地壳运动(板块构造).ppt

三 海底扩张与板块构造学说 20世纪40年代后 出于军事和海底资源开发上需要 大规模开展了海底地质调查 取得了丰硕成果 导致了板块构造说的诞生 这个全球构造理论的问世 标志着地质学界的一场深刻的革命 它把各种地质作用统一到板块的相互作用这一根本性的动力中 从而将许多分离的地质学分科又纳入到综合研究的轨道 它找到了各种地质作用之间的内在联系 对各种地质现象作出了合理的回答 把地质科学推向了一个崭新的阶段 板块构造板块构造学说是60年代兴起的一种构造运动理论 它是在大陆漂移学说 海底扩张学说的基础上发展起来的 大陆漂移学说 一 大陆漂移学说 最初于1912年提出大陆漂移观点 1915年出版 TheOriginofContinentsandOceans 系统论述大陆漂移学说 AlfredWegener 1880 1930 德国气象学家和地球物理学家 一 大陆漂移学说 魏格纳提出的大陆漂移学说的主要内容 较轻的硅铝质大陆漂浮在较重的硅镁层之上 并在其上发生漂移 全世界的大陆在古生代晚期曾连接成一体 称为联合古大陆或泛大陆 Pangea 围绕联合古大陆的广阔海洋称为泛大洋 从中生代开始 泛大陆逐渐破裂 分离 漂移 形成现代海陆分布的基本格局 漂移的大陆 劳亚大陆 冈瓦纳大陆 一 大陆漂移学说 非洲与南美洲大陆沿大陆坡900m深处的拼合 棕色表示大陆重叠区域 一 大陆漂移学说 全球大陆沿着大陆坡拼合的结果之所以沿着大陆坡拼合 是因为大陆坡处由于剥蚀作用引起的损失较小 一 大陆漂移学说 距今约200Ma前的联合古大陆 一 大陆漂移学说 全球大陆上山脉的一致性如果把大陆拼合到一起后 大陆上的山脉组成了一个具有相同年龄和变形样式的连续山系 暗示这些大陆曾经连为一体 后来逐渐分开 一 大陆漂移学说 古生物学证据之一 南大西洋两岸恐龙化石具一致性 说明晚古生代 早中生代期间非洲与南美大陆是相连的 一 大陆漂移学说 地质构造证据之一 北大西洋两岸山脉的一致性 A 北美东部阿帕拉契亚山脉向北消失于纽芬兰海滨 年龄与地质构造相当的山脉则发现于不列颠群岛和斯堪的那维亚 B 把大西洋两岸的陆块置于它们漂移前的位置 这些山脉形成了一个连续的山系 它形成于距今300Ma之前的泛古陆形成期间 一 大陆漂移学说 地质构造证据之一 南方超级大陆 冈瓦纳 上冰川运动方向的一致性 南澳大利亚HalletCove基岩上的冰川擦痕 指示冰川的运动方向南方超级大陆 冈瓦纳 上冰川的运动方向 大陆漂移学说面临的主要问题 漂移机制由于受地球物理学的限制 当时人们尚不知道地球内部存在软流圈 大陆漂移缺乏物质基础 一 大陆漂移学说 引起大陆漂移学说复活的主要原因 1 20世纪50年代古地磁学进一步证实大陆确实发生过大规模的漂移 2 地球物理学的进展揭示了岩石圈下部的软流圈 大陆漂移有了物质基础 3 海底地质学的进展 二 海底扩张学说 20世纪60年代初期 由美国地质学家迪茨 Dietz 1961 正式提出 海底扩张 的概念 赫斯 Hess 1962 加以深入阐述 海底扩张学说的主要内容 大洋中脊是地幔物质上升的出口 上升的地幔物质冷凝形成新的洋壳 并推动先形成的洋底逐渐向两侧对称扩张 二 海底扩张学说 海底在洋中脊处的扩张导致新大洋两侧的大陆逐渐彼此远离 也可能使老的洋壳在大陆边缘的海沟处沿贝尼奥夫带 俯冲带 向下俯冲潜没 重新回到地幔中去 从而完成对老洋壳的更新 海底扩张是刚性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 如果地幔对流的上升流发生在大陆下面 就将导致大陆的分裂与大洋的开启 洋底地貌 二 海底扩张学说 海底扩张作用 海底扩张学说的主要证据海底磁异常条带沿洋中脊呈带状对称分布的磁性正负异常带就是海底磁异常条带 单个磁异常条带宽约数公里到数十公里 纵向上延伸数百公里而不受地形影响 二 海底扩张学说的主要证据 海底磁异常条带的形成模式图解洋中脊处形成的玄武岩中的古地磁记录了当时的地磁场方向 不同的磁异常条带反映的是不同的磁化方向 二 海底扩张学说的主要证据 2 深海钻探成果深海钻探表明 深海沉积物由洋脊向两侧从无到有 从薄到厚 沉积层序由少到多 最底部沉积物的年龄越来越老 并且与海底磁异常条带所预测的年龄十分吻合 3 转换断层横向错断大洋中脊 断层的运动方向和性质在断层的两端突然发生改变的断层就是转换断层 格洛玛号深海调查船 洋盆年龄远离大洋中脊逐渐增大 全球大洋地壳的年龄 洋壳的年龄不老于侏罗纪 相对于大陆地壳40多亿年的年龄而言十分年青 说明洋壳处于不断更新之中 大西洋底地貌中间的山脉是大洋中脊 中央裂谷和转换断层 三 板块构造 板块构造学说的主要内容 刚性岩石圈被分裂成多个巨大的块体 板块 板块驮在软流圈上作大规模的水平运动 板块的边缘由于板块的相互作用而成为地壳活动性强烈的地带 板块的相互作用从根本上控制了各种内动力地质作用及沉积作用的进程 14 2 2全球六大板块的划分 太平洋板块欧亚板块非洲板块美洲板块印度板块南极洲板块 岩石圈板块的全球体系 岩石圈板块的运动 三 板块构造1 板块划分与板块边界类型 1 板块划分与板块边界类型 板块俯冲与贝尼奥夫带 贝尼奥夫带 由海沟开始向大陆方向深处倾斜延伸的地震震源深度面 是板块的汇聚边界 活动大陆边缘 浅震 中震 深震 岩石圈 软流圈 海沟 岛弧 碰撞 陆 陆板块的汇聚 扩张 大陆分离 大陆裂谷 海底扩张 形成新洋壳 形成被动大陆边缘 海底扩张加剧导致大陆边缘发生俯冲作用 板块构造与沉积岩 板块构造与岩浆岩 板块构造与变质岩 地幔对流 A全对流 B浅对流 地幔柱 D 大洋中的热点形成夏威夷群岛 三 板块构造1 板块划分与板块边界类型 1 离散型板块边界 主要位于大洋中脊轴部 两侧板块相背运动 软流圈物质上涌 冷凝成新的洋底岩石圈 大洋中脊 三 板块构造1 板块划分与板块边界类型 2 汇聚型板块边界 相当于海沟与板块碰撞带 两侧板块相对运动 在板块边界造成挤压 对冲或碰撞 又可分为俯冲边界与碰撞边界两种次级类型 古老的大洋板块消亡后 原来位于大洋板块两侧的陆块愈合起来 古俯冲带在地表的出露线称为地缝合线 或缝合带 suture 三 板块构造1 板块划分与板块边界类型 2 汇聚型边界 汇聚型板块边界 三 板块构造1 板块划分与板块边界类型 2 汇聚型边界 俯冲边界 相邻的大洋与大陆板块发生相互叠覆 一般是大洋板块俯冲到大陆板块之下 也称消减带 分两种次级类型 岛弧 海沟型 俯冲带上方发育岛弧 主要见于西北太平洋边缘 安第斯型 山弧 海沟型 大洋板块沿陆缘海沟俯冲于山弧之下 主要见于南美大陆西部边缘 三 板块构造1 板块划分与板块边界类型 2 汇聚型边界 俯冲边界 三 板块构造1 板块划分与板块边界类型 2 汇聚型边界 俯冲边界 安第斯型板块俯冲带以不发育岛弧区别于太平洋西岸的岛弧 海沟型俯冲带 三 板块构造1 板块划分与板块边界类型 2 汇聚型边界 碰撞边界 印度板块与欧亚板块的碰撞过程 三 板块构造1 板块划分与板块边界类型 3 转换 平错 型板块边界 相当于转换断层 其两侧板块互相剪切滑动 通常既没有板块的生长 也没有板块的消亡 三 板块构造3 板块开合的 威尔逊旋回 板块最初运动始于洋中脊 热对流将地幔物质带至地表洋中脊部位 冷却后便成为新生的洋底 并从大洋中脊向两侧作水平扩张 在其到达大陆边缘后 因受到大陆板块的阻挠而发生碰撞 部分物质拼贴于大陆边缘 使大陆沿侧向增生长大 部分物质俯冲下插 最后重新熔融于地幔中而完成一次循环 威尔逊旋回 一次完整的板块扩张一闭合循环或旋回称作威尔逊旋回 a 扩张初始阶段 b 扩张发展阶段 c 扩张萎缩并转向收敛阶段 d 俯冲阶段 e 闭合阶段 实例 其主要阶段在现实中均可找到对应构造区域 a 扩张初始阶段 大陆板块还没有完全拉开 故尚未形成洋壳 如东非裂谷 b 扩张发展阶段 这时已经出现洋壳且在继续扩大 如红海海盆 c 扩张萎缩并转向收敛阶段 如大西洋d 俯冲阶段 大陆板块与大洋板块之间的碰撞 俯冲如太平洋西岸的岛弧 海沟带e 闭合阶段 俯冲结束 洋壳消亡 此阶段可形成高大的山系 如亚洲和印度板块接合带上的喜马拉雅山脉就是这样形成的 板块运动的驱动力模型A 地幔对流模式 巨大的对流环就像传送带一样驮着岩石圈板块运动 B 重力拖曳 海沟处的拖曳力和大洋中脊处高密度物质的水平重力分量拖曳着板块水平运动 C 热柱模型认为所有的向上对流被限定在几个狭窄的地幔柱内 而下降流则是冷的 重的俯冲着的大洋板块 三 板块构造4 板块运动的驱动机制问题 16 3 7威尔逊旋回 大洋演化的六个阶段1 胚胎期 东非大裂谷2 幼年期 红海 亚丁湾3 成年期 大西洋4 衰退期 太平洋5 终了期 地中海6 遗痕期 地缝合线 1 胚胎期 东非大裂谷 大陆板块下部由于地幔对流作用解体 发展成线性谷地即大陆裂谷 2 幼年期 红海 亚丁湾 大陆分离形成线性洋盆 存在大洋中脊和中央裂谷及转换断层 3 成年期 大西洋 海底进一步扩张 洋盆扩展 大洋发育成熟 以洋壳增生为主 未发生俯冲消减作用 周边为被动大陆边缘 4 衰退期 太平洋 大洋增生和消减并存 消减大于增生 周边为活动大陆边缘 海沟 岛弧系 5 终了期 地中海 大洋停止增生 俯冲作用使洋盆急剧缩小 6 遗痕期 古特提斯 地缝合线 大洋完全闭合 留下古大洋的遗迹 地缝合线 岩石圈板块运动全图 汇聚边界 汇聚边界 岛弧 离散边界 大洋中脊 转换断层 离散边界 大陆裂谷 软流圈 岩石圈 Globaldistributionofearth