《板块构造学说》- 教学课件

板块的运动方向和速度板块运动的驱动机制板块运动与地震、火山板块运动的方向和速度板块运动的方向和速度板块运动的方向和速度orange:

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transcurrent单位：cm/a板块运动的驱动机制在刚性岩石圈之下，塑性较大且较易流动的软流圈的存在，是板块能够运动的物质基础。然而，使得扳块发生运动的驱动力，如地幔对流、边界力等是迄今仍在探索的问题。任何一种合理的驱动机制，至少要满足以下一些条件：第一，能够产生足够大的力；第二，必须合乎物理学，包括流体动力学、热力学、力学的基本原理；第三：应符合根据地球物理观测得出的地球内部的性质；第四，驱动机制所产生的效应要与现代岩石圈的性状和动态一致，应能解释板块运动在地质历史中的演变过程(Jacobs等，1974)。板块运动的驱动机制1）板块运动的驱动力1975年，日本学者上田诚也等认为作用于岩石圈板块上有8种力。板块运动的驱动机制1）板块运动的驱动力其中作用于板块底面的有两种力：地幔拖曳力和大陆拖曳力；板块运动的驱动机制1）板块运动的驱动力作用于板块边界上的有6种力：3种是驱动力，即洋中脊处的脊推力、俯冲带处的板块拉力和海沟引力；另3种是阻力，即转换边界上的转换阻力、板块相遇处的碰撞阻力和潜没板块前端的板块阻力。板块运动的驱动机制迄今为止提出的板块运动驱动机制有主动机制和被动机制之分，地幔对流机制是一种板块运动的被动驱动机制，而推—拉模式则是板块运动的主动驱动机制。不过，关于板块的驱动机制问题，仍停留在推理和探索阶段。板块运动的驱动机制迄今为止提出的板块运动驱动机制有主动机制和被动机制之分，地幔对流机制是一种板块运动的被动驱动机制，而推—拉模式则是板块运动的主动驱动机制。不过，关于板块的驱动机制问题，仍停留在推理和探索阶段。板块运动的驱动机制1）地幔对流模式地幔对流的概念实际早在1881年就由费希尔(Fisher)提出，随后霍姆斯用来解释大陆漂移。随着板块学说的诞生，以及对地球演化期间热能产生和消耗情况的估算，地幔对流说得到更多人的拥护。板块运动的驱动机制1）地幔对流模式通常认为，板块的离散边界位于对流的上升流处，板块的汇聚边界位于对流的下降流处。地幔物质从离散边界向两侧分流，逐渐变冷，至汇聚边界成为下降流，在地幔深处，重新加热，从汇聚边界反回离散边界下面，成为上升流，开始新一轮循环。板块运动的驱动机制1）地幔对流模式地幔对流的类型和规模地幔中的对流有两种类型，即热对流和重力对流。热对流是由地球深部和浅部物质的温度差引起的，通常说的地幔对流主要指热对流。板块运动的驱动机制1）地幔对流模式地幔对流的类型和规模关于地幔对流问题的争论是对流仅发生在上地幔的软流圈还是整个地幔。板块运动的驱动机制1）地幔对流模式地幔对流的类型和规模有人认为对流仅限于上地幔软流圈，主要理由是下地幔粘性太大，不足以引起对流，上地幔下部的相变亦可能阻碍对流。板块运动的驱动机制1）地幔对流模式地幔对流的类型和规模然而，根据瑞利理论（

Rayleigh,1916），对流的水平尺度与垂直尺度一般相差不大，而软流圈的厚度有限，理论上只能形成小尺度的对流体。小尺度对流体的运动难以与一些大型板块的运动相适应，因此，把对流限制在上地幔软流圈中不太合理。板块运动的驱动机制1）地幔对流模式

地幔对流的类型和规模后来人们从北美冰后期的均衡抬升、地球自转速度变化等方面分析得出下地幔的粘滞系数比原来的估计要小得多，因此认为下地幔也可以产生热对流。板块运动的驱动机制1）地幔对流模式地幔对流与板块运动的关系驮在软流圈之上的岩石圈板块是由于地幔对流的拖曳作用而运动的。地幔上升流使板块分离，水平流使板块做大规模的水平位移，下降流则使板块敛合。在地幔深处岩石圈物质重新变热，开始又一次对流旋回。板块运动的驱动机制2）推-拉模式1967年，埃尔萨瑟（W.

M.

Elsasser）等提出了重力驱动板块运动的推--拉模式。他们认为，在重力场中运动的板块，主要是受洋脊推力和下沉板块的拉力而运动。板块运动的驱动机制2）推-拉模式当热地幔物质上侵于中脊轴部，就如同在板块中间不断地打进楔子，从而把板块向两侧推开，并使板块沿洋中脊两翼的斜坡滑动。板块运动的驱动机制2）重力推-拉模式海沟处由于板块的冷却变重导致板块的俯冲潜没，下潜板块与周围地幔之间的密度差产生了下拉力。板块运动的驱动机制2）重力推-拉模式1975年，哈珀（Harper）认为，板块由洋脊向两侧滑动，是因板块前缘冷却、加重、下沉引起的。哈珀计算下沉的拖拉力比洋脊的推挤力大7倍。这种设想的根据是，发生于海沟的浅震，已证明是由正断层所引起。这些正断层有人用板块弯曲外缘发生张裂来解释。板块运动的驱动机制2）重力推-拉模式有人强调板块俯冲不是被一种力量推下去的，而是被一种力量拉下去的，其理由是：（1）冷却的板块密度增大；（2）下插的板块因压力增加，发生物相转换，使矿物岩石密度增大；（3）洋脊高，海沟低，板块会像滑坡一样从洋脊向海沟滑动。板块运动的驱动机制2）重力推-拉模式在拉力和推力的驱动下，板块不断沉人软流圈中，并排走周围的软流圈物质，这些物质在拉张的洋中脊升起，从而同运动的岩石圈一起构成一个对流单元。板块边界与地震活动全球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、震源深度、震源的应力状态及地震活动性的强弱等方面。板块边界与地震活动全球95％以上的地震都发生在板块边界上。板块边界与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、逆掩所产生，但发生于海沟附近的地震有许多是因张裂形成。（4）板块内部地震较少。板块边界与地震活动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。大洋中脊轴部热流值高，岩石圈极薄，地震震源深度也极浅。板块边界与地震活动大洋中脊地震活动震源深度大于100km的地震在洋中脊几乎没有。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。板块边界与地震活动汇聚边界上的地震活动汇聚型边界上的地震带宽度较大，在岛弧—海沟系从海沟向大陆一侧，浅源、中源和深源地震依次出现在贝尼奥夫带上。板块边界与地震活动汇聚边界上的地震活动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；汇聚型边界是压性的，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，碰撞型边界上地震的震源机制更复杂。板块边界与地震活动汇聚边界上的地震活动汇聚型边界上的地震活动最强烈，所释放的地震能量占全球总量的90%以上，尤其是在俯冲边界集中的环太平洋地震带上，有全球80%的浅震、90%的中震和几乎全部深震，所释放的地震能量占全球总量的80%，最大震级达到里氏8.9级。碰撞型边界是大陆上地震频度和强度最高的地带。板块边界与地震活动汇聚边界上的地震活动板块边界与地震活动转换型边界上的地震活动转换型边界上地震带的宽度较窄，介于离散型与俯冲型之间。转换边界主要受剪切作用，所发生的地震的震源机制以走滑型为主，有些转换断层兼有拉张或挤压性质；转换型边界上的地震多属于浅震，其活动强度和频度都比离散型边界高，但比汇聚型边界低，最大震级可达8级以上。PlateCocos

Plate板块边界的类型

转换型板块边界

海地地震发生在转换断层上。

North

American

Plate

Caribbean

PlatePacificTransform

Boundaries

(yellow

lines)Divergent

Boundaries

(red

lines)板块边界与地震活动和达-贝尼奥夫带20世纪30年代，日本地震学家和达清夫首先发现地震的震源深度与海沟有密切关系。在海沟附近都是浅源地震，离海沟较远出现中源地震，在更远的大陆内部则出现深源地震，最深达720km。震源可排列成一条从海沟向大陆方向由浅入深的倾斜带。板块边界与地震活动和达-贝尼奥夫带50年代美国地震学家贝尼奥夫(Benioff)进行了详细研究，把环绕太平洋的深源地震带看成是一些巨大的逆断层，其上部的地壳断