大洋底构造 板块构造1.ppt

三板块构造理论,板块构造理论（PlateTectonics）是20世纪60年代中期由Wilson（1965），McKenzieetal（1967），Morgan（1968），LePichon（1968）等人提出的大地构造学说。它是在大陆漂移和海底扩张学说的基础上，综合了岩石圈、软流圈、转换断层、板块俯冲与消减、大陆碰撞、地幔对流、地震及火山等一系列概念而提出的。板块构造在更广泛的基础上，阐明了地球活动和演化的许多重大问题，因而也被称为新全球构造学说（NewGlobalTectonics）。,板块构造理论的要点,“板块（Plate）”（Wilson（1965）：地球表层（岩石圈）被活动带分割而成的大小不一的球面盖板。它的面积很大（数万至亿平方公里），厚度很小（数百公里），并依地球表面轮廓弯曲。大洋板块：构成板块的岩石圈顶层为大洋地壳的板块，如太平洋、大西洋、菲律宾海等板块。大陆板块：岩石圈顶层的一部分为大陆地壳的板块，如欧亚、北美、南美、非洲等板块。,板块构造理论的要点,漂浮于软流圈之上的刚性岩石圈并非“铁板一块”，被活动带和断裂带分割成若干大小的球面块体（岩石圈板块）；板块是刚性的和相对稳定的，并按球面运动规律不断改变着彼此之间的相对位置；板块边界为洋中脊、岛弧-海沟系、地缝合线和转换断层等构造活动带，因而具有强烈的活动性，世界上的地震、火山主要沿板块边界分布；板块边界分三种类型：分离扩张型、俯冲会聚型、平移剪切或转换型；在离散边界处的扩张增生得到会聚边界处俯冲消减的完全补偿，地球体积保持不变；地幔中的热对流是板块运动的驱动力。,初期板块构造理论的要点,一、转换断层,1.转换断层的发现大洋探测表明，洋底存在着一系列平行排列的巨型断裂带（1952年，米纳德在北太平洋首次发现门多西诺断裂），把中脊沿走向切割成不同的块段。这些断裂带大致与纬度线平行，长达数千公里，宽100一200km，在海底表现为线形陡崖，两侧地形高差可达2公里或更多。断层两侧的洋中脊轴和磁异常条带的水平错开可以达到数百公里。威尔逊（Wilson，1965）从海底扩张的观点出发，将其命名为转换断层（TransformFault），认为磁条带从一开始就错开了。,转换断层,全球转换断层的分布特征,2.转换断层与走滑断层的对比,走滑断层：断层两侧的两段中脊之间的距离将随着时间的推移逐渐加大，错动是沿整条断裂线发生的。如果由平移断层引起地震，则沿整个断裂带都会发生地震。,转换断层：中脊轴两侧海底不断扩张，断层两侧两段中脊之间的距离并不加大，相互错动仅发生在两段中脊轴之间的BC段上。在BC段以外的断裂带上，断层两侧海底的扩张移动方向相同，其间没有相互错动。洋底断裂带记录到频繁的地震活动，几乎都集中在BC段上，而在中脊轴以外的AB和CD段，一般没有地震发生。,左旋,右旋,转换断层与走滑断层的对比,1967年，美国学者赛克斯（L.R.Sykes）发现，地震只发生在洋中脊轴部和被错段的洋中脊的断裂带上，且皆为浅震，但震源机制有差别。,转换断层两侧磁异常的平移错开机制,a.时期1，扩张作用开始；b.时期2，异常1裂开，并背离中脊向两个方向移动产生了AB和CD的伸长，BC段仍保持转换断层的性质；c.延伸发展的更长；d.与c为同一个时期，表示每个延伸部分较老的一侧有糜棱岩发育。,延伸段（虚线）两侧磁异常的平错方向和大小与中脊的平错相一致。,2、转换断层的地质、地貌特征,1、转换断层切穿整个岩石圈。沿洋底转换断层所发育的槽谷及崖壁，有的高差可达2km以上，随着远离洋中脊，地形高差会逐渐减小。转换断层不仅切过沉积层和洋壳第二层，有时还有洋壳第三层出露。拖采得到拉斑玄武岩、辉绿岩、辉长岩、蛇纹岩化的橄榄岩等。,2、转换断层的地质、地貌特征,2、转换断层伴有较强烈的动力变质作用。拖样表明，许多基岩被角砾岩化、糜棱岩化或片理化，有的岩石还出现微型褶皱。由于剪切作用和变质作用，可使岩石的磁性丧失，故沿转换断层带往往缺失条带状磁异常，无磁异常地带宽约1030km。一些转换断层部位会发育火山、火山岛。,3、转换断层的类型：左旋和右旋,终端为三联点的转换断层,据朱尔勤，1991,除圣安德烈斯断层外，洋脊洋脊型转换断层都位于洋底。其南端与加利福尼亚湾内东太平洋海隆的北延部分相接，北端与胡安德富卡脊相接，此交点以西，地震活动突然终止。,圣安德烈斯断层右旋洋脊-洋脊型转换断层,大陆上，洋脊-洋脊型转换断层表现为裂谷-裂谷型，如贝加尔裂谷带上的通卡断层等，平移段两端转换为张扭性裂谷盆地（谢尔曼等，1983）。,3、转换断层的类型,洋脊-凹弧型如现在连接汤加海沟和新赫布里底海沟的斐济断层，原为凹弧-凹弧型转换断层，后因弧后扩张产生新的洋中脊，变为洋脊-凹弧型，转换断层逐渐伸长。,3、转换断层的类型,3、转换断层的类型,洋脊-凸弧型如连接阿留申弧和胡安德富卡脊的断裂带、印度洋西北的欧文断层、平移段在大陆上的死海断层等，转换断层的长度变化不确定。,凹弧-凹弧型如连接安第斯弧和中美海沟的蒙塔古断层，转换断层也在逐渐伸长。,3、转换断层的类型,凹弧-凸弧型如冲绳海沟和伊豆-小笠原海沟的南海海槽（NankaiTrough），转换断层的长度也不确定。,3、转换断层的类型,凸弧-凸弧型如连接冲绳海沟和菲律宾海沟的台东大纵谷断层，转换断层逐渐缩短。,沿转换断层所发生的运动除平移剪切外，有的还兼有拉张或挤压性质，据此还可分出张性转换断层和压性转换断层。压性转换断层的构造变形十分强烈。沿着张性转换断层往往有软流圈物质上涌，成为地壳增生场所，或出现火山活动，局部可形成新的洋壳，如加勒比板块的北界开曼海槽槽底，曾采集到新鲜的玄武质熔岩，这种转换断层又称泄漏型转换断层。,3、转换断层的类型,4、转换断层的形成机制,转换断层的形成与洋中脊上不同地段的扩展速率不同有关，扩张速度在赤道上最大，由北向南速度逐渐降低（Dietz）。当岩石圈拉张破裂，断裂沿地块的薄弱带发生，它们在地表上的展布极不规则，很少呈直线形。在大洋张开的初期，若该断裂的某些段落平行于板块运动的方向，即可沿其生成转换断层，从而出现拉张段和平移段的交替。只要板块分离扩张的方向保持稳定，沿转换断层的错动便可以持续发生（Wilson，1965）。,转换断层的形成还可能与板块在不同地段的俯冲有关。如新西兰的阿尔卑斯断层，它的形成与原始海沟两侧的澳洲板块（X）和太平洋板块（Y）各自在不同的地段上俯冲到对方之下有关。斐济转换断层可能与弧后扩张作用有关，而死海转换断层则可能与碰撞前陆的破裂有关等等。,4、转换断层的形成机制,1、全球地震的分布（95%分布在狭长地震带内）,环太平洋地震带（80）b.阿尔卑斯-喜马拉雅地震带（10%）c.大洋中脊地震带（为连续的浅源地震，5%）,二、板块边界类型和板块划分,大洋中脊地震带在各大洋之间彼此相连，同时还与环太平洋地震带、阿尔卑斯-喜马拉雅地震带相连接。印度洋中脊东南支向东南方向延伸，在麦阔里岛以南与环太平洋地震带西段相交。在大西洋南端，大西洋中脊地震带向东绕过非洲南端与印度洋中脊西南支相接，向西通过南桑德韦奇群岛与环太平洋地震带东段相接。在大西洋中部，大西洋中脊地震带通过亚速尔群岛至直布罗陀海峡一线，与阿尔卑斯-喜马拉雅地震带相连。阿尔卑斯-喜马拉雅地震带东段，在印度尼西亚群岛东面与环太平洋地震带相连。在东太平洋海隆东面，沿加拉帕戈斯海岭和智利海岭有两条地震带，把东太平洋海隆地震带与中、南美洲西缘的地震带(属环太平洋地震带)连接起来。,1、全球地震分布和深源地震特征,现代板块划分的标志：地震带、地貌特征（洋中脊、海沟、褶皱山系等）、地质(主要是岩石)。,2、岩石圈板块的划分,6大板块划分方案据LePichon，1986,十二个板块划分：纳兹卡板块位于东太平洋海隆以东，秘鲁-智利海沟以西，加拉帕戈斯海岭和智利海岭之间；可可板块位于加拉帕戈斯海岭以北，东太平洋海隆与中美海沟之问；加勒比板块位于中美海沟和西印度群岛之间；菲律宾海板块位于琉球、菲律宾岛弧-海沟系与马里亚纳岛弧-海沟系之间；阿拉伯板块位于红海、亚丁湾裂谷系与扎格罗斯褶皱山系之间。,2、岩石圈板块的划分,20世纪90年代初，DeMets，etal（1990）提出了十四个板块的划分方案：将印度-澳大利亚板块分为印度板块和澳大利亚板块两个板块，并增加北美西缘的胡安德富卡板块。在不同的全球板块分布图中，更次一级的板块还有南美洲与南极洲之间的斯科舍板块、东非裂谷带与印度洋脊之间的索马里板块、太平洋中的斐济板块、所罗门板块和俾斯麦板块等。沿大陆内部大型板块的边界上，往往镶嵌着众多的小板块。如欧亚板块南缘的阿尔卑斯-喜马拉雅地带，可能镶接着一系列小板块。,3、岩石圈板块的边界类型,3、岩石圈板块的边界类型,离散型边界Divergentboundery,会聚型边界Convergentboundery,转换型边界Transformboundery,（1）离散型边界,或张性板块边界，地表特征主要为大洋中脊轴部。中脊轴部是海底扩张中心，两侧板块相背分离，软流圈物质上涌，冷凝成新的洋底岩石圈，并添加到两侧板块的后缘上，离散型边界是板块的增生边界，或建设型边界。巨型大陆裂谷带，使统一的岩石圈板块分裂、散开，也属离散型板块边界。如著名的东非裂谷，是索马里板块与非洲板块的边界。,（2）会聚型边界,也称压性板块边界，地表特征相当于海沟及年青造山带，两侧板块彼此相向地会聚运动，地壳强烈构造变形。汇聚型边界也可以与板块的运动方向斜交，但相邻板块之间必包含有一定的汇聚运动分量，汇聚型边界是最复杂的板块边界，又可进一步划分为俯冲边界和碰撞边界两种亚型。,（2）会聚型边界（A）俯冲边界,相当于海沟，相邻板块相互叠覆，厚度小、密度大、位置低的大洋板块俯冲于厚度大、密度小、位置高的大陆板块之下。俯冲边界主要分布在太平洋周缘，因此也称太平洋型汇聚边界。沿这种边界大洋板块潜没消亡于地幔之中，所以也称消亡型或破坏型板块边界。,（A）俯冲边界（a）岛弧海沟系,岛弧远离大陆，发育于洋壳之上，如马里亚纳弧、汤加弧(属未成熟的洋内弧)，沿着岛弧，一大洋板块俯冲于另一大洋板块之下。,（A）俯冲边界（b）安第斯型,大洋板块沿陆缘俯冲于大陆之下,（2）会聚型边界（B）碰撞边界,相当于年青造山带，为大洋闭合、大陆碰撞接触的地缝合线。在碰撞边界上，大陆板块与大陆板块作会聚运动。由于二者的厚度都大，密度都小，不可能一个俯冲到另一个之下，最终发生碰撞，使两个大陆板块碰接在一起。碰撞边界也称为碰撞带或缝合带。现代碰撞边界主要见于欧亚板块南缘，亦称阿尔卑斯-喜马拉雅型汇聚边界。,（3）转换型边界,也称平错型(剪性)板块边界，地表特征为转换断层。在此边界，两侧板块作平行于边界的走滑运动，岩石圈既不增生，也不消亡。这类边界的代表是加里福尼亚的圣安德烈斯断层，它是北美板块和太平洋板块的一段边界。,全球95以上的地震都发生在板块边界地区，这些地震统称为板间（或板缘）地震。各类板块边界上的地震活动特点有显著差别，主要表现在地震带的宽窄、震源的应力状态及地震活动性的强弱等方面。,3、各类板块边界的地震活动特点,（1）大洋中脊地震活动,大洋中脊顶部的地震带宽度很窄，不到20km；震中沿洋脊轴部以及洋脊轴部之间的转换断层展布，不是板块边界的横向断裂带被动段无地震；离散型板块边界上的地震震源机制，其断层面解是正断层型占优势，主张力轴近于水平，并与洋脊走向相垂直；大洋中脊轴部热流值高，岩石圈极薄，地震震源深度也极浅，震源深度大于100Km的地震在洋中脊几乎没有。此外，最大震级不超过7级，在各类板块边界中，它的地震活动强度最弱。快速扩张的东太平洋中隆顶部，热地幔物质上涌更为强烈，岩石圈的强度更低，其地震很少有大于5级的。,（1）大洋中脊地震活动,（2）会聚边界上的地震活动,会聚型边界上的地震带宽度较大，在岛弧-海沟系从海沟向大陆或岛弧一侧，浅源、中源和深源地震依次出现在贝尼奥夫带上。大陆内部板块碰撞边界的地震带宽度更大，以致难于确定板块边界的确切位置；会聚型边界是压性的，主压力轴近于水平，地震活动以逆断层型为主。俯冲型边界上地震的震源机制随俯冲深度和速度而变化，大陆板块碰撞带上地震的震源机制更复杂；会聚型边界上的地震活动最强烈，所释