普地理-普通地(10)

地质科学与工程学院基础地质系,多媒体教学课件,胡绍祥 制作,普通地质学j6-253-80681116(O) H,第7章 地球动力系统,大陆漂移 海底扩张 板块构造,7.3,7.1,7.2,休息,这是一个问题的三部曲。岩石圈是如何活动、演化的？(海、陆是如何变迁的？),7.1 大陆漂移,一、大陆漂移学说 魏格纳1880.11.7日出生于德国柏林一个孤儿院院长的家里，1905年毕业于柏林因斯布鲁特大学，1924年任奥地利格拉茨大学气象学、地球物理学教授。 魏格纳一生酷爱飞行和探险，他发明了探空气球，并在1906年与他哥哥驾驶热气球连续飞行52h，飞行高度达3700m，创造了世界纪录。他曾4次参加和组织赴格陵兰的探险活动。 1930.11.2日在第4次探险中，在-65的严寒里遭遇风雪袭击而不幸遇难。,休息,7.1 大陆漂移,较轻的硅铝质大陆块漂浮在较重的硅镁层之上，并发生漂移。 全球大陆在古生代晚期（约2.5亿多年前）曾连成一体，称为联合古大陆或泛大陆，围绕联合古大陆的海洋称为泛大洋。 自中生代开始（2.5亿年前之后），泛大陆开始逐渐破裂、分离、漂移，形成现代的海陆基本格局。,休息,魏格纳在1912年和1915年论述了大陆漂移：,大陆漂移,休息,7.1 大陆漂移,二. 大陆漂移的证据 1. 大西洋两侧大陆边缘拼合非常吻合,休息,1965年，英国布拉德应用电脑对大西洋两侧大陆进行拚合，发现海平面以下915m等深线的拚合最为成功，其平均误差小于一个经度。,休息,大陆几何拼合,休息,7.1 大陆漂移,2. 地层、地质构造、古生物化石方面,休息, 形成的地质构造（如褶皱）可以遥相呼应，同属一个地壳运动时代。, 巴西与南非的C、P地层中含有同一种古生物化石中龙(内陆爬行动物)。, 在非洲与南美洲的古老岩石区，从岩石结构、构造上可以彼此衔接。,休息,7.1大陆漂移,3. 古气候方面,(1) 印度、澳大利亚、非洲、南美洲与南极洲均发现C、P的冰川活动遗迹。,休息,(2)这些冰川的运动方向是由岸外指向内陆。,休息,休息,魏格纳最形象的比喻： 不仅其边缘可以拚合，而且其内容也是相通的。,休息,-以上说明这些陆地当时是相连的。,7.1大陆漂移,三、未决的问题,“大陆为什么会漂移？怎样漂移？”机制问题悬而未决。,(30年后海底调查解开了这个奥秘。-这就是海底扩张学说),休息,7.2 海底扩张,一. 海底扩张说的提出 1. 大洋中脊和中央裂谷的发现,休息,大洋中脊高3km、宽数千km、总长64000km,休息,大西洋海底地形,中央裂谷深1-2km宽数十-百余km,休息,休息,(为什么存在大洋中脊和中央裂谷？),9-2 海底扩张,2. 洋脊上覆沉积物特征,(为什么洋脊上覆沉积物往两侧对称增厚、厚度不大、年龄不老？),休息,3. 海沟、岛弧及贝尼奥夫地震带,休息,(为什么地震带是这样分布的？),休息,9-2 海底扩张,4. 海底扩张学说,1961年-1962年，美国海洋和大气管理局的罗伯特.迪茨（R.S.Dietz）首先提出“海底扩张说”，随后美国普林斯顿大学海洋研究所的哈里.赫斯（H.H.Hess）加以深入阐述：,休息, 大洋中脊顶部是地幔物质上升的涌出口，上升物质冷却形成新的洋壳，并推动先形成的洋壳向两侧对称地扩张，不断上升，不断扩张。,休息,原来中央裂谷是岩浆涌出口，大洋中脊是慢慢堆积而成的。,原来洋脊上覆沉积物是这样往两侧对称增厚，且厚度不大、年龄不老。, 扩张的洋底同时把邻接的大陆向两侧推开，大陆仿佛“冻结”在相邻的洋底上，与洋底一起向同一方向移动。这样，随着新洋壳不断生成和向两侧扩展，新生的大洋不断张开，两侧大陆逐渐漂移。,休息,原来大陆是这样逐渐漂移的。, 当洋底扩展移动到海沟处时，沿贝尼奥夫带俯冲潜没，重新返回地幔。这时大陆逆掩于俯冲带之上，而新的洋底不断形成。,休息,原来贝尼奥夫带是这样形成的。,休息,7.2 海底扩张,二. 海底扩张说的新论证 1. 海底磁异常带研究, 在地质历史中，地磁场南、北极发生周期性反转。 地磁场转向年代表。,休息,磁异常条带的发现,休息,实测地磁异常实例, 海底中脊两侧磁异常带呈对称分布。,休息,加拿大,美国, 扩张的海底就像录音磁带记录了地磁场转向的历史。即磁异常带证明了海底扩张的事实。,休息,2. 深海铅探成果 深海沉积物由洋脊向两侧从无到有，从薄到厚，最底部的沉积物年龄最老，并且与海底磁异常条带所预测的年龄十分吻合。,休息,休息,7.2 海底扩张,3. 转换断层的发现,1965年，加拿大学者威尔逊（J.T.Wilson）首先提出： 它不是一般的平移断层，而是由于自洋脊轴部向两侧扩张量不同引起的一种特殊断层运动方向和运动性质在断层的两端发生了转换转换断层。,休息, 转换断层将洋脊、中央裂谷错开，但断层错距并不随时间推移而变化，既不增大，也不减小；而平移断层活动时错距应不断增大，在中部最大，向两端减小。 转换断层的相对位移只发生在BC之间，AB段与CD段不发生相对位移； 而平移断层两盘位移是遍及断层全长的。转换断层中相互错动段的错动方向，恰好与平移断层中把洋脊错开的方向相反。这一点是转换断层与平移断层的最重要区别。,休息,转换断层的存在，证明了海底扩张的事实，说明了其运动方式。地震活动几乎都集中在被错开的洋脊之间的断层段上（BC），而其余部分一般没有地震发生。这显然是断层两侧岩块发生相对错动引起的。,休息,7.3 板块构造,一. 板块构造的思想,在1968年前后，英国剑桥大学麦肯齐、美国普林斯顿大学的摩根、美国哥伦比亚大学拉蒙特研究所的勒皮雄、加拿大学者威尔逊等人提出了板块构造学说，它的基本思想：, 在固体地球的上层，存在比较刚性的岩石圈及其下伏的较塑性的软流圈；,休息,7.3 板块构造, 海洋板块不断新生，又不断俯冲、消减到大陆板块之下；, 地表附近较刚性的岩石圈可划分若干大小不一的板块，它们可以在塑性较强的软流圈上进行大规模的运移；,休息,7.3 板块构造, 板块内部相对稳定，板块边缘则由于相邻板块的相互作用而成为地质构造活动强烈的地带；, 板块之间的相互作用控制了岩石圈表层和内部的各种地质作用过程，同时也决定了全球岩石圈运动和演化的基本格局。,休息,全球主要板块分布图,二. 全球板块的划分,休息,三、板块的边界类型）离散型边界 离散型边界相当于大洋中脊轴部，其两侧板块相背运动，主要是拉张作用的结果。 如大西洋中脊、印度洋中脊均是离散型板块边界。,休息,东非大裂谷被认为是初期离散型板块边界，以裂谷及火山活动为特点，其进一步发展可成为规模更大的红海裂谷，几乎能将沙特阿拉伯完全从非洲分离出去。,休息,休息,）汇聚型边界 汇聚型边界相当于海沟及板块碰撞带，其两侧的板块相向运动，在板块的边界常造成挤压、对冲和碰撞。它以岩浆作用、构造变形及变质作用为特征。,休息,碰撞型边界-地缝合线,俯冲型边界相当于海沟或贝尼奥夫带，主要分布于太平洋周边及印度洋东北边缘，沿这些边界大洋板块潜没、消亡于地幔之中，因而也称为消减带。,休息,碰撞型边界又称地缝合线，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，大洋板块可能会逐渐消减乃至消亡，最后位于大洋板块两侧的大陆板块之间发生碰撞并焊接为一体，从而形成高大的山系并伴随有强烈的构造变形、岩浆活动及区域变质作用。,休息,阿尔卑斯喜马拉雅山造山带就是现代板块碰撞带的典型代表。其中，喜马拉雅山部分的碰撞边界沿印度河雅鲁藏布江分布，即印度河雅鲁藏布江缝合线是印度板块与欧亚板块的碰撞边界。,休息,喜马拉雅山的形成,休息,(8844.43m)(2005),科学家发现，欧亚板块在与邻近板块相互碰撞、挤压作用下，每年平均上升2-5mm。据此推断，我国台湾海峡约在1.5万a后变为陆地。那时，台湾与大陆在地理上合为一体了。,休息,）转换型边界 转换型边界位于相邻板块相互错动的地方，沿转换断层发育，在边界处既没有物质的增生，也没有物质的消减。转换型边界与板块运动的方向平行，一般分布在大洋中，也可在大陆上出现。如美国西部的圣安德烈斯断层，就是一条著名的从大陆通过的转换断层。,休息,休息,休息,休息,四. 板块运动的驱动力-地幔对流 板块运动的基本能量来自于地球内部，能量以对流的方式传递。地幔内的高温物质上升到岩石圈底部，并开始水平运动，而后冷却下沉到地幔深处再加热上升，形成一个物质循环，并周而复始。,休息,休息,局限于软流圈的地幔对流,五、威尔逊旋回-大洋形成、发展、演化 ）萌芽期（a） 裂谷作用是大洋形成的第一阶段，以东非大裂谷为代表。大陆板块在下部地幔对流的作用下发生解体，形成一个长轴状的线性裂谷，裂谷中火山作用比较强烈。,休息,）幼年期（b） 以红海、亚丁湾的裂谷作用为代表。 其特征是具有典型增生边界的大洋中脊的存在，中脊发育有中央裂谷和转换断层。红海中脊发育的高温卤水区就是在中央裂谷和转换断层处发现的，显示了这一构造单元的高热流值。,休息,）成熟期（c） 大西洋代表了大陆漂移和海底扩张更为高级的阶段。此时大洋已发育成熟，形成包括洋中脊和洋盆的完整大洋，但仍以洋壳增生为主，未出现俯冲消减作用。,休息,大西洋形成示意图,休息,）收缩期 （d1- d2） 太平洋是处于该时期的典型代表，虽然太平洋目前仍是世界上最大的海洋，但比起中生代它所具有的规模来，已经小得很多了。这一阶段最明显的特征是大洋的增生与消减并存，但俯冲消减的速度大于增生的速度。,休息,）结束期（e） 地中海是该时期的典型代表。这一阶段大洋已不再增生，在俯冲的作用下，大洋的规模急剧缩小。今天的地中海是古特提斯大洋的残余，不久的将来将要完全闭合。,休息,休息,）大陆碰撞期（f） 大洋演化的最后阶段就是完全闭合，留下一条古大洋的遗迹，结束了大洋的