大地构造课件 第一讲大地构造绪论

主讲：童亨茂地球科学学院大地构造学第一讲：绪论一、主讲教师简介简介：童亨茂，男，浙江嵊州市人，1992年毕业于北京大学地质系。工作领域：储层构造裂缝、构造物理模拟、盆地构造分析的研究工作，和盆地分析、地球科学概论和综合地质实习等方面的教学工作。办公室：新科研楼1007左联系方式：89734607(O)M)序论二、课程学习的目的和意义1.初步掌握以板块构造理论为核心的大地构造理论以及中国区域地质概况，为油气勘探服务（基础理论）！我国年石油产量与需求量比较（据CNPC等资料）石油的年产量曲线石油的年需求曲线20010019801985199019952000年150石油的年产量和需求106吨量年进口石油量2004年我国石油进口1亿吨,占总用油量的35%2010250年出口石油依赖度:>50%国外买油；国外找油;提高国内油气资源探明率途径中国油气资源现状：石油1010亿吨(20%)，天然气42万亿方(10%)美国油气资源现状：石油探明率达70%，天然气探明率64%0204060801001201401601802006570758085909192939495969731.4337.9552.0371.49116.17148.66154.09158.89164.83169.88174.3182.67190累积探明储量(亿吨)年代989900192.9195.8198.72、对全球的构造格局有总体的了解3、提高自己的综合素质二、课程学习的目的和意义三、课程的学习方法和要求课堂讲述笔记课堂讨论考试成绩评定（平时15分，作业15分，考试70分）四、课程内容绪论第一部分基本概念第二部分大地构造理论第三部分大地构造研究方法第四部分板块构造与沉积盆地第五部分中国的区域地质及演化概况绪论第一部分基本概念第一章地球的内部结构及地球物理场第二部分大地构造理论第二章大陆漂移和海底扩张学说第三章板块构造理论第四章大地构造环境的基本类型第五章槽台学说的基本观点及其评述第三部分大地构造研究方法第六章岩浆作用和变质作用研究第七章垂直运动和水平运动研究第四部分板块构造与沉积盆地第八章沉积盆地的形成与地球动力学第九章盆地的分类及分布第五部分区域地质第十章中国的区域地质及演化概况大地构造学是研究地球，特别是地球表层（岩石圈）的结构、组成、构造、特征、演化历史、运动规律及动力、成因的一门学科。它的主要目的在于揭示和解释各种构造现象的本质，建立地球和岩石圈演化的基本规律。五、大地构造概念大地构造学的发展经历了一个漫长的过程，从大地构造概念的萌芽、假说阶段发展到科学理论阶段，即板块构造理论阶段。从二十世纪六十年代以来，板块构造理论成为大地构造学的核心理论，它集大陆漂移、地幔对流、海底扩张等大地构造学说的精粹，以综观全球的气魄和高度的概括能力，成功地解释了地球上众多的构造现象和地质作用，并把地壳运动、岩浆活动、变质作用、沉积作用、成矿作用、地壳的形成和演化等重大地学问题纳入统一的理论范畴中。六、大地构造学发展历史在板块构造理论指导下，含油气盆地的形成、分类、演化和分布规律，以及几十年以来积累的中国区域地质资料得到了新的认识，并极大地推动了石油和天然气勘探及区域地质调查和研究工作。六、大地构造的发展历史探求地壳运动、地壳构造演化的基本规律，曾经历一个逐步深化的漫长过程。根据苏联构造学家哈因(1979)的意见，可以将大地构造概念的发展划分为三个主要阶段。1、第一阶段指十八世纪晚期以前，这是大地构造概念的萌芽阶段。其时人们对于地震、火山、海岸线变动等地壳运动和地球内部活动性的表现，只有一些粗浅而朴素的认识，例如将构造活动解释为地下洞穴的坍塌。2、第二阶段从十八世纪晚期到本世纪中叶，是大地构造学发展的假说阶段。在这一阶段，随着对地质现象及其规律的认识不断深化，提出了一个又一个大地构造假说，旧的假说相继被淘汰，地质学基本理论不断提高和发展。这一阶段主要的大地构造假说有隆起说，收缩说，脉动说，地球膨胀说，地幔对流说和槽台学说等等，可是，这些构造假说基本上是抽象的、定性的，缺少定量的计算和精确的预测能力，通常也不具有普遍适用于全球的性质。●隆起说是第一个大地构造假说，系赫顿(J.Hutton，l788)等人于十八世纪晚期创立。岩浆入侵于沉积岩之中，以及现代火山活动的壮观景象，给隆起说学者以深刻的印象。他们推论地壳的各种地质现象都是由地下热能在上升过程中造成的，从而认为，地壳运动中起主导作用的是垂直方向的上升运动，隆起的原因在于熔融岩浆的上升。当岩浆向上侵入挤进岩层之中，还会派生出斜压力或水平侧压力，再加上岩层本身的重力及所受阻力的共同作用，会导致岩层发生褶皱变形。这种褶皱应围绕着隆起中心向四周推挤而成。●收缩说到了十九世纪三、四十年代，隆起说渐趋衰落，代之而起的是法国地质学家博蒙（EliedeBeaumont1830，1852)提出的收缩说。上述平行延伸的剧烈的褶皱变形，用水方向收缩作用来解释是很自然的。收缩说认为早期的地球曾一度处于熔融的液态，以后逐渐冷却收缩。冷却先从地球表层开始，地壳就是这种冷却固结的产物。随后，冷却收缩作用进一步发展到地球的深部。结果，相对于正在缩小的地球内部来说，地壳是太宽敞了，于是迫使地壳收缩形成褶皱系，就象干缩的苹果皮一样。徐士(Suess)于1876年对收缩说作了重要补充。他把地壳划分为刚性和柔性地段，当整个地壳发生收缩时，刚性地段并未卷入褶皱作用，相反对柔性地段起着老虎钳的作用。柔性地段(巨厚的地槽沉积)便在不断靠拢着的较刚性的地台或中间地块之间被揉皱，形成带状的褶皱山系。●膨胀说放射性元素的发现，促使一些学者注意地球变热和膨胀的可能性。地球膨胀说(O.C.Hilgengerg，1933等)在理论前提上与收缩说恰好对立。收缩说注意到陆上褶皱山系的压缩褶皱现象，膨胀说则着眼于现代大洋的扩张新生性质。二十世纪五十年代晚期张性的全球性裂谷系的发现，使得膨胀说增添了一些新的信徒。可是，地球上除扩张带外还存在着压缩带(格皱山系)，这是地球膨胀说所无法解释的。如果认为大陆曾一度盖满整个地球表面，则当时地球半径只有目前地球半径的二分之一左右，当时地球物质的密度要大于目前好几倍，还难以想象何种物质能有这么高的密度。古地磁资料的推算也得出，从二叠纪以来，地球的体积并没有发生过显著的变化。这样，地球膨胀说的信徒只有少数人。●脉动说脉动说最早是由RothPletz(1902)应运而生。脉动说的较完善形式是由美国地质学家布克(BucherJl933)、苏联学者乌索夫(1940)等提出的。此说认为，在地球的发展过程中，膨胀和收缩是交替发生的。前者与放射性热的积聚有关，后者与放射性热的强烈折出有关。在地球膨胀时期，地壳开裂，形成地槽，伴随着玄武岩喷溢；在地球收缩时期，充填地槽的沉积物变形，形成褶皱山系，伴随着花岗岩侵入。脉动说对于单纯强调压缩的收缩说是一种改善和发展。不过，脉动说也有其严重的弱点。例如经常可以见到，在同一地质时期，一些地区在扩张，另一些地区则处于压缩状态；更重要的是，还缺乏地球体积有过明显变化的证据。●地幔对流说英国地质学家霍姆斯（1928）用地幔对流的上升流阐述大陆地壳的破裂、拉开及大洋的形成，从而把地幔上升流和下降流组合成统一的对流图式。霍姆斯还将地幔对流说与活动论（当时以大陆漂移说为代表）相互结合起来。大陆和岩石圈驮伏在地幔对流体上，从大洋中部的扩张带向两侧的挤压带移动；扩张带位于上升流处，挤压带（如海沟）位于下降流之上。这实际上已粗略地勾画出了六十年代海底扩张和板块构造概念的轮廓。3、第三阶段指本世纪六十年代以来，板块构造理论盛行的阶段。海底扩张和板块构造说的兴起标志了这一阶段的开始。板块构造说兴起，这是当代地球科学发展中的划时代事件。板块学说的孕育，先后经历了六十年(1910—1970)坎坷曲折的历程。它发端于1912年魏格纳(A.L.Wegener)创建的大陆漂移说。本世纪初，AlfredWegener总结并发展了前人对大陆运动的认识，提出了大陆漂移说(1912)，曾经在地学界引起一场轩然大波。开始是激烈的论战，随后是长时间处于僵持状况的沉寂。直到六十年代初，H.H.Hess发表了海底扩张说(1962)，在新的基础上论述了地壳的产生和消亡，才使活动论的观点重新引起普遍的兴趣和重视。在此前后，有回声测深仪（图）对全球性洋脊──裂谷系（图）的发现(B.Heezen,M.Tharp,M.Ewing,1959)，核子旋进磁力仪对洋底磁异常条带(图）的发现(A．D．Raff,R.G.Mason,1958)和解释(F.J.Vine,D.H.Matthews,1963)，标准地震台站网的观测(L.R.Sykes，1963)和洋底转换断层的发现(J.T.Wilson,l965)，尤其是岩石古地磁学对磁极游移路线的长期研究(P.M.S.B1ackett，S.K.Buncorn，1950-60)与古地磁时标的建立(A.Cox，R.Doell，B.Dalrymple，I．McDougal!，1963)等，不仅为海底扩张说提供了依据，而且是有力的支持。回声测深仪探测洋底地形E.J.Tarbuck,1987)对全球性洋脊──裂谷系的分布(据C.W.Montgorey,1990)据H.L.Levin,1991)东太平洋磁异常条带继之而起的是岩石圈板块大地构造说的出现(X.LePiohon，D.P.Mckeenzie,R.L.Parker,W.J.Morgan,1967--68)和在海洋地区内进行的广泛验证活动，其中主要是地球深部取样联合海洋研究机构(JOIDES，1964)创导下的深海钻探计划(DSDP，1968)。格罗玛·挑战者号(图）在大洋底获取的大量岩芯说明了这样一个事实：大洋底地壳与与大陆地壳相比是年青的，大洋底与大洋水相比也是年青的，从而有力地支持了大陆漂移海底扩张与板块大地构造这样一条思维线索对地球的活动方式所取得的认识。可以说，直至板块学说问世之后，地球科学家才第一次比较成功地回答了“地球是怎样“地球是怎样活动的”问题。挑战者号船——洋底钻探的工具E.J.Tarbuck,1987)七、中国大地构造研究简史分四个阶段1、1926年以前，以外国人为主研究大地构造的阶段。如来自美国的在北京大学地质系工作的葛利普教授。2、1926年-1955年，中国大地构造的开创奠基时期这一阶段代表性的事件有：★1926年，翁文灏先生在泛太平洋构造会议上，作了“中国的燕山运动的报告”，在会议上引起强烈反响。这是中国的地质学家第一次在国际上展示自己的大地构造研究成果。为此，把这一事件作为这一阶段的开始。★1939年，李四光在英国出版《中国地质学》，提出了地质力学的思想。★1945年，黄汲清出版《中国主要构造单位》，利用地史学的分析方法，提出了“多旋回造山运动”的大地构造思想。3、1955年-1976年，大地构造学派各家争鸣的阶段解放后，从五十年代开始，持有不同学术观点的地质学家，用不同的方法，从不同的角度探讨着中国大地构造发展特征及规律，提出了不同的大地构造学说，其中代表性的有陈国达（1956）提出地洼学说（地台活化说）；张佰声（1962）提出地壳波浪镶嵌构造学说；黄汲清提出的地壳多旋回活动说；李四光提出的地质力学；以及张文佑的断块构造学说等。4、1976年以来，板块构造盛行的时代八、新地球观1、地壳垂直运动为主还是水平运动为主地壳运动究竟以垂直运动为主，还是水平运动为主，长期以来，争论不休。就运动的规模或幅度而言，在垂直运动方面，地面隆起的最高峰为海拔8.8km[珠穆朗玛峰照片]，沉陷的最深处达海面以下11km，全球总高差达20km。这样估计隆起（或下陷）的最大幅度可达20-30km。再以水平运动来说，岩石圈板块的运动无疑是第一级的最基本的地壳运动，板块的水平漂移动辄以数千公里计。中生代以来，北上的印度板块长驱7000km以上[印度板块运动的图片]；大西洋从无到有，扩展了数千公里。可见，水平运动的幅度超过垂直运动的幅度大约两个数量级。珠穆朗玛峰照片再就运动的速度而言，板块水平运动的速度一般是每年数厘米，有时可达每年十多厘米（印度板块在60-70Ma期间，运动速率为每年20厘米）；而据大地测量资料，垂直运动的速度大者一般只有每年数毫米，超过每年10毫米者相当罕见。如以地质年代的尺度计，垂直运动的速度大多不过每百万年数十米，即0.01-0.1毫米／年。因此，无论就运动的幅度还是速度来说，垂直运动都难以与水平运动相比拟。水平运动为主是活动论的核心思想。2、地球和地壳的演化发展是渐变的过程还是事件性的灾变过程郝屯和莱伊尔强调了地球发展的过程是渐变的过程。与之对立的是“灾变论”，即认为导致地球形成和发展的原因是某些剧烈的灾变事件。其实，“渐变”和“灾变”是对立的两个侧面，地球的演化既是渐进的，同时也存在事件性的灾变过程。如白垩纪的恐龙灭绝事件、火山喷发和地震等。正确的思维方法是，既承认地球的演变过程是缓慢的、渐进的，同时又要承认存在阶段