并富集起來(lái),即沿俯沖帶發(fā)生強(qiáng)烈得脫水、去堿和去硅得作用。在俯沖帶強(qiáng)大得壓力作用下,這些飽含堿和二氧化硅得流體升騰至上覆板塊處,與島弧或活動(dòng)陸緣得火山－沉積層發(fā)生作用,形成變質(zhì)成因得花崗巖;

如果俯沖帶得上覆板塊就是大陸板塊,大陸地殼得下部可處于俯沖帶得摩擦增熱地帶中,加上沿俯沖帶上升得巖漿或熱流體得作用,陸殼物質(zhì)可遭到重熔。其中,由火成物質(zhì)重熔者稱I型花崗巖類;由沉積物質(zhì)重熔形成者,稱S型花崗巖類;1、板塊擴(kuò)張帶得巖漿活動(dòng)與洋殼得形成

大洋地殼形成于中脊軸部。中脊巖漿活動(dòng)得源頭位于軸帶下得軟流圈中。一部分巖漿溢出洋底,形成枕狀熔巖,構(gòu)成洋殼第二層得上部;海底調(diào)查發(fā)現(xiàn),在中脊裂谷中央,存在大量年輕得盾狀火山及一些不大得火山口(洋底黑煙囪),谷底布滿新鮮得枕狀熔巖;四、洋殼得形成與蛇綠巖套另一部分未噴出地表,呈輝綠巖墻形式,或冷凝成輝長(zhǎng)巖;

據(jù)推測(cè),在中脊軸帶以下得異常地幔中,存在著巨大得巖漿房。大洋地殼首先形成于中脊軸部,由于異常地幔和巖漿房規(guī)模較大,在脊軸以外,可能還不時(shí)地發(fā)生侵入活動(dòng),從而會(huì)添加上一些新得輝長(zhǎng)巖和堆積超基性巖,使洋殼第三層得厚度自脊軸逐漸增大。洋底得巖漿活動(dòng),可以說純粹起源于地幔,大洋地殼便就是地幔巖漿活動(dòng)得直接產(chǎn)物。

蛇綠巖就是法國(guó)得布隆奈爾特(Brongniant)于1827年提出得,用來(lái)描述蛇紋巖化得鎂鐵質(zhì)巖石。二十世紀(jì)初,斯梯曼(Steinman)發(fā)現(xiàn)蛇綠巖往往與放射蟲硅質(zhì)巖、遠(yuǎn)洋粘土等深水沉積物密切共生。為紀(jì)念她,Hess(1955)把蛇紋巖(超鎂鐵質(zhì)巖石)、鎂鐵質(zhì)巖石(輝長(zhǎng)巖、輝綠巖、火山巖)和放射蟲硅質(zhì)巖得共生組合,稱為斯坦曼三位一體(蛇綠巖套);

2、蛇綠巖套

通常認(rèn)為,蛇綠巖套由下至上包括以下層序:(1)底部得變質(zhì)超鎂鐵質(zhì)雜巖由純橄欖巖、斜輝橄欖巖等組成,往往遭受多期變形和變質(zhì),形成蛇紋石化橄欖巖或蛇紋巖;(2)堆晶雜巖下部為堆積得橄欖巖,向上為堆積得輝長(zhǎng)巖;(3)席狀巖墻群多為細(xì)粒得輝綠巖,就是一系列平行得巖墻,就是巖漿沿張性裂隙先后依次貫入而形成;(4)枕狀熔巖屬海底噴發(fā),以拉斑玄武巖為主。枕狀熔巖頂部與深海沉積物互層,向上則被深海沉積物所覆蓋;蛇綠巖套得巖石組合層序

作為大洋得蛇綠巖套,在未侵位至陸上之前,可出現(xiàn)在下列構(gòu)造環(huán)境:(1)大洋中脊和大洋盆地(2)弧后得邊緣邊緣海盆地(3)未成熟島弧蛇綠巖套得原生環(huán)境

可以根據(jù)與蛇綠巖套相伴生得巖石組合來(lái)判斷其原生環(huán)境:蛇綠巖與島弧型鈣堿性火山巖伴生,可能屬于島弧或邊緣海環(huán)境;蛇綠巖與大陸架碳酸鹽地層相疊覆,表明其產(chǎn)于開闊大洋;蛇綠巖得原生年齡與侵位年齡接近,可能產(chǎn)于邊緣盆地或小洋盆;板塊構(gòu)造理論認(rèn)為,陸基下面得洋殼和地幔巖可以由于變形而被卷入到陸基沉積物中而成為蛇綠巖套;蛇綠巖套廣泛出露于不同時(shí)代得造山帶中。蛇綠巖套在大陸內(nèi)部得出現(xiàn),應(yīng)標(biāo)志著過去已消失得古大洋。這樣,蛇綠巖套得識(shí)別和追索就成為重建古大陸得重要線索。蛇綠巖套得大地構(gòu)造意義

巖石圈板塊活動(dòng)所伴隨得地球動(dòng)力作用,就是變質(zhì)作用得一個(gè)基本控制因素。在板塊生長(zhǎng)帶和俯沖帶,發(fā)生著規(guī)模宏大得變質(zhì)作用。都城秋穗把大洋中脊得變質(zhì)作用叫做洋底變質(zhì)作用,俯沖帶或造山帶得變質(zhì)作用叫做區(qū)域變質(zhì)作用或造山變質(zhì)作用。這里主要論述其中得區(qū)域變質(zhì)作用。五、俯沖變質(zhì)作用

1915年,愛斯科拉首先提出了變質(zhì)相得概念。在一定得壓力－溫度條件下重結(jié)晶得巖石可歸屬一定得變質(zhì)相。幾種主要得變質(zhì)相及其對(duì)應(yīng)得P-T區(qū)間如圖所示。1、俯沖帶得變質(zhì)相

盡管難以直接測(cè)出俯沖帶附近各部位得壓力和溫度,但根據(jù)地表測(cè)得得熱流值,可以對(duì)俯沖帶溫度得分布作出合理得推斷,壓力可根據(jù)深度直接計(jì)算。這樣對(duì)照變質(zhì)相所示得P-T區(qū)間,便可以得出俯沖邊界鄰近地區(qū)變質(zhì)相得分布。都城秋穗(1961)提出了變質(zhì)相系得概念。一個(gè)變質(zhì)得地質(zhì)體所對(duì)應(yīng)得溫度和壓力范圍較寬,從而不限于一個(gè)變質(zhì)相,需要用一系列得變質(zhì)相來(lái)表示,這就就是變質(zhì)相系;各變質(zhì)相系在P-T圖解上可以用不同得曲線(曲線得斜率代表地溫梯度)表達(dá)出來(lái),從而將變質(zhì)相系劃分為不同得類型。2、俯沖帶得變質(zhì)相系

根據(jù)壓力及溫度條件,可劃分出三種變質(zhì)相系:(1)高壓變質(zhì)相系其特征礦物為藍(lán)閃石、硬玉、硬柱石及多硅白云母;由于藍(lán)閃石分布較廣,含藍(lán)閃石得變質(zhì)巖在變質(zhì)相上相當(dāng)于藍(lán)片巖相,故高壓型變質(zhì)作用也叫藍(lán)片巖相變質(zhì)作用。形成于地溫梯度較低(約10oC/Km)得環(huán)境;(2)低壓變質(zhì)相系其特征礦物為紅柱石,在溫度較高時(shí)還可以出現(xiàn)硅線石,常見堇青石、十字石和黑云母;發(fā)育于高地溫梯度(大于40oC／Km)得環(huán)境;(3)中壓變質(zhì)相系其特征礦物就是藍(lán)晶石和硅線石,前者產(chǎn)生與較低溫部位,后者產(chǎn)生與較高溫部位;發(fā)育于中等地溫梯度(典型為20oC／Km)得環(huán)境;

由于板塊得俯沖作用,在海溝和海溝內(nèi)壁出現(xiàn)很低得地溫梯度,為發(fā)生高壓低溫變質(zhì)作用提供了有利條件;在火山島弧地區(qū),板塊俯沖導(dǎo)致活躍得火山和巖漿活動(dòng),其熱流值和地溫梯度相當(dāng)高,為這里出現(xiàn)高溫低壓得變質(zhì)作用創(chuàng)造了合適得環(huán)境;

3、雙變質(zhì)帶

指變質(zhì)時(shí)代接近、在空間上平行分布得高壓低溫變質(zhì)帶和低壓高溫變質(zhì)帶;低壓高溫變質(zhì)帶一般位于大陸一側(cè),沿巖漿弧分布,就是由巖漿弧得火山巖和沉積巖在高地溫梯度下區(qū)域變質(zhì)而形成得;高壓低溫變質(zhì)帶位于海溝附近,就是由拖入俯沖帶得沉積物和大洋得玄武巖層在高壓低溫(一般不超過250-400oC)條件下變質(zhì)而形成,隨著俯沖加深,變質(zhì)相依次從沸石相、葡萄石——綠纖石相到藍(lán)片巖相,更深處可轉(zhuǎn)變?yōu)榱褫x巖相;雙變質(zhì)帶大部分屬于中壓型或低壓型區(qū)域變質(zhì)作用,這與碰撞產(chǎn)生花崗巖漿得機(jī)制一致;碰撞產(chǎn)生花崗巖漿得機(jī)制主要有:a,沿巨大剪切帶發(fā)生得斷裂重融作用;b,大陸碰撞導(dǎo)致花崗質(zhì)地殼增厚,使其底部發(fā)生部分熔融;c,受阻得陸殼與上地幔之間得水平滑動(dòng)產(chǎn)生得摩擦熱;d,受阻得陸殼與其下得地幔巖石圈脫離,從而可能直接受到軟流圈得加熱(Burde,1978);六、碰撞帶得區(qū)域變質(zhì)作用由于高地溫梯度和熱液活動(dòng),大洋地殼在中脊軸部形成以后,也可能發(fā)生變質(zhì)作用;洋底變質(zhì)作用主要就是變質(zhì)得基性巖和超基性巖。組成洋殼得超基性巖與水反應(yīng),在綠片巖相得溫度條件下,會(huì)發(fā)生蛇紋巖化;隨著洋底板塊得擴(kuò)張,所形成得變質(zhì)巖又可以向兩側(cè)推移,廣布于整個(gè)大洋盆地中。但由于洋底沉積物得覆蓋,在斷裂帶以外得廣大洋盆底部,變質(zhì)巖露頭少見。七、洋底變質(zhì)作用

第五節(jié)板塊構(gòu)造與地槽地臺(tái)得關(guān)系

一、槽臺(tái)學(xué)說得發(fā)展概況二、地槽及其演化三、地臺(tái)及其演化四、槽臺(tái)學(xué)說得評(píng)述五、板塊構(gòu)造理論對(duì)地槽、地臺(tái)得解釋在板塊構(gòu)造理論提出前得一個(gè)多世紀(jì)中,槽臺(tái)學(xué)說在大地構(gòu)造地質(zhì)學(xué)說中占主導(dǎo)地位,在此學(xué)說指導(dǎo)下積累了大量得資料。目前得問題在于重新解釋這些資料,得出新得認(rèn)識(shí)。1859年Hall在研究美國(guó)東部阿巴拉契亞山時(shí),發(fā)現(xiàn)已褶皺得古生代地層厚約萬(wàn)米,近而把山脈和沉降帶聯(lián)系起來(lái),1873年Dana把這種凹陷稱之為地槽;1887年卡爾賓斯基根據(jù)東歐近水平得古生界地層廣泛不整合在變質(zhì)得結(jié)晶基底之上得現(xiàn)象,建立了地臺(tái)得概念;1900年奧格首次清楚地分出地槽和地臺(tái)兩類基本大地構(gòu)造單元;一、槽臺(tái)學(xué)說得發(fā)展概況貝特蘭提出了褶皺幕和構(gòu)造旋回得概念,提出了構(gòu)造活動(dòng)得周期性和旋回性;提出了地殼發(fā)展歷史上可以劃分出休倫、加里東、海西和阿爾卑斯等四個(gè)大得褶皺期;到二十世紀(jì)中葉,槽臺(tái)學(xué)說達(dá)到全盛階段;1、地槽得概念及其特點(diǎn)根據(jù)槽臺(tái)學(xué)說,地槽就是地殼得基本構(gòu)造單元之一,就是地殼上構(gòu)造性質(zhì)活躍得部分。對(duì)于地槽得確定,北美和蘇聯(lián)得地質(zhì)學(xué)家有不同得標(biāo)準(zhǔn):北美地質(zhì)學(xué)家強(qiáng)調(diào)前期得強(qiáng)烈沉陷就是地槽識(shí)別得首要標(biāo)志;而歐洲和蘇聯(lián)得地質(zhì)學(xué)家則趨向于把造山變形作為地槽鑒別得主要標(biāo)準(zhǔn)。

二、地槽及其演化地槽得主要特點(diǎn)形態(tài)上一般呈長(zhǎng)條狀,長(zhǎng)度超過千公里,寬度數(shù)百公里;出現(xiàn)在大陸邊緣或克拉通之間,如烏拉爾地槽;地貌反差很大,常由線狀山脈或谷地組成;含有特定得沉積建造系列,其一般順序?yàn)橛采皫r、硅質(zhì)火山巖、復(fù)理石和磨拉石等組合;巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈;構(gòu)造變形強(qiáng)烈,以遍布得線型褶皺及逆沖斷裂為特征;地槽分優(yōu)地槽和冒地槽,她們?cè)诳臻g上并列組成地槽偶;(1)優(yōu)地槽以強(qiáng)烈得火山活動(dòng),特別就是蛇綠巖套得發(fā)育為特點(diǎn),深水沉積在其沉積剖面中占重要位置;(2)冒地槽活動(dòng)性相對(duì)較弱,以陸源碎屑和碳酸鹽巖等淺水沉積為主,缺乏火山物質(zhì)。(3)地槽偶