板块构造.ppt

普通地质学,南京大学地球科学系舒良树,第九章板块构造,第九章板块构造PlateTectonic一.大地构造基本概念1.定义研究全球性地壳运动的学问称Tectonism。包括沉积作用、构造变形、岩浆活动、变质作用、成矿规律等。2.主要学说槽台学说（30-60年代统治全球地学理论），地质力学（李四光），断块学说（张文佑）地洼学说（陈国达），波浪镶嵌（张伯声）板块构造伟大的地学革命65-68年理论成熟。有突出贡献的人物国际级的Wilson,LePichon,上田诚也，都城秋穗；中国70-80年代以尹赞勋，李春昱,郭令智为代表）3.槽台学说认为地壳运动以垂直运动为主，大陆、大洋的位置不变.将地表分为地槽活动区（Geosyncline）,地台稳定区（Plat）二个主要构造单元.,3.1地槽基本特征简介●1857年美国丹纳Dana、霍尔Hall在研究阿帕拉契山时提出●指沉降很深、狭长条形延伸的凹地长数百到上千公里，宽数十到上百公里。长期、原地、垂直沉降与堆积时间达数亿年，厚度大于一万米。●位于陆-陆之间或洋-陆之间。●有火山岩的叫优地槽Eugeosyncline；无火山岩的叫冒地槽Miogeosyncline；两者成对出现。●后期地壳运动使巨厚的沉积物强烈变形，形成一系列紧闭的线形褶皱和大规模的挤压推覆构造。同时发生广泛的区域变质作用，形成混合岩，并伴随中酸性岩浆活动和矿产。●褶皱地层急剧上升成山脉，凹地变为造山带，称造山作用；其高大山系称造山带或地槽褶皱带，如Himalaya、Alps、秦岭、天山、昆仑山。●地槽理论已被板块理论所取代。,3.2地台基本特征简介●奥地利学者E.Seuss（休斯或徐士）于1885年提出。●指地壳上稳定的、形成后不再褶皱变形的地区。●具双层结构褶皱基底和水平的盖层盖层沉积薄；面形分布；地层平缓倾斜到水平；边界为正断层；区域变质极弱;无火山岩；煤、石油、沉积铁矿等矿产发育。●与地槽的关系地槽褶皱上升-剥蚀夷平-活动性减弱并趋向稳定-正断层使之下降-缓慢地接受沉积（地台阶段）。●古地台以前寒武系（Precambrian）为基底；年轻地台以古生界（Cambrian-Permian）为基底●地盾Shield基底之上无沉积盖层（无沉积或沉积薄被剥蚀）。●世界著名的地台北美地台、非洲地台、澳洲地台、西伯利亚地台、俄罗斯地台、扬子地台、华北地台、塔里木地台。●克拉通Craton刚性强的稳定地台。一直被板块理论采用。,3.3槽台论的大陆生长观槽台边缘形成新地槽,大陆向海洋方向扩大，海洋缩小；大陆内部会发生开裂，如东非裂谷，但海洋不会消亡。3.4槽台论的地壳发展旋回性也称构造旋回周期性地产生新一代地槽。地槽后期的褶皱造山运动标志着旧地槽的消亡,新地槽的孕育。,喜山旋回0.65亿年-现在-----─────燕山运动E1/K2─────────燕山旋回（2.3-0．65亿年）-----─────印支运动J1/T3─────────印支旋回（2．95-2.3亿年）-----─────海西运动，华力西运动T1/P────海西旋回（3.75-2．95亿年）-----─────加里东运动D/S─────────加里东旋回（8-3.75亿年）-----─────格林威尔运动Z/Pt─────────晋宁旋回8-25亿年）-----───────阜平运动─────────太古代旋回（35-25亿年）,构造旋回表,二.板块构造PlateTectonics1.海底地貌单元大陆架坡度平均0.1度，水深小于200米,宽度大。大陆坡坡度平均3-6度，水深1400米-3200米。大陆隆坡度小于1/400，为过渡区。大洋盆深海平原，非常平坦；水深多大于4600米。大洋脊洋盆内部的海底巨大山脉，常分布于大洋盆的中部。,陆海过渡带,大陆架,大陆坡,大洋盆,2.板块构造定义在软流圈上作大规模水平运动的岩石圈块体。板块构造理论系统研究岩石圈板块运动学、动力学的学说。3.板块构造存在的主要证据地形、地质、地球物理、深海钻探1）.地形证据全球的大陆可以按一定方式拼合在一起；特别是南美和非洲的海岸线及其相似，用计算机可以精确的将它们拼合。,2）.地质证据a.洋中脊洋中脊的横截面呈平缓的等腰三角型,二侧呈地垒状隆起，中间呈地堑状陷落（裂谷）。洋脊处是火山喷发带,沉积物最薄,因此也是高热流带,1．47HFU。洋脊也是地震带.特点是震级低、震源浅、地震频繁。,b.古生物三叠纪一种小的浅水爬虫中龙，本身不能远涉重洋；但同种化石却在相距6000公里的非洲和南美同时出现。二叠纪的热带植物化石舌羊齿，现在出露在寒带和非洲、南美、澳大利亚等地。推理上述不同地区原先是连在一起的。,c.构造挪威-苏格兰的加里东期造山带,越过大西洋后，在西岸的北美加拿大和美国再次出现。特征相似的二叠系，同时在南非的开普顿山和南美布宜诺斯艾利斯出现。推理在大西洋形成之前，它们是连在一起的地质体。,d.冰川石炭纪、二叠纪高寒带的冰川遗迹,现在却分布在温带和热带的印度、澳大利亚、非洲、南美、南极等地。推理这些不同地区原先是连在一起的。因此，1912年魏格纳提出大陆漂移说。引伸1联合古陆Pangaea2亿年前的超大陆。根据植物化石和冰川分布，认为2亿年前时有两个古大陆。劳亚古陆（北半球）LaurasiaLand；冈瓦纳古陆（南半球）GondwanaLand;特提斯海Tethys位于两个古陆之间、开口朝东、呈平躺V字型的古大洋。,二亿年前的地球,劳亚古陆,冈瓦纳古陆,特提斯海,引伸2海底扩张（Wilson,1965地幔物质从洋中脊涌出，推动二侧的物质对称运移,使大洋生长变宽，冷却后密度变大，然后断裂，形成海沟，洋壳板块在海沟处俯冲消减。海底主要特征1.洋底扩张速度平均2-5cm/年；二亿年洋底更新一次。所以洋底无中生代以前的岩石。2.洋底表层沉积物最厚处600米，相当于一亿年中堆积的厚度。3.存在一连串的海底平顶山。,大洋的生与亡,,平顶山成因地幔物质上涌到岩石圈底部，然后分熔成中基性岩浆喷出，形成海底火山。热点的位置固定，而板块在移动，所以可形成一连串的火山。火山开始时位置较高，山头容易被波浪削平，最后成为海底平顶山。,3）地球物理证据a．洋中脊二侧,海底岩石的正、负磁异常条带对称分布。●洋中脊处形成的岩石，冷却时被磁化，记录了当时的磁场方向。由于地磁南北极的多次转向,导致海底岩石对称的正、逆向磁异常条带。●现在-69万年为布容正向,69万年-243万年为松山反向,242万年-332万年为高斯正向,332万年前为吉尔伯特反向。,核磁成因,b.地热、重力●放射热的不均匀聚集,使地幔下层熔融体沿洋脊上升，形成洋脊推张力。故洋脊处重力值小而热流值高。在海沟处，洋壳冷而致密，导致洋壳下沉消减。故洋脊处重力值小而热流值高。由此组成一个循环系统，驱动板块不停运动。●部分洋壳物质被带到俯冲带深处，受热熔化后上升喷发，形成安山岩。另外一些物质则被带到100km以下，形成高级变质岩含金刚石榴辉岩。一部分可在后期折返到浅部。,●在海沟处，部分地壳物质如厚大的海沟型复理石可通过铲刮增生到大陆边缘上，形成俯冲型增生楔。c.地震海沟是浅源、中源、深源地震的策源地。根据全球地震的密集分布规律，确定环太平洋海沟是一个巨大的俯冲带。震源机制研究表明，洋陆板块在不同深度的摩擦与破裂（地震）是很有规律的。,弧前浊积岩,大陆,浊积岩,大洋,地震分布与板块构造,,4.深海钻探和深潜器成果●证实了洋底确切地貌、洋中脊高热流、枕状熔岩的存在。●海洋地质调查表明,海底没有比中生代更早的岩石，海底岩石以洋中脊为中心向二侧依次对称变老。5）大西洋脊边上的冰岛发现蛇绿岩套，完善了洋壳剖面.A沉积岩枕状熔岩B单辉橄榄岩堆晶辉长岩基性岩墙C纯橄榄岩、斜辉橄榄岩,红色-冰岛热点上是古新世下为现在,大西洋中脊上的冰岛,“三位一体”的大洋地壳Ophiolite,6.转换断层发生在大洋底、与洋脊错位有关、不产生增生与消亡的一种特殊海底平移断层。特点是相邻块体的剪切平移运动只在两个转换点之间发生,一过转换点,即无剪切。原因是断层延伸线两侧的洋脊错开方向相同。●如图，只有bc产生剪切,bc断层动向与洋脊错开方向相反,有地震。过bc,无剪切,与洋脊错开同向。●洋脊的错开是由扩张速率差异造成。●扩张速度相同时，bc不会变大。板块理论建立的三大支柱海底磁异常条带转换断层地幔对流（板块驱动力）霍尔姆斯最早提出。,转换断层模型,,,,,三.板块的边界类型1.板块只有大陆板块、大洋板块二类2.边界类型离散边界洋中脊剪切边界转换断层敛合边界1.板块俯冲带，形成沟、弧、盆体系，为地震、火山高发带，存在对变质带。2.陆-陆碰撞带，印度与欧亚两个大陆碰撞,形成双地壳厚度的世界屋脊青藏高原。接合性质分离敛合洋壳-洋壳大西洋中脊阿留申海沟洋壳-陆壳无南美西海岸、日本海沟陆壳-陆壳东非喜马拉雅、阿尔卑斯,3.活动大陆边缘1.太平洋型沟、弧、盆复合体系2.安第斯型海沟-山弧构造体系。4.稳定大陆边缘大西洋型是一种无海沟，因而无火山活动的大陆边缘5.大陆内部古板块划分依据蛇绿岩套、高压变质带、岩浆活动、地震活动、构造变形、变质作用、区域断裂、成矿作用,4.威尔逊旋回（1974年提出，加拿大人，1993年去世）定义发生在岩石圈板块中复杂交替的大洋开合旋回。为板块构造理论的总纲和精髓,它控制了地球表层活动与演化格局。它将大洋演化分为6大阶段①胚胎期裂谷,双峰火山岩；东非裂谷→②幼年洋（狭海，双峰火山岩；红海）→③成年洋洋中脊及洋盆，拉斑及碱性玄武岩；大西洋→④衰退期（沟弧系,安山岩和花岗闪长岩；太平洋）→⑤终结期造山带,混杂岩体,S型花岗岩,蒸发岩;地中海→⑥遗痕期造山后期红层堆积；喜山。,脊-洋-沟-弧,板块构造与成矿作用图解,,,陆-洋碰撞构造,大裂谷,四.全球板块划分（勒皮雄法方案，LePichon，1968）1.六大板块美洲板块、太平洋板块、欧亚板块、非洲板块、澳大利亚-印度板块、南极洲板块面积都大于108平方公里；仅太平洋板块全由洋壳组成。2.六个次级板块加勒比板块、可可板块、纳滋卡板块、富克板块、菲律宾板块面积大于106平方公里，如果红海（特点高热流、高盐度）裂成大西洋，则还有SaudiArabia板块。,五.地体构造Tectono-stratigraphicterrane1.构造地层地体指的是以区域断裂为边界的，具有区域性延伸的、与相邻地体具完全不同地质发展历史的地质实体（Howell等，1983）。在成因学与运动学上，地体是曾经作为洋底高原或岛屿的岩石圈碎块或地壳碎块随板块运移到活动大陆边缘的增生体（卢华复等，1990）。2.增生作用指的是地体合并于大陆的前缘，形成大陆地壳的新增部分,使大陆边缘不断扩大的过程。这种增生是高效率的,不是一点一点地铲刮,而是把一个一定规模的地体整块地拼贴到大陆边缘上。,3.拼贴作用指的是增生之前，二个或二个以上地体可首先合并成联合地体，此种作用称之。它与增生作用差别1它发生在增生之前,2）拼合产生的效应只限于联合地体内；而增生产生的效应可波及到大陆边缘相当深入的地带。4.离散作用地体增生后的地壳运动可使地体被剪切成碎片而位移，或通过拉伸作用再次脱离大陆边缘而运动，此作用称之。例如日本的米侬Mibo、飞禅Hida、中国的台湾、海南岛等地体。现代大陆轮廓本质上是由增生作用和离散作用联合而成的。,本章重点一、Terms蛇绿岩套（洋壳剖面,海底平顶山；大陆漂移，海底扩张；冈瓦纳大陆，特提斯；海底磁异常条带，转换断层,地幔对流；威尔逊旋回；地体构造，增生作用，拼贴作用，离散作用。二、Basicfeatures1三种板块边界（压俯冲带、造山带；张洋中脊；剪转换断层）2活动陆缘（太平洋沟-弧-盆；沟-弧）3被动陆缘（大西洋陆-架-棚-坡-洋盆，无海沟）4全球六大板块5板块构造三大理论支柱（刚体绕球面的运动或地幔对流、海底磁异常、转换断层）6海底扩张理论的六方面证据1）地形吻合性；2）地质（洋中脊；古生物；构造；冰川；平顶山；洋中脊二侧岩石年龄变化的对称性）；3）地球物理（海底岩石的正、负磁异常条带对称分布；地热、重力；浅源、中源、深源地震集中分布在环太平洋边缘带）；4）深海钻探（包括深潜器）证实了洋底确切地貌、洋中脊高热流和枕状熔岩的存在。5）发现蛇绿岩套，完善了洋壳剖面。6）大洋中转换断层的发现。7板块构造的理论精髓威尔逊旋回六阶段特征1定义,26阶段萌芽阶段东非裂谷-幼年阶段红海-成熟阶段大西洋-收缩阶段太平洋-结束阶段地中海-碰撞阶段喜山,3各阶段应力,4沉积,5火成岩,6变质等特征,