板块构造及有关概念(讲稿).pdf

板块构造及有关概念I、板 块 构 造上世纪60年代中期，海底扩张说（即洋脊扩张一增生）取得了稳固的地位作为海底扩张说的自然引伸，1968年前后，地球科学家麦肯齐、摩根、勒皮雄和威尔逊等人又进一步提出了板块 构 造（plate tectonics）学说板块构造归纳了大陆漂移和海底扩张所取得的重要成果，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，从全球的统一角度，阐明了地球活动和演化的许多重大问题因此，板块构造的提出，被誉为是地球科学上的一场革命板块构造学说的基本思想是：1、固体地球上层在垂向上可划分为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；2、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 上作大规模的运动；3、板块内部是相对稳定的，板块的边缘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；4、板块之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一、板块的边界类型及板块的划分板块边界的存在是划分板块的依据板块的边界（包括附近地带）常常以具有强烈的地质构造活动性（包括岩浆活动、地震、变质作用及构造变形等）为特征。

随着海底扩张说的提出和验证，有关洋脊扩张、海沟俯冲和转换断层的概念越来越明确，这实际上已经揭示出了板块的边界类型从板块之间的相对运动方式来看,可 将 板块边界分 为3种基本类型L分 离 型（离散型、增生型、建设型）板块边界相当于大洋中脊轴部其两侧板块相背运动，板块受拉张而分离，软流圈物质上涌，冷凝成新的洋底岩石圈，并先后依次添加到两侧板块的后缘上（近板块中心者较老，愈远愈新，两侧板块对称）o故分离型边界也称为增生板块边界或建设型板块边界现代的分离边界，主要分布于大西洋中脊、印度洋中脊和东南太平洋中隆画大陆裂谷系具有与大洋中脊类似的特征，也属于分离型板块边界2.汇聚型板块边界相当于海沟（俯冲带）及板块碰撞带其两侧板块相向运动，在板块边界造成挤压、对冲或碰撞汇聚型边界是最复杂的板块边界，又可进一步划分为俯冲边界和碰撞边界2种亚型：（1）俯冲边界 相当于海沟或贝尼奥夫带，相邻的大洋与大陆板块（或大洋与大洋板块）相向运动由于大洋板块比大陆板块密度大、位置低，故一般总是大洋板块俯冲到大陆板块之下（也有大洋板块俯冲于大洋板块之下）现代的俯冲边界，主要分布于太平洋周缘及印度洋东北边缘沿这种边界大洋板块潜没消亡于地幔之中，故也称为消减带。

俯冲边界常见的有两类:岛弧-海沟型，主要见于西、北太平洋边缘，指大洋板块沿海沟俯冲于，与大陆以海盆（或弧后盆地）相隔的岛弧之F安第 斯 型（或 山 弧（也称陆缘弧）-海沟型），主要见于太平洋东南的南美大陆边缘，指大洋板块沿陆缘海沟俯冲于山弧之下以上两种通称B型俯冲，即洋壳向陆壳下（包括洋壳向洋壳下）俯冲；还有一种A型俯冲，是陆壳向陆壳下俯冲g：B型俯冲与A型俯冲，仰冲作用B型俯冲与A型俯冲是俯冲作用的两种基本类型二者主要是依据俯冲和仰冲板块的地壳类型而区分的B型俯冲B型 俯 冲（Binioff subduction）即大洋板块向大陆板块之下的俯冲，也可以是大洋板块向另一个大洋板块之下的俯冲由于该类俯冲总是沿贝尼奥夫带俯冲，而贝尼奥夫带又总是与海沟相伴随，海沟又是大洋板块俯冲潜没的场所，故该类俯冲就以美国地质学家H.Binioff姓氏的第一个字母“B”来 命 名（此人是“贝尼奥夫带”的提出者，因此又一说是“贝尼奥夫带”的第一个字母）B型俯冲，包括洋一陆 俯 冲（有边缘海和无边缘海）和洋一洋 俯 冲（下图）图5.15 B型 俑 冲 的 三 种 不 同 俯 冲 样 式 及 特殊 的 陆 一 陆 碰 撞 俯 冲（图 中 黑 三 角 表 示 佣 冲 方 向：N为 北：S为 南：E为 东：W为 西）典型的B型俯冲发育于太平洋东、西两岸。

图 5.1 6 全球B型和趣俯冲带分布图设=新生代;匕白垩纪;广侏罗纪A型俯冲A型 俯 冲(Ampferersubduction)是发生在大陆板块之间的俯冲，又称陆内俯冲或大陆俯冲、陆 一 陆 俯 冲(图5.17)用字母A 来命名，是为纪念阿尔卑斯山的著名研究家奥地利学者0.Ampferer(安普费若)之故,是他首先提出了阿尔卑斯山大陆地壳曾遭受过俯冲潜没的概念A 型俯冲是指，由于陆壳与其上地幔分离而向相邻的陆壳之下发生的俯冲工与强烈的挤压作用有关，因而常发育于造山带的前陆地区，即造山带与克拉通之间基 于 此,一些学者认为印度板块现已俯冲到欧亚板块之下，形成了喜马拉雅式碰撞构造(Himalayam collsion tectonics)图 5.1 7 扬子板块在华北地块之下的陆一陆俯冲A型俯冲一般不造成火山活动，地震亦多系浅源地震，但热流值很高由于A型俯冲常形成多层板片状的逆冲推覆构造（有人称簿皮构造），加厚了陆壳厚度，形成了高耸的山脉仰冲作用与俯冲作用相对应的是仰冲 作 用（注意，它并非指俯冲带中仰冲盘相对运动的那种仰冲），是指洋壳板片上冲到过渡型地壳（洋壳与陆壳过渡类型，如岛弧）或陆壳之上的过程，如阿曼的塞舌尔、巴布亚新几内亚的巴布亚、意大利的北亚平宁、我国喜马拉雅西部的琼巴等地的蛇绿岩推覆体,即是由洋壳向陆壳的仰冲作用而移置定位的。

2）碰撞边界 又称地缝合线，是指两个大陆板块之间的碰撞带或焊接线当大洋板块向大陆板块不断俯冲时，大洋板块可逐渐消耗殆尽，最后位于大洋后面的大陆与大陆板块之间发生碰撞并焊接成为一体，从而形成高耸的山脉并伴随有强烈的构造变形、岩浆活动以及区域变质作用现代板块碰撞带的典型例子是阿尔卑 斯-喜马拉雅山构造带,其中喜马拉雅山部分的碰撞边界沿印度河一雅鲁藏布江分布，称印度河-雅鲁藏布江缝合线，它是印度板块与欧亚板块的碰撞边界（有新的不同看法一认为在班公湖一东巧一怒江一线）3.平 错 型（剪切、走滑型）板块边界相当于转换断层，其两侧板块相互剪切滑动,既没有板块的生长，也没有板块的消亡它一般分布在大洋中，但也可以在大陆上出现,如美国西部的圣安德烈斯断层，就是一条有名的从大陆上通过的转换断层上述几类板块边界在全球的分布及其相互连接，勾画出全球岩石圈板块的轮廓1 9 6 8年法国地球物理学家勒皮雄（X.L e P ic h o n）将全球岩石圈划分为6大板块：欧亚板块、非洲板块、印度板块（或称大洋洲板块、印度-澳大利亚板块）、太平洋板块、美洲板块和南极洲板块此后，在上述6大板块的基础上，人们将原来的美洲板块进一步划分为南美板块、北美板块及两者之间的加勒比板块；在原来的太平洋板块西侧划分出菲律宾板块；在非洲板块东北部划分出阿拉伯板块；在东太平洋中隆以东与秘鲁一智利海沟及中美洲之间（原属南极洲板块）划分出纳兹卡板块和可可板块。

这样，原来的6大板块便增至1 3个板块大板块一般既包括陆地，也包括海洋如北美板块和南美板块除北美洲和南美洲大陆外,还包括大西洋中央裂谷（中脊）以西的半个大西洋；而大西洋中央裂谷以东的一半则分属于非洲板块和欧亚板块；太平洋板块基本上是海域，但也包括北美西部圣安德烈斯转换断层以西的陆地因 此（总之），海陆的交界，即海岸线对于板块的划分没有任何意义全球各板块之间的相对运动和板块边界的分离、走滑、俯冲与碰撞等作用构成了地球动力系统的基本格局二、板块构造与地质作用（-）板块构造与岩浆作用岩浆作用分侵入作用和喷出作用喷出作用是侵入作用进一步发展到地表的结 果（注意：同期岩浆形成的喷出岩，相对而言老于侵入岩）现代活火山已知共 有5 2 3座（其 中4 5 5座在陆地上，6 8座位于海底），而死火山则多得无法统计这些火山在地理位置上，呈狭长的火山带分布，主要集中在以下3个带：（1）环太平洋火山带集中分布于太平洋西缘（日本、琉球群岛、菲律宾）和北缘的岛弧及东缘的沿岸山脉，占世界活火山的3/5,火山活动频繁而强烈，素 有“火环”之称2）阿尔卑斯（地中海）-喜马拉雅-印度尼西亚火山带 此带横贯欧亚大陆南部，向西延入大西洋中脊，东南端与环太平洋火山带相接，有活火山百余座，占世界活火山的1/5。

3）大洋中脊及大陆裂谷火山带主要包括太平洋、印度洋、大西洋洋中脊及红海、东非裂谷带等分析上述3个火山带与板块边界的关系其结论就是,岩浆活动的空间分布主要集中在板块的边界附近不仅如此，板块的边界活动还控制着岩浆的成分、来源及岩浆活动成因机制等特征1、在分离型板块边界的大洋中脊，主要为基性的岩浆活动，出现大规模的裂隙式火山喷溢，熔岩溢出的方式主要为平 静 式（如冰岛拉基火山）大洋中脊实际上是全球最大的火山活动带，沿中脊轴部到处都可以见到新鲜的火山岩，近年来沿中脊轴带采得的大量火山岩的同位素年龄一般不超出第四纪洋中脊岩浆的起源位于轴带下方的地幔软流圈中由于中脊轴部的拉张作用，导致其下压力降低，从而使物质的熔点降低，超基性的软流圈物质分熔出基性的玄武质岩浆,在压力梯度的驱动下沿中脊轴部裂隙上涌部分岩浆溢出海底，形成枕状熔岩,构成洋壳第二层:另一部分岩浆未到过地表，以基性岩墙或岩体的形式冷凝成洋壳的第三层在大陆裂谷系发生的岩浆活动具有与大洋中脊类似的特征2、汇聚型板块边界包括俯冲边界和碰撞边界两种情况，实际上碰撞边界是俯冲边界进一步发展的结果俯冲板块边界的岩浆活动以中、酸性为主，也有部分基性活动，其中以中性活动为典型代表。

这里.的岩浆活动均发育于海沟轴部靠大陆或岛弧一侧环太平洋火山带正是这种俯冲边界附近的火山活动，其火山活动以中、酸性特别是中性安山岩类为主，多为中心式喷发，且因岩浆粘度较大、富含挥发分常表现出强烈爆发性质俯冲地区岩浆的起源一般较深（？不比洋中脊岩浆耒源深），大多为幔源和壳幔混源（应以后者为主），且与板块的俯冲活动紧密相关其形成机理是：A、当大洋板块向大陆板块之下俯冲到一定深度（一 般8 0 k m）之下时一，由于地热增温、板块俯冲的摩擦增温及压力的增高，使原来洋壳中的含水矿物（如蛇纹石、角闪石及沉积物等）发生大量的脱水，这种热液水降低了岩石熔点的温度，使得原来的洋壳发生部分熔融，分异出富硅、铝 和 碱（K、N a、C a）的岩浆,这种岩浆由于质轻、体积膨胀和富含挥发分面上升其在向上的运移过程中，还会进一步同化围岩，最终到达地壳上部形成以中性为主的岩浆活动B、当大洋板块俯冲完毕、大陆与大陆发生碰撞时（即碰撞边界），岩浆活动的特征又发生了明显变化这时期主要为酸性的岩浆活动，岩浆来源主要是地壳本身的局部重熔（?不单是此，还有俯冲时期保存下耒的）其成因大多是由于强烈的碰撞与聚敛作用，使岩石强烈变形、岩 块（或岩片）大量冲断推覆，在机械剪切热、地热及流体等因素的联合作用下地壳发生局部重熔而形成。

板块构造的岩浆岩分类表:g:板块构造中的岩浆组合K东北地质科技情报U亚洲板块构造译文专辑1982增刊 原作K.C.Condie 张允平译苏养正校板块背景板块边缘板块内部会聚边界（俯冲带）离散边界（大洋中脊）大洋板块大陆7板块边缘海盆地大洋盆地裂谷体系克拉通区I.I J石浆系列钙碱性系列拉斑玄武岩系列（低钾）拉斑玄武岩系列（低钾）碱性系列、拉斑玄武岩系列拉斑玄武岩系列、碱性系列碱性系列岛弧拉斑玄武LU石亚系列钙碱性亚系列橄榄安粗UUY f亚系列低钾高钾板内组合边 缘 海 盆 地为低钾拉斑玄武岩（H artetal 1972）,其组分与中脊拉斑玄武岩难以区别表明边缘海盆地是第二个扩张中心的结果中脊拉斑玄武岩同样在这些扩张中心喷出大洋盆地1、喷出岩体积远小于中脊扩张带，主要由众多火山群岛和洋底的海山来体现，通常有两种基本产状一一火山链和单个火山2、喷发岩是拉斑玄武岩或碱性玄武岩(或两者都有)3、火山岩不同于中脊火山岩,主要由玻质碎屑岩组成，由破碎的火山玻璃和岩枕碎块组成的火山碎屑物沉积(B o r a t t i 1 9 6 7),说 岛-一海山岩浆的粘度明显的大于小脊岩浆所以它们在喷入海水中时、常常很容易破碎。