南京大學(xué)-普通地質(zhì)學(xué)-普地板塊構(gòu)造

普通地質(zhì)學(xué)南京大學(xué)地球科學(xué)系舒良樹第九章板塊構(gòu)造2/6/2023普通地質(zhì)學(xué)

第九章板塊構(gòu)造PlateTectonic一.大地構(gòu)造基本概念1.定義：研究全球性地殼運(yùn)動(dòng)的學(xué)問稱Tectonism。包括沉積作用、構(gòu)造變形、巖漿活動(dòng)、變質(zhì)作用、成礦規(guī)律等。2.主要學(xué)說：槽臺(tái)學(xué)說（30-60年代統(tǒng)治全球地學(xué)理論），地質(zhì)力學(xué)（李四光），斷塊學(xué)說（張文佑）地洼學(xué)說（陳國達(dá)），波浪鑲嵌（張伯聲）板塊構(gòu)造:偉大的地學(xué)革命!(65-68年理論成熟。有突出貢獻(xiàn)的人物：國際級(jí)的Wilson,LePichon,上田誠也，都城秋穗；中國70-80年代以尹贊勛，李春昱,郭令智為代表）3.槽臺(tái)學(xué)說:認(rèn)為地殼運(yùn)動(dòng)以垂直運(yùn)動(dòng)為主，大陸、大洋的位置不變.將地表分為地槽活動(dòng)區(qū)（Geosyncline）,地臺(tái)穩(wěn)定區(qū)（Platform）二個(gè)主要構(gòu)造單元.2/6/2023普通地質(zhì)學(xué)3.1地槽基本特征簡介●1857年美國丹納Dana、霍爾Hall在研究阿帕拉契山時(shí)提出●指沉降很深、狹長條形延伸的凹地：長數(shù)百到上千公里，寬數(shù)十到上百公里。長期、原地、垂直沉降與堆積：時(shí)間達(dá)數(shù)億年，厚度大于一萬米?！裎挥陉?陸之間或洋-陸之間?！裼谢鹕綆r的叫優(yōu)地槽Eugeosyncline；無火山巖的叫冒地槽Miogeosyncline；兩者成對(duì)出現(xiàn)?！窈笃诘貧み\(yùn)動(dòng)使巨厚的沉積物強(qiáng)烈變形，形成一系列緊閉的線形褶皺和大規(guī)模的擠壓推覆構(gòu)造。同時(shí)發(fā)生廣泛的區(qū)域變質(zhì)作用，形成混合巖，并伴隨中酸性巖漿活動(dòng)和礦產(chǎn)?！耨薨櫟貙蛹眲∩仙缮矫}，凹地變?yōu)樵焐綆?，稱造山作用；其高大山系稱造山帶或地槽褶皺帶，如Himalaya、Alps、秦嶺、天山、昆侖山?！竦夭劾碚撘驯话鍓K理論所取代。2/6/2023普通地質(zhì)學(xué)3.2地臺(tái)基本特征簡介●奧地利學(xué)者E.Seuss（休斯或徐士）于1885年提出?！裰傅貧ど戏€(wěn)定的、形成后不再褶皺變形的地區(qū)?！窬唠p層結(jié)構(gòu)：褶皺基底和水平的蓋層

蓋層：沉積薄；面形分布；地層平緩傾斜到水平；邊界為正斷層；區(qū)域變質(zhì)極弱;無火山巖；煤、石油、沉積鐵礦等礦產(chǎn)發(fā)育?！衽c地槽的關(guān)系：地槽褶皺上升-剝蝕夷平-活動(dòng)性減弱并趨向穩(wěn)定-正斷層使之下降-緩慢地接受沉積（地臺(tái)階段）?！窆诺嘏_(tái)：以前寒武系（Precambrian）為基底；年輕地臺(tái)：以古生界（Cambrian-Permian）為基底●地盾Shield：基底之上無沉積蓋層（無沉積或沉積薄被剝蝕）?！袷澜缰牡嘏_(tái)：北美地臺(tái)、非洲地臺(tái)、澳洲地臺(tái)、西伯利亞地臺(tái)、俄羅斯地臺(tái)、揚(yáng)子地臺(tái)、華北地臺(tái)、塔里木地臺(tái)?！窨死–raton：剛性強(qiáng)的穩(wěn)定地臺(tái)。一直被板塊理論采用。2/6/2023普通地質(zhì)學(xué)3.3槽臺(tái)論的大陸生長觀:

槽臺(tái)邊緣形成新地槽,大陸向海洋方向擴(kuò)大，海洋縮??；大陸內(nèi)部會(huì)發(fā)生開裂，如東非裂谷，但海洋不會(huì)消亡。3.4槽臺(tái)論的地殼發(fā)展旋回性也稱構(gòu)造旋回周期性地產(chǎn)生新一代地槽。地槽后期的褶皺造山運(yùn)動(dòng)標(biāo)志著舊地槽的消亡,新地槽的孕育。喜山旋回(0.65億年-現(xiàn)在)-----─────燕山運(yùn)動(dòng)E1/K2─────────燕山旋回（2.3-0．65億年）-----─────印支運(yùn)動(dòng)J1/T3─────────印支旋回（2．95-2.3億年）-----─────海西運(yùn)動(dòng)，華力西運(yùn)動(dòng)T1/P────海西旋回（3.75-2．95億年）-----─────加里東運(yùn)動(dòng)D/S─────────加里東旋回（8-3.75億年）-----─────格林威爾運(yùn)動(dòng)Z/Pt─────────晉寧旋回(8-25億年）-----───────阜平運(yùn)動(dòng)─────────太古代旋回（35-25億年）構(gòu)造旋回表2/6/2023普通地質(zhì)學(xué)二.板塊構(gòu)造PlateTectonics1.海底地貌單元大陸架：坡度平均0.1度，水深小于200米,寬度大。大陸坡：坡度平均3-6度，水深1400米-3200米。大陸?。浩露刃∮?/400，為過渡區(qū)。大洋盆：深海平原，非常平坦；水深多大于4600米。大洋脊：洋盆內(nèi)部的海底巨大山脈，常分布于大洋盆的中部。

2/6/2023普通地質(zhì)學(xué)陸海過渡帶大陸架大陸坡大洋盆2/6/2023普通地質(zhì)學(xué)2.板塊構(gòu)造定義：在軟流圈上作大規(guī)模水平運(yùn)動(dòng)的巖石圈塊體。

板塊構(gòu)造理論：系統(tǒng)研究巖石圈板塊運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)的學(xué)說。3.板塊構(gòu)造存在的主要證據(jù):地形、地質(zhì)、地球物理、深海鉆探1）.地形證據(jù)：全球的大陸可以按一定方式拼合在一起；特別是南美和非洲的海岸線及其相似，用計(jì)算機(jī)可以精確的將它們拼合。2/6/2023普通地質(zhì)學(xué)2）.地質(zhì)證據(jù)a.洋中脊：洋中脊的橫截面呈平緩的等腰三角型,二側(cè)呈地壘狀隆起，中間呈地塹狀陷落（裂谷）。

洋脊處是火山噴發(fā)帶,沉積物最薄,因此也是高熱流帶,>1．47HFU。洋脊也是地震帶.特點(diǎn)是震級(jí)低、震源淺、地震頻繁。2/6/2023普通地質(zhì)學(xué)b.古生物：三疊紀(jì)一種小的淺水爬蟲中龍，本身不能遠(yuǎn)涉重洋；但同種化石卻在相距6000公里的非洲和南美同時(shí)出現(xiàn)。二疊紀(jì)的熱帶植物化石舌羊齒，現(xiàn)在出露在寒帶和非洲、南美、澳大利亞等地。推理：上述不同地區(qū)原先是連在一起的。2/6/2023普通地質(zhì)學(xué)c.構(gòu)造：挪威-蘇格蘭的加里東期造山帶,越過大西洋后，在西岸的北美加拿大和美國再次出現(xiàn)。特征相似的二疊系，同時(shí)在南非的開普頓山和南美布宜諾斯艾利斯出現(xiàn)。

推理：在大西洋形成之前，它們是連在一起的地質(zhì)體。2/6/2023普通地質(zhì)學(xué)d.冰川：石炭紀(jì)、二疊紀(jì)高寒帶的冰川遺跡,現(xiàn)在卻分布在溫帶和熱帶的印度、澳大利亞、非洲、南美、南極等地。

推理：這些不同地區(qū)原先是連在一起的。因此，1912年魏格納提出大陸漂移說。引伸1：聯(lián)合古陸Pangaea2億年前的超大陸。根據(jù)植物化石和冰川分布，認(rèn)為2億年前時(shí)有兩個(gè)古大陸。勞亞古陸（北半球）LaurasiaLand；岡瓦納古陸（南半球）GondwanaLand;特提斯海Tethys：位于兩個(gè)古陸之間、開口朝東、呈平躺V字型的古大洋。2/6/2023普通地質(zhì)學(xué)二億年前的地球

勞亞古陸岡瓦納古陸特提斯海2/6/2023普通地質(zhì)學(xué)

引伸2：海底擴(kuò)張（Wilson,1965)地幔物質(zhì)從洋中脊涌出，推動(dòng)二側(cè)的物質(zhì)對(duì)稱運(yùn)移,使大洋生長變寬，冷卻后密度變大，然后斷裂，形成海溝，洋殼板塊在海溝處俯沖消減。海底主要特征：1.洋底擴(kuò)張速度平均2-5cm/年；二億年洋底更新一次。所以洋底無中生代以前的巖石。2.洋底表層沉積物最厚處600米，相當(dāng)于一億年中堆積的厚度。3.存在一連串的海底平頂山。2/6/2023普通地質(zhì)學(xué)大

洋的生與亡2/6/2023普通地質(zhì)學(xué)平頂山成因地幔物質(zhì)上涌到巖石圈底部，然后分熔成中基性巖漿噴出，形成海底火山。熱點(diǎn)的位置固定，而板塊在移動(dòng)，所以可形成一連串的火山?；鹕介_始時(shí)位置較高，山頭容易被波浪削平，最后成為海底平頂山。2/6/2023普通地質(zhì)學(xué)2/6/2023普通地質(zhì)學(xué)3）地球物理證據(jù)a．洋中脊二側(cè),海底巖石的正、負(fù)磁異常條帶對(duì)稱分布?！裱笾屑固幮纬傻膸r石，冷卻時(shí)被磁化，記錄了當(dāng)時(shí)的磁場方向。由于地磁南北極的多次轉(zhuǎn)向,導(dǎo)致海底巖石對(duì)稱的正、逆向磁異常條帶?！瘳F(xiàn)在-69萬年為布容正向,69萬年-243萬年為松山反向,242萬年-332萬年為高斯正向,332萬年前為吉爾伯特反向。2/6/2023普通地質(zhì)學(xué)核磁成因2/6/2023普通地質(zhì)學(xué)b.地?zé)?、重力●放射熱的不均勻聚?使地幔下層熔融體沿洋脊上升，形成洋脊推張力。故洋脊處重力值小而熱流值高。在海溝處，洋殼冷而致密，導(dǎo)致洋殼下沉消減。故洋脊處重力值小而熱流值高。由此組成一個(gè)循環(huán)系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)板塊不停運(yùn)動(dòng)?！癫糠盅髿の镔|(zhì)被帶到俯沖帶深處，受熱熔化后上升噴發(fā)，形成安山巖。另外一些物質(zhì)則被帶到100km以下，形成高級(jí)變質(zhì)巖：含金剛石榴輝巖。一部分可在后期折返到淺部。

2/6/2023普通地質(zhì)學(xué)2/6/2023普通地質(zhì)學(xué)●在海溝處，部分地殼物質(zhì)如厚大的海溝型復(fù)理石可通過鏟刮增生到大陸邊緣上，形成俯沖型增生楔。c.地震海溝是淺源、中源、深源地震的策源地。根據(jù)全球地震的密集分布規(guī)律，確定環(huán)太平洋海溝是一個(gè)巨大的俯沖帶。震源機(jī)制研究表明，洋陸板塊在不同深度的摩擦與破裂（地震）是很有規(guī)律的。2/6/2023普通地質(zhì)學(xué)弧前濁積巖

大陸濁積巖大洋2/6/2023普通地質(zhì)學(xué)2/6/2023普通地質(zhì)學(xué)

地震分布與板塊構(gòu)造2/6/2023普通地質(zhì)學(xué)4).深海鉆探和深潛器成果●證實(shí)了洋底確切地貌、洋中脊高熱流、枕狀熔巖的存在?！窈Ｑ蟮刭|(zhì)調(diào)查表明,海底沒有比中生代更早的巖石，海底巖石以洋中脊為中心向二側(cè)依次對(duì)稱變老。

5）大西洋脊邊上的冰島發(fā)現(xiàn)蛇綠巖套，完善了洋殼剖面.A沉積巖+枕狀熔巖B單輝橄欖巖+堆晶輝長巖+基性巖墻C純橄欖巖、斜輝橄欖巖2/6/2023普通地質(zhì)學(xué)

紅色-冰島熱點(diǎn)上是古新世下為現(xiàn)在

大西洋中脊上的冰島2/6/2023普通地質(zhì)學(xué)“三位一體”的大洋地殼

Ophiolite2/6/2023普通地質(zhì)學(xué)6).轉(zhuǎn)換斷層:發(fā)生在大洋底、與洋脊錯(cuò)位有關(guān)、不產(chǎn)生增生與消亡的一種特殊海底平移斷層。特點(diǎn)是相鄰塊體的剪切平移運(yùn)動(dòng)只在兩個(gè)轉(zhuǎn)換點(diǎn)之間發(fā)生,一過轉(zhuǎn)換點(diǎn),即無剪切。原因是斷層延伸線兩側(cè)的洋脊錯(cuò)開方向相同。

●如圖，只有bc產(chǎn)生剪切,bc斷層動(dòng)向與洋脊錯(cuò)開方向相反,有地震。過bc,無剪切,與洋脊錯(cuò)開同向。●洋脊的錯(cuò)開是由擴(kuò)張速率差異造成。●擴(kuò)張速度相同時(shí)，bc不會(huì)變大。

板塊理論建立的三大支柱：海底磁異常條帶轉(zhuǎn)換斷層地幔對(duì)流（板塊驅(qū)動(dòng)力）:霍爾姆斯最早提出。2/6/2023普通地質(zhì)學(xué)轉(zhuǎn)換斷層模型2/6/2023普通地質(zhì)學(xué)2/6/2023普通地質(zhì)學(xué)三.板塊的邊界類型1.板塊只有大陸板塊、大洋板塊二類2.邊界類型離散邊界:洋中脊剪切邊界:轉(zhuǎn)換斷層斂合邊界:1.板塊俯沖帶，形成溝、弧、盆體系，為地震、火山高發(fā)帶，存在對(duì)變質(zhì)帶。2.陸-陸碰撞帶，印度與歐亞兩個(gè)大陸碰撞,形成雙地殼厚度的世界屋脊：青藏高原。

接合性質(zhì) 分離斂合

洋殼-洋殼大西洋中脊 阿留申海溝 洋殼-陸殼 無南美西海岸、日本海溝 陸殼-陸殼 東非喜馬拉雅、阿爾卑斯

2/6/2023普通地質(zhì)學(xué)3.活動(dòng)大陸邊緣1).太平洋型：溝、弧、盆復(fù)合體系2).安第斯型：海溝-山弧構(gòu)造體系。4.穩(wěn)定大陸邊緣(大西洋型):是一種無海溝，因而無火山活動(dòng)的大陸邊緣5.大陸內(nèi)部古板塊劃分依據(jù)：蛇綠巖套、高壓變質(zhì)帶、巖漿活動(dòng)、地震活動(dòng)、構(gòu)造變形、變質(zhì)作用、區(qū)域斷裂、成礦作用2/6/2023普通地質(zhì)學(xué)4.威爾遜旋回（1974年提出，加拿大人，1993年去世）定義：發(fā)生在巖石圈板塊中復(fù)雜交替的大洋開合旋回。為板塊構(gòu)造理論的總綱和精髓,它控制了地球表層活動(dòng)與演化格局。它將大洋演化分為6大階段：①胚胎期(裂谷,雙峰火山巖；東非裂谷)→②幼年洋（狹海，雙峰火山巖；紅海）→③成年洋(洋中脊及洋盆，拉斑及堿性玄武巖；大西洋)→④衰退期（溝—弧系,安山巖和花崗閃長巖；太平洋）→⑤終結(jié)期(造山帶,混雜巖體,S型花崗巖,蒸發(fā)巖;地中海)→⑥遺痕期(造山后期紅層堆積；喜山)。2/6/2023普通地質(zhì)學(xué)脊-洋-溝-弧2/6/2023普通地質(zhì)學(xué)板塊構(gòu)造與成礦作用圖解2/6/2023普通地質(zhì)學(xué)

陸-洋碰