大地构造学说课件

1、大地构造学说 大地构造学是地质学的分支学科，研究地壳的大型和全球构造的发生、发展的规律及地壳运动问题。前者如地槽和地台、板块构造，后者如地壳运动的力的来源、方式、空间分布、时间。第一节 地槽地台学说一 概述：是传统的大地构造学说，是在研究大陆地壳时形成的。1859年美国地质学者J.霍尔对美国东部阿巴拉契亚山脉的研究中，注意到地层厚度达12KM以上，认为山脉最初是在地壳的巨大凹陷中形成的，后期上升成山，称这种长条形的凹陷为地槽。是地壳中的活动区。1885年E.休斯提出地壳中还有稳定的地区，称为地台。1900年以来，认为在元古代以后的地质年代中，地壳上仅有这两个对立的大地构造单元。产生了地槽地台学

2、说。二 .地槽 geosyncline（一）地槽的概念及发展过程地球表面的许多长条形的褶皱山脉如阿尔卑斯山、喜马拉亚山、秦岭、科迪勒拉山、阿巴拉契亚、安第斯山等都有巨厚的沉积，经对其岩石、岩浆活动、变质、构造运动 的研究，证明早期均为强烈活动的坳陷地带，这种地壳上的狭长（上千KM长，几百km宽）的相对活动的坳陷地带称为地槽。地槽的发展过程：1.下降阶段：下降幅度最大的地方是地向斜，相对隆起的是地背斜。2.上升阶段：地槽回返阶段，早期为下降和上升相持，最后全部上升，地槽区变成褶皱带，形态上是山脉。从地槽下降到上升形成褶皱带，称一个构造旋回，需几千到1亿年。（二）地槽区特征巨厚的沉积建造：下降初期

3、有下部陆屑建造、海底火山岩建造。 继续下降有石灰岩建造；回返初期有复理石建造，后期有磨拉石建造。强烈的构造变动：线形褶皱和逆断层，大规模的碾掩构造。频繁的岩浆活动：中基性中酸性酸性。显著的变质作用：丰富多样的矿产资源三. 地台 platform(一）地台的发展过程地槽回返形成褶皱带，由活动稳定，形成地台。地台是地槽发展演变的产物。地台一般都有双层结构，盖层和褶皱基底。寒武纪以前形成褶皱基底的地台，已较平坦，称古地台；寒武纪以后形成褶皱基底的地台因处于山岳状态，仍称为褶皱带。（二）地台次级构造单元地盾：长期上升无盖层沉积。地向斜：长期下降台背斜：长期上升，沉积盖层由中间向两侧变薄。沉降带：长期下

4、降最活动的地带。又称台褶带。（三） 地台的特征厚度较小的沉积建造：下降开始有.铁、铝质岩建造，可燃有机岩建造，继续下降有石灰岩建造，可形成丰富的沉积矿产。构造运动、岩浆活动及变质作用都微弱。四. 槽台学说存在的问题机制不清，为什么这个地方形成地槽，那个地方形成地台？固定论的观点 仅以陆壳为研究重点，无法说明全球构造的演化 对地槽区只知其终不知其始，对地台区只知其始未知其终。 与我国实际不太符合。中国地台是一个准地台。第二节 板块构造学说一 大陆漂移continental drift hypothesis（一）概述1912年魏格纳（A.wegener)注意到大陆几何形态的相拼。认为：在3亿年前地

5、球上只有一个庞大的联合古陆，称为泛大陆，中生代开始分裂。南美和非洲在7000万年前的白垩纪分离，更新世时大西洋完成张裂，格陵兰和挪威在150万年前才分离；在印度洋方面，最先分离出澳洲，原来是长形的印度与马尔加什分开 向东北漂移与亚洲大陆挤压形成喜山；当运动着的大陆前缘遭到大洋底的抵抗时，便被挤压褶皱成山，如美洲西部的科迪勒拉安第斯山。格陵兰和南美洲的尖细末端，亚洲以东的岛弧，实际上是一些被遗留在运动着的岛弧中的落伍者。（二）证据1.古生物证据： 蕨类植物舌羊齿化石在南美、南部非洲、澳大利亚、印度以及南极洲都有发现，这些植物的种子直径达几MM，由风把它们吹过大西洋是不可能的；同样，1968年在南

6、半球发现水龙兽化石，也说明这些大陆以往必定有某种联系。因此，相同时代的舌羊齿和水龙兽化石在南半球各大陆的岩石中出现，是大陆漂移强有力的证据。 石炭纪大西洋两岸爬行动物化石相同种类达64%。 南美西海岸的胡安.圣费尔南德斯群岛上的植物与离它很近的智利的植物很少有共同之处，可是却与火地岛、南极洲、新西兰以及南太平洋许多岛屿的植物有亲缘关系，解释为：南美大陆只是在最近的2亿年内才离开非洲向西漂移接近这个群岛；另外，夏威夷群岛的植物和离它近的北美大陆植物关系甚微，而与亚洲大陆植物关系更为密切。2.地质证据(1).好望角的东西向褶皱山脉在海岸线附近突然中断，而与它相当的构造却在布宜诺斯艾利斯找到；(2)

7、.褶皱的阿巴拉契亚山脉以北东向横穿美国东部，延伸至纽芬兰，终止于大西洋岸，而重新出现于爱尔兰和不列颠；(3).在加纳、象牙海岸及其以西，地层距今20亿年的 地区和达荷美、尼日利亚以东6亿年的地区之间有一清楚的界线，呈南西向在加纳的阿克拉附近进入海洋 如果巴西在6亿年以前与非洲相连，则该界线应在巴西东北海岸靠近圣路易斯的地区进入南美洲，经过对圣路易斯岩石年龄测定，惊喜发现，地质年龄分为两组，20亿年的岩石正好位于预测界线的西面，而6亿年的在其东面，西北非洲的一块20亿年的坚稳地块显然被遗留在南美大地上。全球水晶的分布3.冰川证据：古生代晚期，南半球普遍发育冰川，而除南极洲外，所有南半球各大洲现在

8、均位于赤道附近，另一方面，北半球各大洲并未有此时期的冰川遗迹，从冰川的移动方向看，南美洲、印度和澳大利亚冰川从大洋向内陆移动，如果各大陆是拼合着，冰川也就正好集中于南极附近。（三）大陆漂移说的衰亡大陆漂移的机制不清，大陆不可能在硅镁层上漂移。一组不可思议的大地测量数据：格陵兰与欧洲之间的距离逐年增加9-32M，比现在利用卫星技术测得的大几百倍，因此为固定论者提供了反对的口实。有科学家估计，大西洋两岸可类比的生物仅占生物种属的5%。大陆漂移仅仅在地史的最近一个时期，人们要问，地球最近发生了什么变化，导致大陆分离漂移？在更老的地质时期，大陆地壳又怎样运动呢？1930年WEGENER遇难。大陆漂移说

9、这支航船，在茫茫大海中迷失了方向，四处漂泊，期盼着战胜惊涛波浪，到达胜利的彼岸。（四）大陆漂移说的新证据由于地球物理和海洋探测，60年代起大陆漂移又复兴 。1.古地磁证据 由于地球的磁力线在南北两极间通过，岩石形成时可被磁化，保留当时的磁场方向，可以通过测定岩石中的磁场来了解 当时地磁极的位置，发现地磁极是游移的，故可作出各大洲的磁极游移曲线。 首先对北美和欧洲的 磁极游移曲线研究，两条曲线形状相同，但是在7000万到1亿年前，两条曲线不重合，这一事实有两种解释：要么承认地球在同一时期有两个磁极，要么就必须对两个大洲的位置调整，直到使二者重合，进一步的研究说明后者是对的，并且在至少2亿年的时间

10、内，这两条曲线彼此间的位置正好和大西洋的宽度相同，由此可见，要使磁极的位置能够通过调整而彼此重合，唯一的办法是将两个大洲彼此靠在一起。2.利用电子计算机技术对大陆拼合由剑桥大学布拉德完成最佳吻合，按大陆架外缘915M 深处的等深线进行。二.海底扩张 sea floor spreading theory1960年赫斯（HESS）和迪茨（DIZZ）在地幔对流的基础上提出。（一）要点1 大洋中脊和裂谷是地幔物质上涌的出口，涌出的地幔物质冷凝形成新的海底，并推动先形成的海底逐渐向两侧对称扩张，速度约每年1-16cm，在海岭处，扩张的洋底同时把两侧大陆推开，大陆仿佛冻结在相邻的海底上，与海底一起向同一方

11、向移动，2 洋底扩张到达深海沟时，便向下俯冲，重新返回到地幔，洋底并不推动相邻大陆漂移。3 海岭上升的新物质不断被推向两侧，然后又俯冲到大陆壳下，大约2-3亿年更新一次，所以各个大洋的地壳都很年轻，不老于中生代。（二）证据 1 . 从 60年代起，就陆续有人发现，在横穿洋脊方向所测得的磁力异常曲线相似，每一侧的正负异常都在另一侧同样的位置出现；同时发现在过去亿万年地球发展过程中，地球磁场南北极曾多次反向，现在的磁场叫正向，与现在磁场方向相反的叫逆向。把所有横剖面上所测得的正负异常连接起来，即可看出在洋脊两侧具有一系列与之平行的磁异常条带，正向和逆向交替出现，以洋脊为中心对称排列，每一条磁条带宽

12、度不超过数十千米，而长度却可达几千千米以上。 2.海底年龄的特征,前面提到海底沉积物有从洋脊向两侧由薄逐渐变厚的特点。除此，经年龄测定证明，海底沉积物还具有两个特点：一是最老的沉积物年龄不早于侏罗亿年，远比大陆上最古老的岩石(38亿年)年轻。二是海底沉积物年龄从洋脊到两侧对称分布。 结合前述，所有这些现象究竟如何解释呢? 3. 转换断层 transform fault 大洋中脊被许多横断层切成小段，似平移断层，但两翼错动的方向与平移断层不同，这是另一种性质的断层。特点是： 尽管中脊轴海底不断扩张，但断层面两侧的两段中脊间的距离却未必加大； 它仅在两段中脊间错动，而此段以外的断裂带上，断裂带两侧

13、海底扩张方向是一致的。 作为转换断层，两中脊之间的错动方向恰好和平移断层把中脊错开的方向相反。 地震多沿转换断层的错动段发生。4.海底热流值由海岭向外递减，由1.82微卡/平方厘米秒,到大洋盆地的1.28微卡/平方厘米秒,再到海沟处的0.99微卡/平方厘米秒。三.板块构造说plate tectonics tueory板块构造是海底扩张的引伸，认为地球表面可分为若干大的岩石圈碎块看上去象一个个形状各异的板子，称为板块。板块之间进行着相互运动，板块被认为是刚硬的，其基底是坚硬的岩石圈与柔软的软流圈之间的分界面。板块内部相对稳定，但各板块的结合处相对活动。/00全球分六大板块：太平洋板块、亚欧板块、

14、印度洋板块、非洲板块、美洲板块、南极洲板块。（一）板块分界线 板块通常以海岭、转换断层、海沟和地缝合线为分界。各界都有自己的特征： 1)海岭oceanic ridge 这里不断溢出上地幔物质，喷出物多为玄武岩，是新地壳增生的地方，故又称之为扩张(或增生)型边界，如亚欧板块与美洲板块之间有大西洋海岭相非洲板块和印度洋板块之间以印度海岭为界。在大西洋的海岭又称大洋中脊（midoceanic ridges）总长度达70000km，高达3000m，宽达2000km。其间有中央裂谷（midoceanic rift）太平洋称为洋中隆（oceanic rise）。 2)转换断层transform fault

15、 大洋底部的海岭常被一系列断层所错开。不过这同一般的平移断层不它一面向两侧分裂，一面发生水平错动，形成一系列垂直断裂带，故称为转换断层。水平断距常达数十、数百公里，甚至可达1000公里。这类边界仅见于大洋地壳中。3)海沟 trench这一界线又常与俯冲带连在一起，即当洋壳板块向两侧移动，遇到大陆板块发生碰撞（collision）时，由于洋壳岩石密度大、位置相对较低， 自然俯冲于大陆板块之下，叫俯冲带(subduction zone)。 在俯冲带上，即在两个板块之间形成深海沟。海沟常常平行于两个板块的边界，并且可伸很远。例如太平洋板块周围都有很深的海沟同其他板块相分开。 4)地缝合线 sutur

16、e line两个板块相向移动以致发生碰撞时，可能是一个板块的边缘俯冲于另板块之下，也可能是大洋壳分别俯冲于两个板块之下。这样的构造线，称为地缝合线。板块之间最新蛇绿岩带的位置代表两个板块之间缝合线位置。雅鲁藏布印度河地缝合线是印度板块(属印度洋板块)，俯冲于亚欧板块之下，为南亚次大陆与亚欧板块的分界那里有典型的蛇绿岩带。汇聚型板块边界的三种类型（二）板块构造说论证蛇绿岩套ophiolite：超基性岩辉长岩、海底枕状熔岩和深海硅质岩。和现代洋壳的结构一致，在板块碰撞的强大挤压力下，没有被削减掉的洋壳物质顺结合带被挤出，成为蛇绿岩带。如雅鲁藏布江蛇绿岩带。混杂堆积：melange在西藏白浪县，见到

17、一种很特殊的岩石，在墨黑色的超镁铁岩中包裹有许多大小悬殊、时代不同、岩性各异的岩块，它们乱七八糟地搅拌在一起，毫无规律可寻，同样的现象在北美西部的海岸山脉、阿富汗的兴都库什山、伊朗的扎格罗斯山、土尔其的托罗斯山脉中都曾发现这种现象。 地震活动 地震的分布规律和成因机制，大体可概括为以下几点；(1)沿着大洋中脊、转换断层、俯冲带(贝尼奥夫带)、大陆裂谷、地缝合线分布。(2)世界上的中、深源地震，特别是深源地震，主要分布于俯冲带倾向大陆的一侧。(3)发生于大洋中脊、大陆裂谷的地震主要由拉张所产生；发生于转换断层带的地震主要由扭错所产生；发生于俯冲带、地缝合线的地震主要由挤压、边掩所产生，但发生于海

18、沟附近的地震有许多是因张裂形成。(4)板块内部地震较少。 （三）板块运动的机制地幔对流 mantle convection（四）板块构造说的应用1 大洋发展阶段： (1)大西洋的洋底只有诞生没有死亡。大西洋的寿命和大西洋底最老的部分的年龄一致(现已查明。约为16亿年)。大西洋的面积是由小到大在变化着的，也就是说大西洋最初可能仅仅是周围大陆之间的一道窄狭的巨大裂隙，诞生以后，面积不断扩大，今天它的面积仍在扩大之中。 (2)大西洋两岸的巨大陆地在地质史上的“漂移”运动，不是大陆在海底上滑动，而是大陆随着岩石圈板块在大西洋中脊的生成和向两侧扩张而一起运动的.(3)太平洋的洋底是有生又有死的：洋底在东

19、太平洋蹈起处不断地生成着，向两侧扩张，在周围深海沟处的海沟俯冲型板块边界处，太平洋之底不断地消亡着。必然的结论就是太平洋的年龄定比现今找到的最老的洋底更老一些。 (4)地球表面的总面积基本是稳定的。大西洋的面积在扩大，大西洋两侧的大陆在随着大西洋的扩大向两侧推移。陆地的面积也是相对不变的。那末，有一部分洋底处于不断消亡过程中的太平洋的总面积就一定在不断缩小。 这几个结论，必然会引起如下的联想：既然大西洋曾经是陆地上的一条裂缝，那么在今天的陆地上有无这样的裂缝以至开裂为海洋呢？同样，太平洋正在缩小，那么，今日的海洋中有无缩成海直至使两侧的陆地合二而一呢？板块构造对上述问题的回答是肯定的。东非大裂

20、谷(east African rift system)是一个新海洋的发祥地，（孕育期）红海已将非洲和阿拉伯半岛分开（幼年期）大西洋正在扩张（青年期）太平洋在缩小（老年期）地中海是残存海（衰退期）地缝合线海洋生命的遗迹。这个完整的过程称为威尔逊旋回2.地震分布浅震、中震、深震沿俯冲带有规律分布。浅震分布在海沟、岛弧外侧，深震分布在大陆、中震位于其间。3.在海沟俯冲型板块边界，有金属硫化物矿床，而金矿与其共生，全世界主要的金矿产地有：阿拉斯加、加拿大、美国东南部、美国西部的加里福尼亚、南美洲的委内瑞拉和巴西、印度和澳大利亚。均位于海沟俯冲型板块边界。4.亚洲锡矿床的分布处于海沟俯冲型边界。5.在扩张的红海海盆有丰富的金属硫化物矿。6.在水深约3，700米的大西洋中脊处，曾发现了厚度为42厘米的锰矿。这种锰结核含有铁，锰等有用金属元素，是十分有用