普通地質(zhì)學(xué)-舒良樹-第九章板塊構(gòu)造

普通地質(zhì)學(xué)南京大學(xué)地球科學(xué)系舒良樹第九章板塊構(gòu)造

第九章板塊構(gòu)造PlateTectonic一.大地構(gòu)造基本概念1.定義：研究全球性地殼運動的學(xué)問稱Tectonism。包括沉積作用、構(gòu)造變形、巖漿活動、變質(zhì)作用、成礦規(guī)律等。2.主要學(xué)說：槽臺學(xué)說（30-60年代統(tǒng)治全球地學(xué)理論），地質(zhì)力學(xué)（李四光），斷塊學(xué)說（張文佑）地洼學(xué)說（陳國達），波浪鑲嵌（張伯聲）板塊構(gòu)造:偉大的地學(xué)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(xué)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(gòu)造單元.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?！裎挥陉?陸之間或洋-陸之間。●長期連續(xù)沉降與堆積：時間達數(shù)億年，厚度大于一萬米?！裼谢鹕綆r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(gòu)造。同時發(fā)生廣泛的區(qū)域變質(zhì)作用，形成混合巖，并伴隨中酸性巖漿活動和礦產(chǎn)?！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?！褚驯话鍓K理論堅決拋棄！3.2地臺基本特征簡介●奧地利學(xué)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(jié)構(gòu)：褶皺基底和水平的蓋層

蓋層：沉積??；面形分布；地層平緩傾斜到水平；邊界為正斷層；區(qū)域變質(zhì)極弱;無火山巖；煤、石油、沉積鐵礦等礦產(chǎn)發(fā)育?！衽c地槽的關(guān)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）?！袷澜缰牡嘏_：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?！窨死–raton：剛性強的穩(wěn)定地臺。一直被板塊理論采用。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(nèi)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(gòu)造旋回周期性地產(chǎn)生新一代地槽。地槽后期的褶皺造山運動標(biāo)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(gòu)造旋回表二.板塊構(gòu)造PlateTectonic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米到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(nèi)部的海底巨大山脈，常分布于大洋盆的中部。

陸海過渡帶大陸架大陸坡大洋盆1.板塊構(gòu)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(gòu)造理論：系統(tǒng)研究巖石圈板塊運動學(xué)、動力學(xué)的學(xué)說。2.板塊構(gòu)造存在的主要證據(jù):地形、地質(zhì)、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。全球海底地貌板塊構(gòu)造存在的地理證據(jù)非洲-南美地形吻合南美非洲大陸漂移證據(jù)：2）.地質(zhì)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(cè)呈地壘狀隆起，中間呈地塹狀陷落（裂谷）。洋脊處沉積物最薄;裂谷帶為火山巖,缺失海洋沉積物。洋脊是火山噴發(fā)帶,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。海溝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。c.構(gòu)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(zhì)體。

大西洋海底

北美南美非洲西歐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。二億年前的地球

勞亞古陸岡瓦納古陸特提斯海一.七億年前的岡瓦納大陸

引伸2：海底擴張

地幔物質(zhì)從洋中脊涌出，推動原來的物質(zhì)向二側(cè)對稱運移（Wilson,1965)。主要特征：1.洋底擴張速度平均2cm/年，二億年洋底更新一次，所以洋底無中生代以前的巖石。2.洋底沉積物最厚處600米，相當(dāng)于一億年中堆積的厚度。3.存在一連串的海底平頂山。平頂山成因：地幔物質(zhì)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。

大陸分裂海底擴張形成新大洋

大洋中脊海底沉積物巖石圈巖石圈巖石圈巖石圈巖石圈巖石圈巖石圈巖石圈玄武巖漿大洋殼大洋殼3）地球物理證據(jù)a．洋中脊二側(cè),海底巖石的正、負磁異常條帶對稱分布。●洋中脊處形成的巖石，冷卻時被磁化，記錄了當(dāng)時的磁場方向。由于地磁南北極的多次轉(zhuǎn)向,導(dǎo)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。核磁成因相對洋中脊對稱分布的磁異常條帶

老洋殼-----------新洋脊新---------------------老洋殼對稱分布的海底磁異常條帶海底擴張證據(jù)：從老到新對稱的洋殼年齡海底磁異常條帶形成模塊圖b.地?zé)?、重力●放射熱的不均勻聚?使地幔下層物質(zhì)受熱上升（形成脊推力）,海溝處冷的致密物質(zhì)下沉,形成消減帶，組成循環(huán)系統(tǒng)，驅(qū)使板塊運動?！癫糠株憵の镔|(zhì)被帶到俯沖帶，受熱熔化，上升噴發(fā)成安山巖；另外一些物質(zhì)被帶到100公里以下，形成含金剛石榴輝巖,爾后折返到淺部地殼。

●海溝處，部分陸殼物質(zhì)被鏟刮拼貼在大陸邊緣，形成俯沖型增生楔。c.地震根據(jù)淺源、中源、深源地震集中分布在環(huán)太平洋邊緣帶,證明海洋板塊與大陸板塊在不同深度的摩擦與破裂作用是有規(guī)律的。弧前濁積巖

大陸濁積巖大洋

地震分布與板塊構(gòu)造4).深海鉆探（包括深潛器）●證實了洋底確切地貌、洋中脊高熱流、枕狀熔巖的存在。●發(fā)現(xiàn)蛇綠巖套Ophiolite，完善了洋殼剖面。A沉積巖-B枕狀熔巖-C席狀巖脈-D輝長巖-E橄欖巖●海洋地質(zhì)調(diào)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(cè)依次對稱變老。

紅色-冰島熱點上是古新世下為現(xiàn)在

北大西洋的演變“三位一體”的大洋地殼

陸殼、洋殼碰撞形成的混雜巖—新疆克拉美麗上升到10km淺部的地幔體(法-意邊境板塊縫合帶)

5).轉(zhuǎn)換斷層:相鄰板塊剪切錯動，但不產(chǎn)生增生與消亡的一種特殊海底斷層?！裰挥衎c產(chǎn)生剪切,有地震。過bc,無剪切,與洋脊錯開同向。●bc斷層動向與洋脊錯開方向相反?！駭U張速度相同，bc不會變大?！裱蠹沟腻e開是由擴張速率差異造成。板塊理論建立的三大支柱：海底磁異常條帶轉(zhuǎn)換斷層地幔對流（板塊驅(qū)動力）:霍爾姆斯最早提出。轉(zhuǎn)換斷層模型

海底擴張

三.板塊的邊界類型1.板塊只有大陸板塊、大洋板塊二類2.不同板塊劃分依據(jù)：蛇綠巖套、高壓變質(zhì)帶、巖漿活動、地震活動、構(gòu)造變形、變質(zhì)作用、區(qū)域斷裂、成礦作用3.邊界類型：

離散邊界:洋中脊剪切邊界:轉(zhuǎn)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(zhì)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(zhì) 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

4.活動大陸邊緣1).太平洋型：溝、弧、盆復(fù)合體系

2).安第斯型：海溝-山弧構(gòu)造體系。5.穩(wěn)定大陸邊緣(大西洋型):

無海溝和火山活動的大陸邊緣板塊俯沖與溝-弧-盆體系西太平洋陸緣溝-弧-盆體系板塊邊界類型脊-洋-溝-弧

大裂谷

大西洋洋底，洋脊擴張?zhí)窖蠛５子《妊蠛５装鍓K構(gòu)造與變質(zhì)作用圖解板塊構(gòu)造與成礦作用圖解

陸-洋碰撞構(gòu)造

大

洋的生與亡四.全球板塊劃分（勒皮雄(法)方案，LePichon，1968）1.六大板塊:美洲板塊、太平洋板塊、歐亞板塊、非洲板塊、澳大利亞-印度板塊、南極洲板塊(面積都大于108平方公里；僅太平洋板塊全由洋殼組成)。2.六個次級板塊:加勒比板塊、可可板塊、納滋卡板塊、富克板塊、菲律賓板塊(面積大于106

平方公里)，如果紅海（特點：高熱流、高鹽度）裂成大西洋，則還有SaudiArabia板塊。全球板塊的劃分EurasianPlate五.地體構(gòu)造Tectono-stratificterrane1.構(gòu)造地層地體：指的是以區(qū)域斷裂為邊界的，具有區(qū)域性延伸的、與相鄰地體具完全不同地質(zhì)發(fā)展歷史的地質(zhì)實體（H