第15章岩石圈板块构造理论.ppt

第十五章 岩石圈板块 构造理论,本章内容： 1、大陆漂移学说，大陆漂移的证据 2、古地磁和海底扩张的理论 3、板块构造的概念，板块的边界类型 4、板块运动及其驱动力 5、板块构造与内力地质作用的关系,第一节 大陆漂移学说,1569年，荷兰人墨卡托以“墨卡托投影法”为基础绘制了第一张世界地图坤舆万国全图 绘制于明万历三十五年（1608年） 原图为意大利耶稣会士利玛窦所绘,,全球完整的世界地图绘制出来以后，人们开始对地球表面各大陆的运动情况产生兴趣 1915年，德国气象学家魏格纳（Alfred Wegener)出版了《海陆的起源》一书，全面系统地论述了他的大陆漂移思想德国气象学家魏格纳（Alfred Lothar Wegener），1880年11月1日生于柏林，1930年11月在格陵兰考察冰原时遭遇暴风雪而遇难，享年50岁他的事迹被编为小学四年级语文课文作者： 魏格纳 出版社： 北京大学出版社 译者： 李旭旦 出版日期：2006-11-15,课下作业：请借阅或下载《海陆的起源》进行阅读观点：,古生代石炭纪以前（约3亿年前）存在一个超级大陆——联合古陆或泛大陆（ pangaea，潘加亚，或译作盘古)。

从侏罗纪晚期开始，联合古陆分裂开来，并开始各自漂移，现今的各大洋和大陆都是经过大陆漂移后形成的 魏格纳认为北大西洋的张开是近几百万年内完成的一、大陆漂移的证据,1、地理学证据——大陆的拼合 大西洋两侧的大陆轮廓具有惊人的嵌合性2、古生物证据,——相同的生物种是不可能在相隔遥远的两个地区分别独立地形成，它们必定起源于某一地区，然后直接或间接地通过第三地区传播到另一个地区 在大西洋两侧的大陆上有许多相同的生物化石 （1）舌羊齿植物化石 （2）爬行动物化石——水龙兽——分布在南美洲、南极洲、非洲南部、亚洲等大陆上舌羊齿,水龙兽,动植物化石在全球的分布情况,Antarctica,3、地质构造方面的证据——许多地质构造在非洲大陆的海岸上突然中断，而在美洲大陆上又重新出现 4、冰川证据——晚古生代时期，在南半球各大陆上普遍发生过冰川作用根据冰川的方向判断，南美、印度和澳大利亚的冰川中心均位于南非 5、古气候证据——南极洲有大量的煤炭沉积，说明南极洲不可能一直是今天的冰川气候，相反，南极洲曾一度位于植物繁茂的热带或温带地区第二节 古地磁和海底扩张,一、地磁场的基本特征 地磁场——近似于磁偶极子的磁场。

磁北极为磁偶极子的S极，磁南极为磁偶极子的N极磁极与地理两极并不重合地磁场的要素： 磁场强度(magnetic field intensity)——地 磁场中任何一点的磁力大小 磁偏角（magnetic declination)——磁子午线与地理子午线的夹角 磁倾角(magnetic inclination or dip)——总磁场强度方向与水平面的交角明史·天文志记录磁偏角,指南针，术人用以定南北，辨方正位咸取则焉然针非指正子午，曩云多偏丙午之间以法考之，各地不同在京师则偏东五度四十分若凭以造晷，冬至午正先天一刻四十四分有奇，夏至午正先天五十一分有奇 ( 先天：正午时，指南针指南而偏东这里偏东的数值不同，可能是冬至与夏至时，太阳距离地球的远近不同而造成的地磁场随季节的变化，从而指南针指向偏差康熙热衷于西洋科学并努力钻研学习，喜爱集多种科技于一身的钟表，1692年初，康熙在乾清门把大学士、王公九卿招至御前，欲以中国的日晷来校验西洋的钟表康熙派人取来日晷，用笔画出正午时光影应该在的位置，并与一行人一直在日头下等到了正午正午时分，用西方的科学技术制造出来的时辰钟，与日晷所显示的时间完全吻合。

这一实验令在场的王公大臣们对西方科技十分信服红线为日影子午线 黄线为磁子午线,康熙皇帝用日晷验证西洋钟表,午,子,地磁场的产生原因,目前还不太清楚 一种假说认为： 外地核是一个导电的金属流体，它可能原来就具有微弱的磁性，在持续的差异运动和对流的同时，可产生一定的电流这种电流与地核原有的弱磁场的作用相结合，便产生了地磁场二、地磁场的变化与地磁异常 1、地磁场的变化 地磁场处在不断的变化之中，有日变化、年变化、长期性变化和突然性变化等情形，不同的变化由不同的原因引起 2 、地磁异常 地磁异常是地壳中具有磁性的矿物和岩石所引起的局部磁场叠加在正常磁场上的表现三、古地磁,1、古地磁（paleomagnetism) 地质历史时期的地磁场 岩石在形成过程中，因受古地磁场的影响而获得的磁性 古地磁数据主要是用来确定岩石所处位置的古磁纬度 如何测定古磁场强度？ （现代磁场消磁、构造复原） 2、极性反转 地磁场的方向并不是一成不变的，而是发生着周期性的极性倒转 如果古地磁极性与现代地磁场极性相同，且持续时间较长，则叫做正向期反之，则称为反向期四、海底扩张理论,1、海底扩张理论的主要观点 （sea floor spreading)二十世纪六十年代，由H.H.Hess ＆R.S.Deits 提出。

该理论认为： （1）洋底山脉标志着对流体的上升点 （2）地幔物质从大洋中脊或大陆裂谷上涌，向两侧溢流并推开旧有的洋底物质，对流物质不断上涌逐渐向两侧对称地扩张，形成新的洋底 （3）大陆地壳与洋底是粘合在一起的并随着洋底的扩张一起运动当运行到海沟处，便向下俯冲，插入地幔，重新被熔融，构成一个巨大的循环运动海底扩张示意图,老子的循环思想,大曰逝，逝曰远，远曰返 ——《老子》第二十五章,2、海底磁异常条带 特征：洋底磁异常是以大洋中脊为轴线，呈两侧对称排列 原因：海底磁异常是在地磁场转向的背景下，海底不断新生，不断扩张所造成的洋中脊,3、转换断层（transform fault) 发育在洋底，横切洋中脊，将洋中脊分割成不连续的条带的大型断裂带，称为转换断层 转换断层的形成可能与地球的自转或板块旋转所产生的离心力差异有关第三节 岩石圈板块构造学说,一、板块构造的概念 板块是指岩石圈所分割出来的刚性块体这些块体由洋中脊、转换断层、大陆裂谷等构造所围限 板块之间可以发生相对运动，造成板块的拼接或消失，一个板块的内部也可以发生分解，裂成许多更小的块体 刚性板块可能是在软流圈上漂浮滑动的二、板块的边界类型及全球板块的划分,1、板块边界的类型 分离型 汇聚型 平错型,（1）分离型板块边界,——板块之间以此为界，相背运动。

大洋中脊或大陆裂谷2）汇聚型板块边界,——板块之间以此为界发生相向运动 一般来讲，一个板块向下俯冲，另一个板块向上掩覆 海沟——岛弧； 海沟——山脉体系 ？,板块之间相互滑动 转换断层是这种类型的板块边界3）平错型板块边界,2、全球的板块划分 根据板块边界的研究，结合地震、火山活动等资料，可以将现在的地球表层划分为六大（或七大）板块：,（1）太平洋板块——全部由洋壳构成，从洋中脊向西运动 （2）印澳板块——包括澳洲、印度洋东北部、印度 它向北运动，使印度与亚洲对接， 形成喜马拉雅山脉 （3）北美洲和南美洲板块——包括南北美大陆和西大西 洋它正向西运动，沿美洲西海岸 与东太平洋相遇 （4）非洲板块——包括非洲大陆，大西洋东南部，印度 洋西部它正向东、向北运动 （5）南极洲板块——南极洲全部 （6）欧亚板块——包括欧洲和亚洲大陆它正向东运动全球的主要板块,1欧亚2非洲3印澳4太平洋5南极6北美7南美 其它小板块：纳兹卡、寇克斯、加勒比海、安纳托利亚、阿拉伯、土耳其、菲律宾等板块三、板块运动,1、板块在球面上的相对运动 刚性板块在地球表面的滑动是一种绕轴的旋转运动板块绕旋转轴运动并向两侧扩张。

旋转轴与地球自转轴并不重合，而是斜交一定角度2、板块运动的模式 （1）板块的扩张运动——裂谷-湖泊-海洋-洋中脊洋中脊是制造新板块的发源地 （2）板块的汇聚运动——板块在运动过程中与另一个板块相碰撞，可以发生汇聚和俯冲运动 具体分三种情形： 岛弧——海沟型——日本 山弧——海沟型——美洲西海岸 山脉——残留海——山脉（非洲-地中海-欧洲阿尔卑斯） 山脉——地缝合线型——印度板块与欧亚板块的对接 喜马拉雅山脉形成 （3）板块的平错运动,四、板块构造与内力地质作用的关系,1、板块构造与地震——板块边界是地震的多发地带而汇聚型板块边界上集中了地球上大多数的深源大地震 洋中脊和转换断层上的地震多为浅源地震，能量较小 日本、美洲西海岸、阿尔卑斯-喜马拉雅山系是深源大地震发生的密集区全球地震分布与板块构造,全球强震分布图,最近的里氏八级以上大地震,1、北京时间2011年3月11日13时46分(当地时间14时46分),日本东北部宫城县以东太平洋海域发生里氏8.8级强烈地震,震源深度约20公里 2、2008年5月12日14时28分,四川汶川发生了里氏八级特大地震 3、2004年12月26日，印尼苏门答腊以北的海底 发生里氏9.3级地震。

离散边界——洋中脊、大陆裂谷玄武岩 汇聚边界——安山岩以及各种侵入体2、板块构造与岩浆作用,汇聚型板块边界的岩浆活动 示意图,,,,,,,,,俯冲带,岛弧,在板块俯冲带，有两种变质作用环境，形成两种变质带 （1）高压低温变质带（外带）——海沟一侧，形成蓝闪石片岩，碎裂岩——翡翠在这一变质带出现 （2）高温低压变质带（内带）——位于岛弧一侧形成红柱石、矽线石、沸石3、板块构造与变质作用的关系,山脉都分布在板块的汇聚边界上 板块构造理论认为： 山脉主要是由于水平挤压上升造成的两个板块在俯冲带上碰撞，使大陆壳受到不断挤压，海沟陆侧的沉积物产生褶皱、断裂、形成褶皱山系4、板块构造与造山运动,造山作用的三种类型,（1）洋壳与洋壳的碰撞——海底造山运动 （2）洋壳与陆壳的碰撞——洋壳俯冲，陆壳仰冲掩覆，形成海沟——岛弧，或海沟——山脉带 如美洲的安第斯山脉 （3）陆壳与陆壳的碰撞——沉积岩层强烈褶皱、断裂，横向收缩隆起形成高峻的山脉 如喜马拉雅山脉 5、板块构造与成矿作用 板块的扩散边界、俯冲带以及热点是金属成矿的有利场所 大陆边缘是沉积矿产形成的有利场所五、板块运动的驱动力,目前还没有解决 普遍认为地幔对流是板块运动的动力。

上地幔软流圈中的物质具有塑性，可以流动，而岩石圈板块是刚体，它好象放在传送带上的物体一样，被驮在软流圈上一起运动 引起软流圈运动的动力主要是热能和重力软流圈,指在地表以下70—100公里至地下1000公里之间地壳岩石圈以下的圈层，位于地幔上部据推测，这里温度约1300℃左右，压力有3万个大气压，已接近岩石的熔点，因此形成了超铁镁物质的塑性体，在压力的长期作用下，以半粘性状态缓慢流动，故称软流圈六、板块构造的问题,1、板块活动是否在任何地质时期都存在？目前只能确定在二叠纪之后有板块运动 2、如何确定古板块和古缝合线？ ——蛇绿岩套（超基性岩-基性玄武岩-深海沉积物）,乱曰：,天地玄黄 宇宙洪荒 沧海桑田 麻姑所见 因缘聚合 缘尽分别 散成江海 聚为山列 海底扩张 大陆漂泊 魏君妙思 证据搜索 地理地质 生物冰雪 地磁气候 具为言说 板块七大 多以陆核 内部稳定 边界事多 火山地震 变质山作 昔为潘加 今各一涯 亿万斯年 究在何方 天知地知 你证我证,。