第五章 巖石圈板塊運(yùn)動

第五章巖石圈板塊運(yùn)動第1頁，共57頁，2023年，2月20日，星期三各班室內(nèi)實(shí)習(xí)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(diǎn)：主樓524第2頁，共57頁，2023年，2月20日，星期三第五章全球板塊構(gòu)造第3頁，共57頁，2023年，2月20日，星期三主要內(nèi)容第一節(jié)大陸漂移學(xué)說第二節(jié)海底擴(kuò)張第三節(jié)巖石圈板塊構(gòu)造學(xué)說第4頁，共57頁，2023年，2月20日，星期三第一節(jié)大陸漂移學(xué)說大陸漂移學(xué)說起源于20世紀(jì)初，由德國氣象學(xué)家魏格納提出，他認(rèn)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(jù)1：大陸形狀相似證據(jù)2：古生物證據(jù)證據(jù)3：古氣候證據(jù)證據(jù)4：地質(zhì)構(gòu)造證據(jù)證據(jù)5：古地磁證據(jù)第5頁，共57頁，2023年，2月20日，星期三證據(jù)1：大陸形狀的可拼合性大西洋兩側(cè)擬合而成的大陸第6頁，共57頁，2023年，2月20日，星期三2億年前的Pangea第7頁，共57頁，2023年，2月20日，星期三證據(jù)2古生物學(xué)證據(jù)

淡水爬行生物中龍，在南非和南美的P地層中均有發(fā)現(xiàn)，證明兩個大陸在P時相連第8頁，共57頁，2023年，2月20日，星期三中龍犬頜獸水龍獸舌羊齒第9頁，共57頁，2023年，2月20日，星期三證據(jù)3：古氣候——古冰川分布晚古生代南半球各大陸冰川分布現(xiàn)在看來毫無規(guī)律，但若把各大洲包括南極在內(nèi)的大陸拼合在一起，則冰川的分布就不難理解了。第10頁，共57頁，2023年，2月20日，星期三證據(jù)3古氣候——石炭紀(jì)的古氣候石炭紀(jì)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(nèi)。第11頁，共57頁，2023年，2月20日，星期三第12頁，共57頁，2023年，2月20日，星期三非洲和南美一些構(gòu)造帶的對應(yīng)證據(jù)4地質(zhì)構(gòu)造方面的證據(jù)第13頁，共57頁，2023年，2月20日，星期三大西洋兩岸的褶皺帶的對應(yīng)關(guān)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，共57頁，2023年，2月20日，星期三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，共57頁，2023年，2月20日，星期三第16頁，共57頁，2023年，2月20日，星期三大陸漂移假說曾轟動一時，但由于魏格納當(dāng)時認(rèn)為“硅鋁質(zhì)的大陸漂移在硅鎂質(zhì)的洋殼之上”，這一大陸漂移機(jī)制因?yàn)榕c地球物理資料不符，遭到了強(qiáng)烈的反對與抨擊，在被嘲笑為魏格納的“狂想曲”后，至20世紀(jì)30年代后幾乎消聲匿跡。第17頁，共57頁，2023年，2月20日，星期三第二節(jié)海底擴(kuò)張學(xué)說海底擴(kuò)張學(xué)說是在古地磁研究及海底磁力測量、海底地形與地質(zhì)調(diào)查等基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。一、古地磁及磁極性反轉(zhuǎn)二、海底擴(kuò)張學(xué)說的證據(jù)及機(jī)制第18頁，共57頁，2023年，2月20日，星期三一、古地磁和極性反轉(zhuǎn)簡介1、古地磁簡介（1）巖石的剩磁與塊體的運(yùn)動巖石形成時會受到地球磁場的磁化會形成與當(dāng)時、當(dāng)?shù)氐厍虼艌龇较颍ù牌?、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(guān)。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(zhuǎn)和漂移，也會帶著該巖石中保存的剩磁一起運(yùn)動，因而會出現(xiàn)剩磁的偏角不為零且傾角與巖石現(xiàn)在所處緯度不相關(guān)的現(xiàn)象。因此，通過測量巖石中剩磁的傾角和偏角，可以計(jì)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(zhuǎn)和漂移。第19頁，共57頁，2023年，2月20日，星期三（2）視極移曲線由巖石中剩磁的偏角、傾角計(jì)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(yīng)該是重合的。古地磁研究資料再次令人信服地證實(shí)了大陸漂移學(xué)說，使該學(xué)說在20世紀(jì)50－60年代再度興起。第20頁，共57頁，2023年，2月20日，星期三大量的資料表明，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(jīng)不存在，兩個大陸曾經(jīng)是相連接在一起的。歐洲和北美視極移曲線第21頁，共57頁，2023年，2月20日，星期三印度板塊的北移古地磁測定第22頁，共57頁，2023年，2月20日，星期三聯(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，共57頁，2023年，2月20日，星期三T3PangeaJK聯(lián)合古大陸的解體第24頁，共57頁，2023年，2月20日，星期三推測2.5億年后的地球洋陸分布???第25頁，共57頁，2023年，2月20日，星期三2.磁極反轉(zhuǎn)簡介上個世紀(jì)50年代以來的古地磁研究證實(shí)地質(zhì)歷史時期地球磁場的曾發(fā)生了多次倒轉(zhuǎn)。地質(zhì)歷史時期的磁極反轉(zhuǎn)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，共57頁，2023年，2月20日，星期三晚

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表第27頁，共57頁，2023年，2月20日，星期三二、海底擴(kuò)張學(xué)說及其證據(jù)（1）海底擴(kuò)張學(xué)說20世紀(jì)60年代初，借助于豐富的海底調(diào)查資料和古地磁學(xué)證據(jù)，赫斯和迪茨幾乎同時提出了一個類似的觀點(diǎn)——大洋底部在洋中脊處裂開，地幔巖漿從這里涌出，冷卻固結(jié)成新的大洋巖石圈，并把先期形成的巖石向兩側(cè)對稱地推擠，導(dǎo)致大洋海底不斷擴(kuò)張。另一方面，擴(kuò)張的大洋巖石圈在到達(dá)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(gòu)成一個完整的循環(huán)。這就是被稱作地質(zhì)史詩的海底擴(kuò)張。第28頁，共57頁，2023年，2月20日，星期三大西洋海底擴(kuò)張第29頁，共57頁，2023年，2月20日，星期三證據(jù)1：海底磁異常條帶第30頁，共57頁，2023年，2月20日，星期三證據(jù)2洋中脊兩側(cè)巖石的年齡第31頁，共57頁，2023年，2月20日，星期三證據(jù)3轉(zhuǎn)換斷層因海底擴(kuò)張引起的，切穿洋中脊的一種大規(guī)模的特殊斷層第32頁，共57頁，2023年，2月20日，星期三轉(zhuǎn)換斷層與平移斷層的區(qū)別第33頁，共57頁，2023年，2月20日，星期三地震和轉(zhuǎn)換斷層第34頁，共57頁，2023年，2月20日，星期三海底擴(kuò)張的機(jī)制－－地幔對流第35頁，共57頁，2023年，2月20日，星期三第三節(jié)巖石圈板塊構(gòu)造學(xué)說一、板塊構(gòu)造學(xué)說的基本思想二、板塊邊界類型三、板塊構(gòu)造與地質(zhì)作用的關(guān)系四、板塊構(gòu)造學(xué)說存在的主要問題第36頁，共57頁，2023年，2月20日，星期三一、板塊構(gòu)造學(xué)說的基本思想

對大陸漂移和海底擴(kuò)張現(xiàn)象的認(rèn)可，最終導(dǎo)致了廿十世紀(jì)最重要的自然科學(xué)發(fā)現(xiàn)之一——板塊構(gòu)造學(xué)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(yùn)動，驅(qū)動力來自地幔物質(zhì)的對流。板塊內(nèi)部相對穩(wěn)定，邊界則活動，是巖漿、地震、構(gòu)造活動及變質(zhì)作用的主要場所。板塊運(yùn)動以水平運(yùn)動為主，位移可達(dá)幾千公里。第37頁，共57頁，2023年，2月20日，星期三根據(jù)地質(zhì)學(xué)、地球物理學(xué)和地球化學(xué)的證據(jù)，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，共57頁，2023年，2月20日，星期三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，共57頁，2023年，2月20日，星期三二、板塊邊界類型根據(jù)板塊的相對運(yùn)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(shè)性、生長性邊界。即兩側(cè)板塊沿著相反的方向運(yùn)動，地幔對流物質(zhì)不斷沿邊界涌出并添加到兩側(cè)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，共57頁，2023年，2月20日，星期三稱破壞性邊界，邊界兩側(cè)的板塊相對運(yùn)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(jìn)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(gòu)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，共57頁，2023年，2月20日，星期三島弧－海溝型邊界第42頁，共57頁，2023年，2月20日，星期三地縫合線地縫合線——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(biāo)志。地縫合線本身是巨大而復(fù)雜的超巖石圈深裂帶，其兩側(cè)地塊的地質(zhì)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(zhì)帶等特殊的地質(zhì)記錄。第43頁，共57頁，2023年，2月20日，星期三匯聚型板塊邊界第44頁，共57頁，2023年，2月20日，星期三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(cè)板塊也沒有褶皺變形。相當(dāng)于轉(zhuǎn)換斷層，主要分布于大洋內(nèi)，也可在大陸上出現(xiàn)，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，共57頁，2023年，2月20日，星期三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，共57頁，2023年，2月20日，星期三匯聚邊界離散邊界轉(zhuǎn)換邊界第47頁，共57頁，2023年，2月20日，星期三離散型板塊邊界和會聚型板塊邊界的運(yùn)動速率(單位：mm/yr)第48頁，共57頁，2023年，2月20日，星期三板塊邊界處是地震、構(gòu)造活動、巖漿作用、變質(zhì)作用與造山運(yùn)動的方要集中地，同時與地表作用關(guān)系緊密。三、板塊構(gòu)造與地質(zhì)作用的關(guān)系第49頁，共57頁，2023年，2月20日，星期三板塊構(gòu)造與沉積作用大陸巖石圈大洋巖石圈大陸巖石圈第50頁，共57頁，2023年，2月20日，星期三板塊構(gòu)造與地震第51頁，共57頁，2023年，2月20日，星期三Benioff帶第52頁，共57頁，2023年，2月20日，星期三板塊構(gòu)造與巖漿作用第53頁，共57頁，2023年，2月20日，星期三板塊構(gòu)造與變質(zhì)作用第54頁，共57頁，2023年，2月20日，星期三板塊構(gòu)造與成礦作用第55頁，共57頁，2023年，2月20日，星期三

板塊驅(qū)動機(jī)制問題：地幔對流很難實(shí)現(xiàn)，要實(shí)現(xiàn)一次對流至少要10億年時間，這與海底擴(kuò)張速度不符。關(guān)于海溝沉積物變形的問題：洋殼向海溝俯沖時應(yīng)有洋殼物質(zhì)帶到俯沖帶并發(fā)生褶皺，而現(xiàn)今海溝處不但沉積物很少，而且沒有任何變形