6第5讲海底扩张.ppt

第二章大洋玄武岩成因与喷发大地构造 板块说系统 回顾 沉积大地构造 槽 台 洼系统 解释了沉积岩的成因 揭示了沉积圈物质的循环演化过程 以及与其相关的 造山带演化和大陆扩张过程 阐明了大陆地壳演化的阶段性和旋回性 问题 大陆地壳的演化过程适用于占地球表面70 面积的海洋吗 现象 大陆演化到地台阶段 通常有大量的玄武岩流的喷溢 高原玄武岩 如杨子地台 印度地台 西伯利亚地台等 问题2 大陆边缘是地槽 大洋盆地是地槽还是地台 第一节研究简史 1620年 F Bacon最早注意到大西洋两侧岸线的相似性 1858 A P Snider根据大西洋两侧大陆煤系地层的对比 编制了世界第一张大西洋拼合图 F Bacon 1561 1626 In1858 geographerAntonioSnider PellegrinimadehisversionofhowtheAmericanandAfricancontinentsmayoncehavefittogether 2 理论的发展 美洲与非洲大陆的拼合 EduardSuess TheFaceoftheEarth inGerman DasAnlitzderErde 1875最早注意到南半球各大陆上的岩层非常一致 因而将它们拟合成一个单一大陆 称之为冈瓦纳古陆 并指出冈瓦纳古陆解体后发生漂移 冈瓦纳古陆的发现 EduardSuess 1838 1914 ProfessorattheUniversityofVienna 1857 1908 presidentoftheAustrianAcademyofSciences 1898 1911 Wegener 1880 1936 大陆漂移说创始人 F B Wegener 魏格纳 1880生于伯林 伯林大学获气象学博士学位 1906 1912曾两次到北极探险 1914被征召入伍受伤 后被调往野战气象站 1936第三次去格陵兰探险遇难 终年56岁 大陆漂移说的提出 1915年 F B Wegener 魏格纳 发表 海陆起源 Theoriginofthecontinentsandoceans 提出大陆漂移说 该假说的基本论点是 大陆拼合石炭纪末 地球表面只有一个大陆 Pangaea E 冰川活动区 K 煤层分布区W 沙漠砂岩 S 盐 G 石膏点群干燥区 Wegener的联合古陆复原图 古陆解体 侏罗纪 约1 95亿年前 联合古陆分裂 分裂的陆块向它们现在的位置方向运动 陆块漂移南 北美与欧 非洲分离 形成大西洋 印度向北并与欧亚大陆碰撞 形成喜马拉雅山脉 美洲西移 前缘受洋底阻挡而褶皱 形成科迪勒拉 安第斯山脉 欧洲大陆南移 前缘挤压形成阿尔卑斯山脉 大陆漂移过程受洋底的拖曳作用而脱落的大陆碎块形成岛弧 漂移机制刚性硅铝层在塑性的硅镁层上运移 漂移原因地球自转速度变化及潮汐力 对大陆漂移说的质疑 1 资料可靠性问题 冈瓦纳古陆各陆块生物种属相似性 大西洋两侧岸线的拚合误差 2 漂移机制问题 如何解释美洲西侧的山脉 印度为何穿越赤道 3 漂移动力问题 地球自转和潮汐力不足于引起大陆大规模漂移 1926年11月美国石油地质学家协会 纽约 首届大陆漂移讨论会 14人发言 其中5人赞同 2人有保留支持 7人反对 大陆漂移说被否决 受到学术界的打压 半个世纪后 美国 大众科学月刊 发表了F B Taylor在1931给该刊编辑部的来信 ArthurHolmes 1890 1965 1928年 A Holmes提出地幔对流说 支持大陆漂移说的机制 他认为地球内部温度高 岩石强度低 据30 C km的增温率 深部的岩石软弱得足以发生对流 而对流势必导致大陆的离裂和漂移 地幔对流说 二战之后 美苏争霸 导致海底探查技术的发展 发现全球的洋底地貌与人类以往的认识完全不同 海底扩张说 Hess 1906 1969 Dietz 1914 1995 H H Hess 1960 PrincetonUniversity PrincetonN J HistoryofOceanBasins 1960 in PetrologicStudies AVolumeinHonorA F Boddington R Dietz U S NavyElectronicsLaboratory SanDiego California ContinentandOceanBasinEvolutionbySpreadingoftheSeaFloor Nature190 854 857 海底扩张说的提出 海底扩张说的验证 深海钻探计划 1965 Vine Marches 用海底扩张说解释海底磁异常条带成因 同时Willson提出转换断层概念 上述学者在剑桥碰头后 宣布 地球科学革命 海底扩张说结合Wegener的大陆漂移说 Holmes的地幔对流说 构成板块学说 J T Wilson 1908 1993 地球科学革命 板块学说 1968 LePichon等 提出六大板块的划分 板块学说从此风靡全球 古生物地理带拼合 1 地幔物质在洋中脊涌出 经冷凝固结形成岩石 同时推动老的岩石向两侧运动 在海沟处俯冲回到地幔 2 海底不断运动与更新 大陆硅铝层和它的硅镁层所组成的岩石圈在上地幔软流层上发生整体移动 1 海底扩张说主要论点 第三节海底扩张说 海底扩张模型 3 驱动力是地幔对流 2 海底扩张说的基本证据 海底地貌 证据 被一个理论合理解释的现象即为该理论的证据 大洋中部存在地球表面上最宏伟的山脉 洋中脊山脉 与大陆褶皱山脉不同 洋中脊山脉全由玄武岩组成 而且其中部发育有宽10公里左右的中央裂谷 其间有基性岩浆溢出 夏威夷东裂谷 玄武岩浆溢出和喷发 全球大洋中脊山脉长度达80000Km 平均宽约1000Km 与相邻海盆相比 相对高度2 3Km 大洋盆地的水深一般为4 5千米 地面相对平坦 是地球表面上最大的平原 洋陆交界处的海沟是地球表面下拗最深的地方 基本特点平行洋中脊 正 反交替 以洋中脊为对称中心 海底磁异常条带 磁异常条带解释 瓦因 马修斯假说 磁异常条带与洋壳增长的关系 地球表面地热流图 海底热流 特点 洋中脊和大陆边缘最高 海沟最低 海底玄武岩年龄自扩张轴向外变老 海底玄武岩的年龄 南极海底钻孔位置图 太平洋底沉积物的年龄 海底沉积层的年龄 海底岩石年龄与磁异常条带的关系 海底磁异常条带分布及洋壳年龄 海底扩张说提出后的古大陆拼合 大陆地质单元拼合 非洲和南美地质单元拼合 色块分别表示 亿 19亿和26亿年的岩石 前Rodinia大陆基底 全球显生宙地槽造山带拼合 联合古陆中 不但陆块形态对接 显生宙不同时期地槽沉积区和造山带也对接甚佳 进一步证实晚古生代联合古陆的存在 石炭 二迭纪大陆冰盖在现代大陆中的分布 及其在联合古陆中的位置比较 古气候带拼合 古生物地理带的拼合 劳亚古陆 热带 蕨类 植物群 冈瓦纳古陆 寒带 舌羊齿 植物群 大陆漂移路线 古地磁学的贡献 磁南极位置北纬72 西经96 磁北极位置南纬70 西经150 地球的磁场 磁场要素D 磁偏角I 磁倾角T 磁场强度岩石磁化类型沉积磁化 DRM 化学磁化 CRM 热