05第五章 岩石圈板块运动.ppt

各班室内实习安排 时间 1 11月7日 第10周周六 3 4节 010091班 5 6节 011091班 7 8节 011092班 2 11月14日 第11周周六 3 4节 010091班 5 6节 011091班 7 8节 011092班 3 11月21日 第12周周六 3 4节 010091班 5 6节 011091班 7 8节 011092班 地点 主楼524 各班室内实习安排 时间 1 11月8日 第10周周日 3 4节 021091班 5 6节 021092班 7 8节 021093班 2 11月15日 第11周周日 3 4节 021091班 5 6节 021092班 7 8节 021093班 3 11月22日 第12周周日 3 4节 021091班 5 6节 021092班 7 8节 021093班 地点 主楼524 第五章全球板块构造 主要内容 第一节大陆漂移学说第二节海底扩张第三节岩石圈板块构造学说 第一节大陆漂移学说 大陆漂移学说起源于20世纪初 由德国气象学家魏格纳提出 他认为大西洋两岸曾属于一个统一的联合古陆 Pangea 它于2亿年前开始破裂并发生大规模的大陆漂移后 才慢慢分离形成今天的陆洋分布格局 证据1 大陆形状相似证据2 古生物证据证据3 古气候证据证据4 地质构造证据证据5 古地磁证据 证据1 大陆形状的可拼合性 大西洋两侧拟合而成的大陆 2亿年前的Pangea 证据2古生物学证据 淡水爬行生物中龙 在南非和南美的P地层中均有发现 证明两个大陆在P时相连 中龙 犬颌兽 水龙兽 舌羊齿 证据3 古气候 古冰川分布晚古生代南半球各大陆冰川分布现在看来毫无规律 但若把各大洲包括南极在内的大陆拼合在一起 则冰川的分布就不难理解了 证据3古气候 石炭纪的古气候 石炭纪时 煤 石膏 沙漠 冰碛物等的地理分布 若将煤放在赤道上 则沙漠 蒸发岩在副热带高压区 冰碛物刚好在南极圈内 非洲和南美一些构造带的对应 证据4地质构造方面的证据 大西洋两岸的褶皱带的对应关系 阿巴拉契亚山脉 阿特拉斯山脉 斯堪底纳维亚半岛 非洲和南美洲具有相似的年龄的岩石在大西洋两岸并列 大陆漂移假说曾轰动一时 但由于魏格纳当时认为 硅铝质的大陆漂移在硅镁质的洋壳之上 这一大陆漂移机制因为与地球物理资料不符 遭到了强烈的反对与抨击 在被嘲笑为魏格纳的 狂想曲 后 至20世纪30年代后几乎消声匿迹 第二节海底扩张学说 海底扩张学说是在古地磁研究及海底磁力测量 海底地形与地质调查等基础上发展起来的 一 古地磁及磁极性反转二 海底扩张学说的证据及机制 一 古地磁和极性反转简介 1 古地磁简介 1 岩石的剩磁与块体的运动岩石形成时会受到地球磁场的磁化会形成与当时 当地地球磁场方向 磁偏角 磁倾角 一致的磁矩 即为剩磁 在剩磁形成之初 它的磁偏角为零 而磁倾角与岩石所处的纬度相关 剩磁形成后能够象化石一样保留在岩石中 若岩石所在的块体发生旋转和漂移 也会带着该岩石中保存的剩磁一起运动 因而会出现剩磁的偏角不为零且倾角与岩石现在所处纬度不相关的现象 因此 通过测量岩石中剩磁的倾角和偏角 可以计算出岩石形成时所处的古纬度位置以及岩石所在块体自岩石形成以来发生的旋转和漂移 2 视极移曲线由岩石中剩磁的偏角 倾角计算出来的磁极称之为虚磁极 或视磁极 将同一个块体不同时期的虚磁极按照年代顺序连接起来的曲线即视极移曲线 如果两个块体没有明显的相对移动 那么它们的视极移曲线应该是重合的 古地磁研究资料再次令人信服地证实了大陆漂移学说 使该学说在20世纪50 60年代再度兴起 大量的资料表明 北美和欧洲所测的极移曲线并不相合 但形态大致相似 若将两大陆拼合在一起 则这两条极移曲线就会基本重合 说明大西洋的确曾经不存在 两个大陆曾经是相连接在一起的 欧洲和北美视极移曲线 印度板块的北移 古地磁测定 大陆漂移 216Ma 189Ma 130Ma 80Ma 15Ma T3Pangea J K 联合古大陆的解体 推测2 5亿年后的地球洋陆分布 2 磁极反转简介 上个世纪50年代以来的古地磁研究证实地质历史时期地球磁场的曾发生了多次倒转 地质历史时期的磁极反转序列被制成图表 并测定其绝对年龄 建立地磁年表 可用于地层定年和对比 晚侏罗世以来的国际地磁年表 二 海底扩张学说及其证据 1 海底扩张学说20世纪60年代初 借助于丰富的海底调查资料和古地磁学证据 赫斯和迪茨几乎同时提出了一个类似的观点 大洋底部在洋中脊处裂开 地幔岩浆从这里涌出 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 导致大洋海底不断扩张 另一方面 扩张的大洋岩石圈在到达大陆边缘的海沟处后 将沿着消减带向大陆岩石圈之下俯冲 重新消亡于地幔中 从而构成一个完整的循环 这就是被称作地质史诗的海底扩张 大西洋 海底扩张 证据1 海底磁异常条带 证据2洋中脊两侧岩石的年龄 证据3转换断层 因海底扩张引起的 切穿洋中脊的一种大规模的特殊断层 转换断层与平移断层的区别 地震和转换断层 海底扩张的机制 地幔对流 第三节岩石圈板块构造学说 一 板块构造学说的基本思想二 板块边界类型三 板块构造与地质作用的关系四 板块构造学说存在的主要问题 一 板块构造学说的基本思想 对大陆漂移和海底扩张现象的认可 最终导致了廿十世纪最重要的自然科学发现之一 板块构造学说 其基本思想为 固体地球由上覆刚性的岩石圈和下伏塑性的软流圈所组成 刚性岩石圈可分大小不等的板块 漂浮在软流圈上作大规模的运动 驱动力来自地幔物质的对流 板块内部相对稳定 边界则活动 是岩浆 地震 构造活动及变质作用的主要场所 板块运动以水平运动为主 位移可达几千公里 根据地质学 地球物理学和地球化学的证据 全球岩石圈一共可以划分为17个板块 其中 规模较大的7个板块分别是 太平洋板块 南极板块 欧 亚板块 非洲板块 澳大利亚 印度板块 南美板块和北美板块 板块的划分 板块的粗略划分 欧亚板块 欧亚板块 非洲板块 澳大利亚 印度板块 太平洋板块 南极洲板块 北美板块 南美板块 二 板块边界类型 根据板块的相对运动方式 可以确定三种不同类型的板块边界 1 离散型板块边界又称建设性 生长性边界 即两侧板块沿着相反的方向运动 地幔对流物质不断沿边界涌出并添加到两侧板块边缘 形成新的洋壳 所有大洋中脊和大陆裂谷都是本类型板块边界 称破坏性边界 边界两侧的板块相对运动 发生挤压 对冲或碰撞 可分为两亚类 1 俯冲型边界相邻的大洋与大陆板块发生叠覆 大陆板块在上 大洋板块在下 进一步分 岛弧 海沟型 西太平洋型大陆边界 大洋板块沿海沟俯冲于岛弧和大陆之下 岛弧和大陆之间以海盆相隔主要分布在西太平洋地区 如日本 琉球群岛 山弧 海沟型 安第斯型大陆边界 大洋板块沿陆缘海沟俯冲于山弧之下主要分布在南美大陆边缘 又称安第斯型大陆边缘 2 碰撞型大陆边界又称地缝合线 两个大陆板块相互碰撞 大洋闭合 形成山脉 如阿尔卑斯 喜马拉雅构造带 是印度板块与欧亚板块的碰撞边界 形成印度河 雅鲁藏布江地缝合线 2 汇聚型板块边界 岛弧 海沟型边界 地缝合线 地缝合线 是板块相互之间的俯冲消减和碰撞过程中 留下其拼合碰撞的标志 地缝合线本身是巨大而复杂的超岩石圈深裂带 其两侧地块的地质发展史往往有大的差异 沿地缝合线断续分布有蛇绿岩 古洋壳残片 混杂堆积和高压变质带等特殊的地质记录 汇聚型板块边界 这种边界既不形成新的岩石圈 原来的岩石圈也不会消减 两侧板块也没有褶皱变形 相当于转换断层 主要分布于大洋内 也可在大陆上出现 例如美国西部的圣安德烈斯断裂 3 平错 剪切 型边界 离散型板块边界 汇聚型板块边界 平错型板块边界 板块边界 离散型板块边界和会聚型板块边界的运动速率 单位 mm yr 板块边界处是地震 构造活动 岩浆作用 变质作用与造山运动的方要集中地 同时与地表作用关系紧密 三 板块构造与地质作用的关系 板块构造与地震 Benioff带 板块构造与岩浆作用 板块构造与变质作用 板块构造与成矿作用 板块驱动机制问题 地幔对流很难实现 要实现一次对流至少要10亿年时间 这与海底扩张速度不符 关于海沟沉积物变形的问题 洋壳向海沟俯冲时应有洋壳物质带到俯冲带并发生褶皱 而现今海沟处不但沉积物很少 而且没有任何变形 关于大洋中存在大陆的问题 大洋中某些岛屿 如新几内亚东北部一海岛 应