板块构造学说的建立和核心思想

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转换断层型边界 此类边界既不产生也不削减岩石圈,使洋中脊发 生水平错位。以水平错位产生浅源地震,伴随板块 的分离和火山活动为特征
离散板块边界(divergent plate boundary)
大洋中脊轴部,当两个板块相背运动时,板块边界受 到拉张而分离,岩石圈深部和软流圈的熔融物质上涌, 并逐渐冷凝形成新的大洋岩石圈。这种情况下的相邻 板块的边界称为离散边界。
- 大洋岩石圈在洋中脊处裂开,地 幔炽热的岩浆从这里涌出,冷却 固结成新的大洋岩石圈,并把先 期形成的岩石向两侧对称地推挤 ,导致大洋海底不断地扩张。
海底扩张理论
-在假设地球的体积和面积不变的情 况下,大洋岩石圈也必然在大陆边 缘的海沟处沿着削减带向大陆岩石 圈之下俯冲,消亡于软流圈中。
证据1、全球大洋中脊及中央裂谷系的发现
高斯正向
332万年前
吉尔伯特反向
海底地磁条带形成模块图
吉尔伯特反向 高斯正向 松山反向
布容正向
对称分布的海底地磁条带
老洋壳-----------新 洋脊 新---------------------老洋壳
冰岛西南方向大 西洋中脊实测海 底地磁条带(引 自Heirtzler et al., 1996)
由于有大量玄武岩浆喷发,频繁的浅源地震及断裂活 动,因此也称洋脊扩张带,或称增生型边界 (accreting plate boundary)。
不同形式的聚敛边界
B型俯冲 大洋岩石圈板块相对于大陆岩石圈板块的汇聚运 动,密度较大的大洋板块俯冲于密度较小的大陆 板块之下,使大洋岩石圈在俯冲带不断消亡 相邻的大洋板块和大陆板块之间的边界称为俯冲 型边界(subduction boundary)
洋底在洋脊裂谷带形成,接受分裂,并不断 向两侧扩张,同时老的洋底在海沟处潜没消 减,因而洋底不断更新。
洋底扩张是由于刚性的岩石圈块体驮在软流 圈上运动的结果,运动的驱动力是地幔物质 的热对流。洋脊轴部是对流圈的上升处,海 沟是对流圈的下降处。
第三节 板块构造理论
1968年前后,麦肯齐 、摩根、X.LePechon 、J.T.Willson等
20世纪50年代晚期发现了纵贯世界大洋洋底的大洋中 脊和裂谷体系。
洋脊是绵延全球 各大洋底的巨大 山脉,它们相互 连接,延伸总长 度达64000km, 宽1000-4000km, 高2000-4000m
大西洋洋中脊(mid-Atlantic ridge):对称式、 平分大西洋; 太平洋洋脊(Pacific rise): 又称太平洋洋隆, 洋脊偏于东侧; 印度洋洋脊:洋脊呈倒Y字型,位于中央。
3、由极地向赤道方向运动 (离极力):印度原位于 南极大陆附近,向北漂移 与欧亚大陆相接,发生碰 撞挤压,形成喜马拉雅山 脉。
存在的问题--1928年召开学术年会被否认
1、证据不足:除了地形、构造带、古生物、古冰川的 证据外,缺乏定量的重力、地磁、地震波、大地测量 等方面的资料. 2、刚性的花岗岩层不可能在刚性的玄武岩层上飘移.
海沟
20世纪50年代,美国人贝尼奥夫 (H.Benioff, 1968)首先发现天然地震的震源深度与在海 沟—岛弧系有密切的关系,呈有规律的变化: 从大洋方向向大陆边缘附近地震分布依次为浅 源地震、中源地震和深源地震。震源可排列成 一条由海沟向大陆方向深处的倾斜带,也称贝 尼奥夫地震带。该带的倾角一般为45°,可在 15°-60°之间变化。
陆壳
TF
陆壳 造山带CB
( a ) 板块离散运动及其边界示意剖面
( b ) 板块俯冲运动和转换运动及其边界示意剖面 ( c ) 板块碰撞运动及其边界示意剖面
五、两种类型的大陆边缘
1、主动大陆边缘(active continental margin)
它是板块俯冲作用发生的场所。通常是大洋板块俯 冲于大陆板块或大洋板块之下。其突出的构造标志 是伴有强烈的地震活动和岩浆、变质作用,及在凹 侧产生海沟—岛弧、贝尼奥夫带。主动大陆边缘最 重要的地貌特征是发育有弧沟系(trench-arc), 即海沟及与海沟共生的岛弧或山弧。如苏门答腊— 爪哇构造带是由于印度洋板块向北西方向的俯冲作 用,形成爪哇海沟、明打威火山弧等。
南极洲板块
★以大洋为主: 菲律宾板块 太平洋板块
印度—澳大利亚板块 加勒比板块 纳兹卡板块 可可斯板块
ACM
TF
印度—澳大利亚板块 索马里板块 PCM
ACM SB
PCM PCM
东非裂谷 TF
ACM SB
北美板块
北美板块 PCM
TF 加勒比板块
南美板块 南美板块
PCM
TF 阿拉伯板块
非非洲洲板板块 块
(May, 1971; Ernst and Buchan, 2001)
一、大陆漂移(Continental drift )
泛大陆(潘吉亚大陆)
ຫໍສະໝຸດ Baidu
假设在约2 亿年前,地 球存在着一 个超级大陆 (supercon tinent), 称联合古陆 或泛大陆 (Pangaea)
从侏罗纪开始,联合古陆 分裂开来并各自漂移,现 今各大洋和大陆都是经过 大陆漂移后形成的。 而且还认为北大西洋的张 开是近几百万年内完成的。
泛大陆(潘吉亚大陆)
劳亚大陆
(450-200 Ma)
(600-200 Ma
特提斯海—古地中海
冈瓦纳大陆
休斯( Suess)
成因机制解释
1、大陆地壳在大洋地壳上漂浮和移动;
2、大陆向西漂移:太阳、月球的引力产生的潮汐摩擦 阻力,使地球自转速度减缓,发生向西的拖曳作用. 美洲大陆受到较强的向西的拖曳力,落后于欧洲与非 洲的运动,形成大西洋.
DB
欧欧亚板亚块 板块
CB
CB
CB
SB DB
DB
TF
SB
PCM
CB
ACM
TF TF DB
PCM 南南极极洲洲板块板块
SB
TF ACM
北美板块
菲律宾板块
TF
可可斯板块
ACM
SB 太平太洋平洋板板块块
TF
TF SB
纳兹卡板块 TF
DB
陆壳 PCM 洋壳DB洋壳 PCM 陆壳
陆壳
ACMS洋B壳 TF ACM
大西洋2.25cm/a;印度洋2.2cm/a;太平洋4.9cm/a
证据3:转换断层(transform fault):由加拿大学 者Wilson于1965年提出。
转换断层模型
f c
证据4、海沟及贝尼奥夫地震带
海沟是位于洋底 边缘的一种狭长 凹地,水深常超 过6000米,横剖 面为不对称的V 字型,有沉积物, 但是厚度不等。
板块构造学说:伟大的地学革命! 65-68年理 论成熟。强调板块构造运动以水平位移为主 导,有突出贡献的人物:国际级的赫斯和迪 茨、Wilson, 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.
一、大陆漂移( continental drift) 二、海底扩张( seafloor spreading) 三、全球板块构造( globe plate tectonics)
北大西洋两侧 山链的相似性
证据3:动、植物 群的相似性。分布 在冈瓦纳大陆的兽 孔目爬行动物群和 舌羊齿植物群 (250-200Ma前) 是可以对比的。
爬行动物—中龙
证据4:南半球各大陆石炭—二叠纪冰川的分布
南半球各大陆石炭—二叠纪冰川的分布
南半球各大陆 石炭—二叠纪
冰川的分布
(300Ma)
大西洋洋底,洋脊扩张
印 度 洋 海 底

洋中脊:洋中脊的横

截面呈平缓的等腰

三角型,两侧呈地垒

状隆起,中间呈地堑

状陷落(裂谷)。
洋脊处沉积物最薄;
裂谷带为火山岩,缺
失海洋沉积物。洋脊
是火山喷发带, 因此
也是高热流带。
洋脊也是地震带,特
点是震级低、震源浅、
地震频繁。
证据2:沉积物的分布特征
第一节 大陆漂移( continental drift)
假设在约2亿年前,地球 存在着一个超级大陆 (supercontinent), 称联合古陆或泛大陆 (Pangaea)
大陆漂移
★德国,Alfred Wegener(1915)
Mantle plume
The reconstructed giant radiating dyke swarm is the tectonic marks of the early Cretaceous breakup of supercontinent related to mantle plume
他们归纳了大陆漂移和海底扩张 所取得的成果,并及时地吸取了 当时对地球上部层圈—岩石圈和 软流圈所获得的新认识,从全球 统一的角度,提出了板块构造学 说,阐明了地球活动和演化的许 多重大问题。
一、板块构造学说的核心思想
固体地球上层在垂向上可划分出物理性质显著不同 的两个圈层,即上部的刚性岩石圈和下垫的塑性软流 圈;刚性的岩石圈在侧向上可划分为若干大小不一的 板块,它们漂浮在塑性较强的软流圈上作大规模的水 平运动,板块(plate)内部是相对稳定的,板块的边 界则由于相邻板块的相互作用而成为构造活动性强 烈的地带;板块间的相互作用从根本上控制着各种 地质作用的过程,同时也决定了全球岩石圈运动和 演化的基本格局。
沉积物从洋脊向两侧从无到有、从薄到厚;沉积 层序由少到多;中间新,两边老,最老沉积物年 龄不老于170Ma。
北太平洋海底岩石年龄分布图
证据3:海底地磁条带
旋转轴 磁北极
磁南极
地磁场转向:
地质历史时期 地磁极的南北 极在不断交替 变化.
现在-69万年
布容正向
69万年-243万年
松山反向
为242万年-332万年
也称活动边缘、太平洋型边缘或聚敛型大陆边缘。
ACM
TF
印度—澳大利亚板块 索马里板块 PCM
ACM SB
PCM PCM
东非裂谷 TF
ACM SB
北美板块
北美板块 PCM
TF 加勒比板块
南美板块 南美板块
PCM
TF 阿拉伯板块
非非洲洲板板块 块
3、潮汐摩擦力和离极力太小,不足以引起大陆漂移.
“不论在过去和现在,形成大陆漂移的动力问题一 直处在游移不定的状态中,也不可能得出一个满 足各个细节的完整答案.”
第二节、海底扩张理论(seafloor spreading )
★H.H.Hess(1962)和 R.Dietz(1961)同时 提出海底扩张的观点
证据1:大西洋两岸大陆地形的相似性 在900米深的大陆坡处拟合
以大陆架边缘为界(而 非海岸线)进行拟合
黑色区为重叠部分;点线 区为拟合的被淹部分;空 白区为拟合的间隙.
证据2:现代南大西洋两岸被截断的地质构造带的分布
深色块状反映前寒武早期的地盾;线条带状反映前寒武晚期的年 青造山带(据P.M.Hurley, The confirmation of continental drift,Scientific American,vol.218, 1968)
A型俯冲 两个大陆岩石圈板块发生相对汇聚运动,并在汇聚 运动中发生碰撞形成造山带,而碰撞造山的表现也 可以是一个大陆板块俯冲与另一个大陆板块之下 相邻的两大陆板块之间的边界称为碰撞型边界 (collision boundary)。
四、岩石圈板块的划分
★以大陆为主: 北美板块 欧亚板块 南美板块 非洲板块 阿拉伯板块
贝尼奥夫带的意义:说明沿大陆边缘的海沟,存在着 倾向大陆的正在活动着的巨型断裂带,洋壳在此带俯 冲、下插到大陆岩石圈下。现在认为贝尼奥夫带就是 一个洋壳的削减带,是大洋与大陆岩石圈的聚敛带!
证据5:海底火山岛链的分布
古新世 始新世
海底扩张成因机制
Holmes 霍尔姆斯的地幔对流说
海底扩张示意图
第九章 海底扩张与板块构造
研究全球性地壳运动的学问称Tectonism。包括沉积作 用、 岩浆活动、变质作用、构造变形、成矿规律等-大地构造。
槽台学说(30-60年代统治全球地学理论):
1857年美国丹纳Dana、霍尔Hall在研究阿 帕拉契山时提出的.
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(Platform) 二个主要构造单元.
二、板块运动的方式
岩石圈板块主要的、主导的运动形式是水平运动; 水平运动可以导致地壳发生垂向运动;
水平运动的三种端元运动方式 离散运动 聚敛运动 走滑运动
三、板块边界
离散型板块边界 板块两侧沿着相反的方向运动。所有大洋中脊都是 这类板块边界
聚敛型板块边界 板块两侧沿着相向的方向运动。以太平洋东西两岸 的海沟俯冲带为代表,以产生深源地震,褶皱山系, 引起火山活动特征
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