成信工地球科學概論課件第5章 巖石圈板塊運動與地質作用

第5章巖石圈板塊運動

與地質作用?從大陸漂移到板塊構造?板塊構造與地殼運動?巖漿作用與板塊構造?變質作用與板塊構造?沉積作用與板塊構造

?從大陸漂移到板塊構造大陸漂移的證據海底擴張板塊構造理論與板塊邊界威爾遜旋回超級地幔柱學說褶皺與斷裂大陸漂移的證據應用電子計算機技術對大陸進行拼接：布拉德應用計算機對大西洋兩側大陸進行拼合，發(fā)現(xiàn)最佳方案并非海岸線而是海平面以下915米等深線，平均誤差小于一個經度。(圖5-1)地質構造帶對比：大西洋兩岸北美和北歐之間地質構造具有一致性，非洲與南美古生代和中、新生代造山帶易具有相似性，并且可以越過印度洋跟蹤至南極和澳大利亞。（圖5-2）古生物與冰川氣候證據：南半球各大陸找到的二疊紀爬行類等陸生生物有驚人的相似性；包括南極在內的各大陸拼合在一起，冰川的分布就變的容易理解了；此外古氣候的分帶性與現(xiàn)代氣候帶位置亦不協(xié)調，也是大陸漂移的有力證據。（圖5-3）古地磁極移軌跡：若將氣候帶亦不協(xié)調，也是大陸漂移的有力北美和歐洲拼合在一起，則這兩個大陸的極移曲線基本重合，說明大西洋的確曾經不存在，兩個大陸曾經相連在一起。（圖5-4）海底擴張海底擴張：作用是大洋巖石圈在洋中脊處裂開，地幔熾熱的巖漿從這里涌出，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的推擠，導致大洋海底不斷擴張。另一方面，在假設地球的體積和面積不變的情況下，大洋巖石圈也必然在大陸邊緣的海溝處沿著消減帶向大陸巖石圈之下俯沖，消亡于軟流圈中。實質是全球洋殼在不斷地循壞變化。

海底擴張說的證據：海底巖石年齡的分布即以年齡最新的大洋中脊為軸，向兩側呈對稱的分布，離中脊越遠越老。海底巖石年齡的計算方法：根據磁異常（圖5-5）與磁場倒轉記錄和根據海底擴張速度。海底擴張的發(fā)現(xiàn)，導致了板塊理論的出現(xiàn)。（圖5-6）板塊構造理論與板塊邊界根據板塊構造理論以及巖石圈板塊與相鄰板塊的相對運動方式，可確定以下三種類型的板塊邊界。離散型板塊邊界：所有大洋中脊都是本類型板塊邊界，兩側板塊沿著相反的方向運動，兩側以頻繁的線狀玄武巖漿上涌，拉張作用引起淺源地震和高速熱流為特征。會聚型板塊邊界：以太平洋東西兩岸的海溝俯沖帶為代表，以產生深源地震，形成褶皺山系，引起玄武質和安山質火山活動為特征。（圖5-7）轉換斷層型邊界：反映了巖石圈的不均勻斷裂。轉換斷層以陡崖為標志，具有水平位移的淺源地震特征，往往伴隨著板塊的分離和火山活動。（圖5-8）威爾遜旋回從板塊構造觀點出發(fā)，威爾遜將巖石圈從大陸破裂、裂谷出現(xiàn)到洋盆形成，再從洋盆俯沖、縮小到閉合的完整過程，劃分為六個階段：胚胎期、幼年期、成年期（圖5-9）、衰退期、殘余期、消亡期（圖5-10）。超級地幔柱學說目前地質學家主要根據已知的地幔對流描述板塊構造驅動的機制。（圖5-11——5-14）?板塊構造與地殼運動

造山帶：當兩個板塊發(fā)生聚合時，沿板塊邊緣分布的巨厚沉積地層就會受到擠壓而發(fā)生褶皺和斷裂，導致兩者之間原先存在的洋盆閉合和新生山脈隆升，同時伴隨發(fā)生巖漿侵入和巖石的變質作用，這種地質構造十分復雜的長條狀地帶稱為造山帶。（圖5-15）造山運動：山脈中的沉積巖層在地質歷史中形成于深海洋盆等復雜環(huán)境，后來發(fā)生強烈的褶皺、斷裂、巖漿侵入和變質作用，形成這些變形造山帶的運動稱為造山運動，普遍認為造山運動是巖石圈板塊碰撞或陸內俯沖的結果。燕山山脈的形成是晚中生代陸內造山帶的代表。造陸運動：一些地方過去曾經在海平面之下不斷接受沉積物充填并緩慢下沉，現(xiàn)在被抬升到海平面之上，這樣大規(guī)模的海陸變化稱為造陸運動，它實際上是地殼垂直升降運動的一種表現(xiàn)形式。褶皺和斷裂無論是板塊邊緣或板塊內部，都可以在地殼受到拉張或擠壓情況下發(fā)生一系列的褶皺和斷裂。發(fā)生褶皺和斷裂最強烈的地區(qū)就是造山帶。褶皺：根據巖層的傾斜方向和組合關系，在野外可以識別出背斜和向斜，統(tǒng)稱為褶皺?？煞譃閷ΨQ褶皺、非對稱褶皺、倒轉褶皺、平臥褶皺；在三維方向上分為穹隆和構造盆地。（圖5-16）斷裂：巖石受力發(fā)生變形，當外力增加超過一個臨界點時，一些巖層被揉皺，一些巖層發(fā)生斷裂。斷裂分為兩大類，節(jié)理和斷層。?巖漿作用與板塊構造巖漿：是一種熾熱的，具有極強活動力的熔融體。地球內部的溫壓條件與巖漿的形成有著明顯的關系。巖漿作用：地質學家把這種巖漿的形成（熔融）、運移和冷凝的整個過程中，巖漿自身的變化以及對周圍巖石影響的全部過程叫做巖漿作用，包括侵入作用（圖5-17）和火山作用。火山作用火山噴發(fā)是一種十分壯觀的地球內部能量-物質突然釋放事件。（圖5-18）火山噴發(fā)類型：包括中心式噴發(fā)和裂隙式噴發(fā)。中心式噴發(fā)：火山物質從中央火山口或火山管溢出，形成典型的火山錐構造，連續(xù)的熔巖流形成熔巖錐。裂隙式噴發(fā)：熔巖與火山碎屑都是從狹長的裂隙群中噴射而出的，它和中心式噴發(fā)不同，具有一個線性的熔漿源。玄武質的熔巖流從裂隙中流出，稱為溢流玄武巖?；鹕降目臻g分布地球上存在著500~600座活火山，大多數火山分布在板塊的邊緣。分離板塊邊緣的火山活動：全球大洋中脊裂谷體系是分離板塊的邊緣。。延伸長達8*10km,其斷裂一直延伸到地幔軟流圈。大量玄武巖漿從這里上升，溢出的玄武巖構成了規(guī)模巨大的洋脊、火山和海底玄武巖高地。會聚板塊邊緣的火山鏈：是由玄武巖和安山巖噴發(fā)形成的火山島孤帶。玄武巖來自俯沖板塊之下的軟流圈，而安山則可能是玄武質的洋殼和俯沖板塊攜帶的洋底含水沉積物俯沖到30-40KM深度時部分熔融的產物。大洋板塊內的火山：洋底除了活火山外，還有大量死活山，當新洋殼形成，火山就隨老洋殼帶到板塊內部成為死活山。他們有的是高聳出海面的洋島，有的已被風浪侵蝕夷平成為平頂火山錐有的因洋殼冷卻下沉，成為不同深度的海底山脈——海山。大陸板塊內的火山：往往與陸內裂谷關系密切。當深大斷裂切穿巖石圈時，玄武巖漿低速地溢出地表，沒有遭受硅鋁質陸殼的混染，這也可能標志著板塊分離萌發(fā)階段。?變質作用與板塊構造變質作用的因素：溫度、壓力、流體。變質作用的類型：區(qū)域變質作用、接觸變質作用、動力變質作用。區(qū)域變質作用：那些在地殼活動帶的深部地質過程，由于長期的高壓高溫條件使巖石發(fā)生廣泛變質的地質過程。接觸變質作用：高溫巖漿侵入圍巖引起的變質過程。動力變質作用：地殼運動產生的應力使巖石結構破壞和重結晶作用，主要發(fā)生在地殼強烈的構造變動帶，如斷裂帶、擠壓帶，因此動力變質往往成帶狀分布。變質作用與板塊構造：在板塊分離帶的大西洋中脊，上涌的玄武巖局部加熱作用，促使下滲的海水循環(huán)產生熱液，熱液使噴出的玄武巖發(fā)生淺變質作用；在板塊會聚帶，由板塊俯沖形成的熔融巖漿上升形成的侵入巖，使淺埋的沉積巖和火山巖發(fā)生變質。變質礦床：有些礦床是在變質作用過程中形成的，因變質作用成為有經濟價值的礦物，這類礦床成為變質礦床。?沉積作用與板塊構造沉積盆地與板塊構造地球外部地質營力和沉積作用沉積盆地與板塊構造地殼的分類：陸殼、洋殼、過渡殼。陸殼：由厚的花崗質巖石組成，地理上表現(xiàn)為平原、高原或巨大的山系，是陸殼板塊的地形反映。洋殼：由薄的玄武巖組成，三大洋的深海盆地及高聳的洋脊、洋島（海山）為典型景觀，是洋殼板塊的地形表現(xiàn)。過渡殼：由減薄的陸殼或增厚的洋殼組成，包括大陸邊緣的陸棚－陸波帶、弧后盆地和火山島弧等。沉積盆地：地球表面不同部位間的差異升降運動，導致出現(xiàn)不同深度的海洋和陸地上各種河湖平原、山間盆地等負地形，在地球外部地質營力（包括水流、風、冰川、生物作用）影響下是發(fā)生沉積作用的主要場所。沉積盆地的分類（圖5-19）：陸內盆地：位于大陸克拉通內部，包括凹陷、裂陷、裂谷和坳拉谷。被動大陸邊緣盆地：由陸架（正常淺海沉積）、陸波和陸?。崃鞒练e為主）組成。大洋盆地：由深海平原、中央海嶺、海山和海底高原組成，可以出現(xiàn)從深水放射蟲硅質沉積、泥質沉積、鈣質沉積到淺水碳酸鹽沉積不同類型。與消減構造背景有關的盆地：包括深海溝、火山弧弧前盆地和弧后盆地，出現(xiàn)大量火山－碎屑和深水源濁流沉積。與走滑構造背景有關的盆地：走滑盆地，一巖性橫向變化迅速為特征。與碰撞構造背景有關的盆地：包括殘余盆地、前陸盆地、山間盆地等，一出現(xiàn)向上變淺的濁流沉積、粗碎屑和陸上沉積為特征。地球外部地質營力和沉積作用地球外部的地質營力包括風力作用地面流水作用冰川作用湖泊作用海洋作用生物作用等。這些地質營力作用以不同的方式參加表生地質作用。按其先后順序，表生地質作用包括:風化作用剝蝕作用搬用作用沉積作用等。風化作用：在外部地質營力的作用下，通過物理的以及生物的各種因素，使巖石變成碎塊、砂、土和溶液的作用的過程。剝蝕作用：是風、水、冰川等地質外營力將巖石的風化產物剝落、刻蝕帶走的過程。搬運作用：風化作用和剝蝕作用的產物——碎石、砂、土、溶液，從被地表水流、地下水、海流、風、