洋殼起源與海底構(gòu)造

洋殼起源與海底構(gòu)造第1頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一第三章

洋殼起源與海底構(gòu)造

第2頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一第三章洋殼起源與海底構(gòu)造第一節(jié)板塊構(gòu)造學(xué)簡(jiǎn)介一、板塊構(gòu)造學(xué)概念二、發(fā)展階段三、板塊構(gòu)造學(xué)的特點(diǎn)第二節(jié)大陸漂移說一、魏格納的大陸漂移說二.大陸漂移機(jī)制三.大陸漂移說的缺陷－衰落四大陸漂移說的復(fù)活五.大陸漂移的新證據(jù)六.聯(lián)合古陸重建及其裂解第三節(jié)海底擴(kuò)張說－接近和諧的詩(shī)篇一.產(chǎn)生背景及基礎(chǔ)二.海底擴(kuò)張說基本內(nèi)容三.海底擴(kuò)張說的三大支柱（海底磁異常，海洋鉆探，轉(zhuǎn)換斷層）第3頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一第一節(jié)板塊構(gòu)造學(xué)簡(jiǎn)介

板塊構(gòu)造學(xué)說的誕生是地球科學(xué)領(lǐng)域劃時(shí)代的事件，標(biāo)志著地球科學(xué)從分門別類的資料搜集、整理、研究推進(jìn)到多學(xué)科綜合全面系統(tǒng)的闡述全球地質(zhì)學(xué)理論階段，并從固定的地球構(gòu)造觀向活動(dòng)的地球構(gòu)造觀轉(zhuǎn)變，為解決與人類生活密切相關(guān)的礦產(chǎn)資源、地震災(zāi)害等地質(zhì)問題提供了新的理論基礎(chǔ)。第4頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一一、板塊構(gòu)造學(xué)概念

地球巖石圈可劃分為若干不同規(guī)模的剛性塊體,稱巖石圈板塊。研究巖石圈板塊裂解、離散、漂移、匯聚、消亡、增生和碰撞等構(gòu)造作用過程和特點(diǎn)，并探討板塊動(dòng)力學(xué)演化及其對(duì)礦產(chǎn)控制作用的大地構(gòu)造理論。第5頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一二、發(fā)展階段1、大陸漂移的復(fù)活1912：A.L.Wegener的大陸漂移說，造成固定論與活動(dòng)論的全面挑戰(zhàn)；五十年代：“古地磁說”；2、海底擴(kuò)張說的提出六十年代：“國(guó)際地球物理年”；海底磁異常的成因－－F.J.Wine－D.H.Matthews假說,1963年;H.H.Hess和Dietz的海底擴(kuò)張說；第6頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一二、發(fā)展階段3、板塊構(gòu)造形成深海鉆探計(jì)劃，1968～1983年；1965年，J.T.Wilson轉(zhuǎn)換斷層，板塊構(gòu)造提出1968年，D.P.Mckenzie，W.J.Morgan，X.LePichon，板塊劃分七十年代:“國(guó)際地質(zhì)對(duì)比計(jì)劃”“國(guó)際地球動(dòng)力學(xué)計(jì)劃”八十年代:“國(guó)際巖石圈計(jì)劃”，1980～1990“大洋鉆探計(jì)劃”，繼深海之后，1985～19954、后板塊構(gòu)造階段第7頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一以“活動(dòng)論”為特征的板塊構(gòu)造學(xué)說的出現(xiàn)，引起了固體地球科學(xué)第二次革命性變化

固定論和活動(dòng)論論戰(zhàn)主題：

大陸和海洋的位置變化問題，或地殼運(yùn)動(dòng)性質(zhì)以水平運(yùn)動(dòng)還是垂直運(yùn)動(dòng)占主導(dǎo)的問題。第8頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一活動(dòng)論者:如果承認(rèn)上述兩種變化有重要影響，同時(shí)還認(rèn)為相對(duì)于地極和赤道的變化是大陸、海洋自身運(yùn)移的結(jié)果，必然也承認(rèn)地殼運(yùn)動(dòng)以大規(guī)模水平運(yùn)移為主導(dǎo)形式。固定論者:只承認(rèn)大陸與海洋可以易位，而把易位的原因歸之于大規(guī)模的垂直升降。認(rèn)為地殼運(yùn)動(dòng)以垂直為主，不承認(rèn)大規(guī)模的相對(duì)位移，也不承認(rèn)一個(gè)地區(qū)的地質(zhì)要素，如構(gòu)造線方向，會(huì)隨時(shí)代不同而發(fā)生變化。第9頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一固定論的代表性學(xué)說為地槽說

地表構(gòu)造單元地槽強(qiáng)烈下降并逐漸被沉積物所充填的坳陷

地殼上穩(wěn)定的，自形成以后不再遭受褶皺變形的地區(qū)地臺(tái)

泛地槽說泛地臺(tái)說蓋層角度不整合基底（變質(zhì)深的為結(jié)晶基底，變質(zhì)淺的為褶皺基底）活動(dòng)穩(wěn)定北美阿巴拉契亞山脈北美中部平原隆升,線狀褶皺山脈,山前堆積磨拉石上升的山脈剝蝕夷平,活動(dòng)性減弱,準(zhǔn)平原化第10頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一大陸漂移假說海底擴(kuò)張說板塊構(gòu)造理論泰勒(F.B.Taylor1910)魏格納（A.Wegener1912）基本論點(diǎn)：地球表面的大陸是主動(dòng)、水平活動(dòng)的，運(yùn)動(dòng)塊體前緣收縮，后緣拉張缺陷：大陸產(chǎn)生大規(guī)模水平運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力問題沒有得到滿意的解決。大量海洋地質(zhì)的調(diào)查（海底地磁）研究，促使解釋大陸是被動(dòng)地在下部地質(zhì)體的駝?shì)d下發(fā)生水平運(yùn)動(dòng)。以地幔對(duì)流解釋了大規(guī)模水平運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力問題活動(dòng)論的演化固定論與活動(dòng)論仍處于爭(zhēng)論之中：地幔柱和板塊構(gòu)造水平和垂直運(yùn)動(dòng)的“小雞和雞蛋”問題第11頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一三、板塊構(gòu)造學(xué)的特點(diǎn)1、集現(xiàn)代科學(xué)、技術(shù)之大成，以海洋研究為基礎(chǔ)，多學(xué)科交叉綜合產(chǎn)生的現(xiàn)代大地構(gòu)造理論；2、比較成功的、簡(jiǎn)潔的回答了“地球是怎樣活動(dòng)的”這一古老地質(zhì)問題；3、比較全面、合理的綜合應(yīng)用不同地質(zhì)作用探討地球動(dòng)力學(xué)過程及其演化：地殼運(yùn)動(dòng)－構(gòu)造作用巖漿作用變質(zhì)作用沉積作用成礦作用第12頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一第二節(jié)大陸漂移說一、魏格納的大陸漂移說1、背景：大陸漂移說可以追溯到十七世紀(jì)。美國(guó)哲學(xué)家弗蘭西斯·培根（Bacon,1620年）：非洲和秘魯西海岸之間有一種大致的吻合。法國(guó)施奈德（A.Snider,1858）：《地球形成及其奧秘》首次把大西洋兩岸大陸拼合起來，并利用歐、美兩洲古生代煤層中的化石論證之。美國(guó)泰勒（F.B.Taylor.1910）：在1910年發(fā)表了長(zhǎng)篇論文，首次提出了一個(gè)具有內(nèi)在邏輯性的、連貫一致的假說，該假說包含了我們今天所理解的大陸漂移說的某種成份。第13頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一2、Wegener：大陸漂移說

1912年，《根據(jù)地球物理學(xué)論地質(zhì)輪廓（大陸及海洋）的生成》

1915年《海陸的起源

》

內(nèi)容:

大陸由較輕的剛性硅鋁層組成，它漂浮在較重的粘性硅鎂質(zhì)洋底之上。距今150百萬年前，地球表面只有一個(gè)統(tǒng)一大陸（泛大陸）和一個(gè)圍繞大陸的統(tǒng)一海洋（泛大洋）。之后到中生代侏羅紀(jì)時(shí)，泛大陸開始分裂和漂移，最后轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)今的海陸分布態(tài)勢(shì)。大西洋、印度洋都是在大陸分裂漂移過程中形成的，太平洋則是泛大洋的殘余。

魏格納（Wegener,AlfredLothar）：德國(guó)氣象學(xué)家、地球物理學(xué)家，1880年11月1日生于柏林，終身獻(xiàn)身于科學(xué)事業(yè)，1930年11月在格陵蘭考察冰原時(shí)不幸遇難。第14頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一

魏格納提出大陸漂移觀點(diǎn)時(shí)，主要依據(jù)有海岸線形態(tài)、地質(zhì)構(gòu)造、古氣候和古生物地理分布等。

二十世紀(jì)五、六十年代，古地磁學(xué)證據(jù)，使大陸漂移的證據(jù)由定性階段發(fā)展定量估計(jì)的階段，并導(dǎo)致了大陸漂移說的復(fù)興。主要依據(jù)：第15頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一（1）岸線幾何形態(tài)

大西洋兩岸岸線的相似性(據(jù)Hamblin和Christiansen1998)

二維：大西洋兩緣的海岸線彎曲形狀極相似，若使兩岸大陸相向移動(dòng)可拼合得很好，就像一張撕開的報(bào)紙。第16頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一魏格納還指出，在非洲與印度、澳大利亞等陸塊之間，同樣存在著地層、構(gòu)造之間的聯(lián)系，而這種聯(lián)系都發(fā)生在中生代以前。第17頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一

如果把大西洋兩岸陸塊拼接在一起，非洲最南端的開普山脈恰可與南美的布宜諾斯艾利斯低山相銜接。巨大的非洲片麻巖高原與南美巴西的片麻巖高原遙相對(duì)應(yīng)，兩者所含的沉積巖、火成巖以及褶皺延伸方向基本一致。（2）構(gòu)造（褶皺帶）：第18頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一大西洋兩岸早古生代加里東期褶皺帶的拼合

北美阿巴拉契亞山脈東北段（紐約至紐芬蘭島）與西北歐斯堪的那維亞山脈均屬早古生代加里東期褶皺帶；其西南段與英國(guó)南部和西歐的褶皺帶可對(duì)比，均屬晚古生代海西期。（2）構(gòu)造（褶皺帶）：第19頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一（3）地層:二疊、石炭、泥盆

岡瓦納各大陸之間的地層相關(guān)性對(duì)比（據(jù)Hurley1968）

根據(jù)巴西東南部和非洲西南部的地層層序，在距今550～100Ma間（白堊紀(jì)前）具有相同的地質(zhì)歷史，說明南美與非洲之間在白堊紀(jì)以前是連接在一起的.它們的分裂（即南大西洋的形成）始于白堊紀(jì)初。第20頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一（4）礦產(chǎn)：煤層、鉛鋅礦帶

歐洲石炭系煤層可以延續(xù)到北美洲，煤層中含有相似的化石。復(fù)原的聯(lián)合古陸與勞亞古陸各大陸的煤系地層對(duì)比（PaulR.Pinet1992）所有這一切都說明，北美洲與歐洲、南美洲與非洲遠(yuǎn)隔重洋，但在地層、構(gòu)造和成礦帶方面都具有一致性。大西洋相對(duì)兩側(cè)的巖層、化石、地質(zhì)構(gòu)造和成礦帶有著良好的相似性，猶如在一張撕破的報(bào)紙上，可以見到兩邊行行相應(yīng)的文字一樣

第21頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一（5）古氣候：

珊瑚、蒸發(fā)巖、植物年輪、冰川

魏格納注意到，有些沉積巖類型處在現(xiàn)代條件下不適于它們沉積的地區(qū)。現(xiàn)代珊瑚礁都限于緯度30o以內(nèi)的暖水環(huán)境，但古生代的礁體卻發(fā)現(xiàn)于較高緯度的格陵蘭、加拿大北部和斯匹茨卑爾根；許多古代蒸發(fā)巖和紅層發(fā)現(xiàn)于現(xiàn)代是潮濕或者寒冷的中、高緯地區(qū)，而現(xiàn)代廣泛分布的紅層和蒸發(fā)巖則形成于干、熱氣候下，其位置介于緯度15～45o之間；中、高緯地區(qū)石炭紀(jì)含煤沉積中的植物化石沒有年輪，它們應(yīng)當(dāng)是生長(zhǎng)于熱帶或亞熱帶環(huán)境的典型植物；

第22頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一Fig1－8在南美、非洲、印度、澳大利亞和南極洲，廣泛分布著石炭—二疊紀(jì)的冰川沉積，其中有些地區(qū)現(xiàn)位于赤道附近，根據(jù)冰川擦痕判斷，冰川流動(dòng)的方向似是從大西洋和印度洋指向大陸的（圖a），這種關(guān)系著實(shí)令人費(fèi)解，因?yàn)楦率辣w幾乎總是從大陸向大洋流動(dòng)(圖b)。按照魏格納的大陸復(fù)原圖，石炭—二疊紀(jì)冰蓋就可由一個(gè)位于非洲南部和南極洲東部的中心向外擴(kuò)散，冰川聚集的中心非常接近于當(dāng)時(shí)的南極第23頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一大陸漂移？全球性氣候變化？巖層沉積時(shí)所在地區(qū)的氣候條件今天所處地區(qū)的氣候條件矛盾如何解釋晚奧陶世和石炭—二疊紀(jì)冰川僅限于南半球和印度,在南方大陸冰川泛發(fā)育的同時(shí)，現(xiàn)代北極附近則沉積了蒸發(fā)巖、珊瑚礁、紅層和煤，這是難以自圓其說的。

按照魏格納的大陸復(fù)原圖，石炭—二疊紀(jì)冰蓋就可由一個(gè)位于非洲南部和南極洲東部的中心向外擴(kuò)散，冰川聚集的中心非常接近于當(dāng)時(shí)的南極；而石炭—二疊紀(jì)的煤、紅層、蒸發(fā)巖和珊瑚礁則位于低緯度地帶上。第24頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一晚古生代大陸復(fù)原及古氣候標(biāo)志

蒸發(fā)巖沉積珊瑚礁第25頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一（6）古生物：中龍、舌羊齒、堅(jiān)頭類、蝸牛、昆蟲、蚯蚓

二疊－三疊紀(jì)（距今200～270Ma）的聯(lián)合古陸及某些動(dòng)物群的分布（據(jù)W.Sullivan1974）

第26頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一二.大陸漂移機(jī)制

1.漂移方式：魏格納從海陸起伏曲線中發(fā)現(xiàn)大陸臺(tái)地和大洋盆地間存在著明顯高差，根據(jù)地殼均衡原理，他認(rèn)為陸高而質(zhì)輕，洋底而質(zhì)重，較輕的硅鋁質(zhì)陸塊浮在較重的硅鎂層上。大陸漂移過程中，在其前方，原來的洋底不斷被大陸塊掩覆，在其后方，新的硅鎂層洋底不斷露出。2.驅(qū)動(dòng)大陸塊側(cè)向位移的動(dòng)力:潮汐摩擦力-地球自轉(zhuǎn)速度因潮汐摩擦而減緩，尤其地表最明顯，致使地球表層或各大陸相對(duì)于地球由西往東的自轉(zhuǎn)有滯后趨勢(shì)，宏觀表現(xiàn)為大陸緩慢向西漂移離極力-岡瓦納古陸經(jīng)過分裂而離開極地，必然有一種離開極地指向赤道的離極力第27頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一三.大陸漂移說的缺陷－－大陸漂移說的衰落

衰落原因和爭(zhēng)論的焦點(diǎn)：是大陸漂移的機(jī)制問題。雖然魏格納從多方面論證了大陸確實(shí)發(fā)生過側(cè)向漂移的事實(shí)，但他對(duì)于漂移的方式和動(dòng)力所做的解釋很難自圓其說。

1）力學(xué)上，將剛性的洋底硅鎂層看作是塑性的和可流動(dòng)的，顯然與事實(shí)不符，這是其致命弱點(diǎn)之一。據(jù)地球物理學(xué)家計(jì)算，潮汐摩擦力和離極力也實(shí)在太小，既不可能驅(qū)動(dòng)巨大的陸塊發(fā)生漂移，也不可能在大陸前緣擠壓形成高大的山脈。2）幾何特征（二維）不精確，例如北大西洋兩岸的紐芬蘭與歐洲就難以拼接。第28頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一3）構(gòu)造布局，既然大陸漂移經(jīng)歷了遠(yuǎn)距離的側(cè)向運(yùn)動(dòng)，通常應(yīng)打亂大陸的構(gòu)造布局，為何大西洋兩岸構(gòu)造仍然如此吻合?4）歷史演化，地球已有幾十億年的歷史，大陸的分裂為何始自中生代，聯(lián)合古陸為何能在地球歷史的大部分時(shí)間得以生存?實(shí)際上，在20世紀(jì)90年代以來，研究揭示中生代以前還存在多個(gè)超級(jí)大陸，如古－中元古代的Columbia、新元古代的Rodinia等。5）變形層次，既然地球的塑性部分主要由地幔構(gòu)成，為什么漂移運(yùn)動(dòng)中發(fā)生褶皺形成山脈的恰恰是大陸表層呢?第29頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一四大陸漂移說的復(fù)活

1.古緯度的變遷

本世紀(jì)50年代，英國(guó)學(xué)者布萊克特（M.S.P.Blackett）通過大量的地磁研究發(fā)現(xiàn)，世界不同陸塊古地磁緯度于現(xiàn)今新處的緯度有很大差別，例如：英國(guó)三疊紀(jì)紅色砂巖古地磁傾角30°，現(xiàn)今為65°。印度孟買城：目前北緯19°，新生代初玄武巖遠(yuǎn)在南半球的南緯32°，印度大約在6千萬年來向北漂了6千公里。

第30頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一2.古地磁的遷移巖石中含有磁性礦物，在地球磁場(chǎng)的影響下，巖石形成時(shí)就受到磁化，從而保存了它們形成時(shí)間和地點(diǎn)的地球磁場(chǎng)方向的古地磁記錄。通過對(duì)巖石所記錄的古磁場(chǎng)的傾向和傾角的測(cè)量，可以計(jì)算巖石形成時(shí)地球磁極的位置。第31頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一人們從各個(gè)大陸不同時(shí)代的地層里測(cè)出幾千個(gè)古磁極的位置，連接任一大陸不同時(shí)期的古磁極的線，就是那個(gè)大陸的視極移曲線。將各大陸視極移曲線比較，調(diào)整的結(jié)果表明，在2億年前的所有大陸曾是一塊共同的大陸—泛大陸。第32頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一南美與非洲拼合起來后，兩極的極移曲線彼此重合第33頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一五.大陸漂移的新證據(jù)1.三維空間地形拼接吻合2.前寒武紀(jì)巖石區(qū)和地質(zhì)省的拼接3.南極洲冰川遺跡，動(dòng)植物化石證據(jù)4.生物變異第34頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一1.大西洋兩岸拼接的電子計(jì)算機(jī)處理

從地圖上看出，大西洋兩岸海岸線彎曲形狀非常相似，但細(xì)究起來，并不十分吻合。這是因?yàn)楹０毒€并不是真正的大陸邊緣，它在地質(zhì)歷史中隨著海平面升降和侵蝕堆積作用發(fā)生過很大的變遷。

1965年，英國(guó)科學(xué)家Bullard借助計(jì)算機(jī)，選擇等深線（相當(dāng)于大陸坡中點(diǎn)）作為大陸真正邊緣，利用計(jì)算機(jī)對(duì)大西洋兩緣大陸進(jìn)行拼合，將大西洋兩緣完美地拚合起來，如此完美的大陸拚合，只能說明它們?cè)?jīng)連在一起。按927m等深線擬合的大西洋兩側(cè)大陸拼合（據(jù)E.Bullard等1965）

三維空間的吻合第35頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一2.前寒武紀(jì)巖石區(qū)的拼接

拼接上巖石同位素年齡和錫礦帶的分布第36頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一地質(zhì)省對(duì)比：

基底巖石K—Ar年齡相似的地區(qū)稱為地質(zhì)省。

之間的分界線，在加納的阿克拉附近向西南延入大西洋。巴西北部同樣相似年齡的兩個(gè)相鄰的地質(zhì)省，兩地質(zhì)省間的分界線可銜接。綠色：大于2000Ma的地質(zhì)省；灰色：600Ma的地質(zhì)省。桔色：相對(duì)綠色區(qū)年輕的前寒武巖石第37頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一3.南極洲冰川遺跡，動(dòng)植物化石證據(jù)大陸漂移說問世時(shí)，關(guān)于南極的知識(shí)幾乎空白，作為岡瓦納大陸的一部分是根據(jù)位置推斷的。之后的南極考察發(fā)現(xiàn)了明顯的晚古生代冰川遺跡，典型岡瓦納相舌羊齒植物群以及三疊紀(jì)的兩棲類和爬行類，袋目動(dòng)物化石。說明南極洲曾與岡瓦納古陸的其他大陸有過陸地聯(lián)系。第38頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一

這是由于北方勞亞古陸和南方岡瓦納古陸相繼解體，大陸塊增多，生物變異速度加快之故。無脊椎動(dòng)物的種類隨時(shí)間的變化及其與大陸分布的相關(guān)性

4.生物變異：爬行動(dòng)物時(shí)代（晚二疊紀(jì)至白堊紀(jì)末）持續(xù)2億多年，只有20個(gè)目；

新生代初哺乳動(dòng)物代替爬行動(dòng)物興盛起來后，雖只有70Ma左右，卻有30個(gè)目。

一般認(rèn)為生物變異的速度與大陸的多少有密切的關(guān)系，因?yàn)榇箨憠K集中，生物變異速度慢。第39頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一六.聯(lián)合古陸重建及其裂解2億年前的聯(lián)合古陸：北面：勞亞古陸－包括北美、歐洲、亞洲（阿拉伯半島和印度不在其內(nèi)）南面：岡瓦納大陸－南半球諸大陸（南美、非洲、印度、阿拉伯半島、澳大利亞和南極洲）聯(lián)合古陸第40頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一三疊紀(jì)180Ma侏羅紀(jì)135Ma勞亞古陸與岡瓦納古陸分離并作順時(shí)針旋轉(zhuǎn)南北美洲之間發(fā)育一條洋脊，洋脊擴(kuò)張，各大陸分離運(yùn)移另一條洋脊使南美和非洲與岡瓦納古陸其余部分發(fā)生分離，同時(shí)印度與南極大陸分開大西洋北部與印度洋不斷擴(kuò)展，歐亞大陸相對(duì)非洲向西滑動(dòng)。一條斷裂帶開始將南美與非洲分離，起初類似東非大裂谷，而后演變成類似紅海的狹長(zhǎng)海第41頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一白堊紀(jì)第三－第四紀(jì)南大西洋展寬與北大西洋連成一片，但尚未延伸到北極地區(qū)。美洲兩大陸向西已漂移很遠(yuǎn)，勞亞古陸繼續(xù)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，非洲則逆時(shí)針向北漂移，幾乎使特提斯海東端閉合，同時(shí)產(chǎn)生巨大壓應(yīng)力和剪應(yīng)力導(dǎo)致造山運(yùn)動(dòng)。馬達(dá)加斯加沿新斷裂與非洲分開印度向北繼續(xù)運(yùn)動(dòng)現(xiàn)今海陸分布格局。大西洋中脊擴(kuò)展進(jìn)入北冰洋，澳大利亞大陸與南極大陸分離向北漂移，美洲兩大陸被主要由火山噴發(fā)的地峽連接；特提斯海東端完全閉合，形成地中海印度洋中脊分支延伸形成紅海印度次大陸因與亞洲大陸主體碰撞形成喜馬拉雅山和青藏高原第42頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一第43頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一第三節(jié)海底擴(kuò)張說－接近和諧的詩(shī)篇

第二次世界大戰(zhàn)后，海洋地質(zhì)學(xué)得到了迅速的發(fā)展。回聲測(cè)深、地震、重力、磁力、地?zé)岬燃夹g(shù)方法被廣泛應(yīng)用于海洋地質(zhì)研究，使海洋地形測(cè)圖工作迅速推進(jìn)。

一.產(chǎn)生背景及基礎(chǔ)第44頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一

20世紀(jì)二、三十年代的三大發(fā)現(xiàn)，即大洋中脊體系、溝-弧體系、海洋地殼的年輕性及其地質(zhì)作用過程的研究，改變了人們對(duì)大洋底形貌及其發(fā)展演化的認(rèn)識(shí)，從而動(dòng)搖了傳統(tǒng)的地質(zhì)學(xué)觀念，成為海底擴(kuò)張學(xué)說創(chuàng)立、發(fā)展的基礎(chǔ)和主要依據(jù)。

第45頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一1）聯(lián)合古陸的重建、擬合和越來越多的大陸漂移的其他證據(jù)；2）大洋中脊體系及其中央裂谷帶的發(fā)現(xiàn)；3）大洋中脊軸部的火山活動(dòng)和自中脊向兩側(cè)沉積物依次變厚的事實(shí)；4）海洋地殼為什么如此年青；5）某些大洋邊緣溝—弧體系的發(fā)現(xiàn)及其強(qiáng)烈的地震、火山活動(dòng)特點(diǎn)；海底擴(kuò)張學(xué)說的提出受到下列學(xué)術(shù)思想的影響：

第46頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一地幔對(duì)流說最初由Hopkins（1893）提出；1889年Fisher提出地幔對(duì)流概念；1931年英國(guó)愛丁堡大學(xué)的霍姆斯(Ａ.Holmes)正式提出的地幔對(duì)流假說；1937年，格里格斯認(rèn)為地幔剛性物質(zhì)通過擴(kuò)散蠕動(dòng)方式而流動(dòng)。第47頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一二.海底擴(kuò)張說基本內(nèi)容

H.H.Hess首先孕育了海底擴(kuò)張的思想，并于1962年發(fā)表了著名的《大洋盆地的歷史》這篇經(jīng)典論文，提出了一個(gè)清晰而又使魏格納大陸漂移說得以立足的模式。在這一模式中，他吸取了A.Holmes30年代關(guān)于地幔對(duì)流的某些概念，與早期認(rèn)為大陸是在洋殼上運(yùn)動(dòng)的大陸漂移有本質(zhì)區(qū)別。幾乎在同一時(shí)期，R.S.Dietz（1961）發(fā)表了具有歷史意義的論文《用海底擴(kuò)張說解釋大陸和洋盆的演化》，首先提出了“海底擴(kuò)張”這一術(shù)語，以說明主要與洋底生成和消亡過程有關(guān)的理論。第48頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一1.海底擴(kuò)張說基本理論：大陸之下的地幔上升流使大陸裂開，裂離的硅鋁質(zhì)大陸塊馱在對(duì)流體上隨著硅鎂層而漂移；大洋中脊是熱流上升而使海底裂開地幔物質(zhì)涌升的出口，熔融巖漿從這里噴出冷凝成新的洋底，并伴隨新的涌出推動(dòng)先成的洋底向兩側(cè)對(duì)稱擴(kuò)張，即海底擴(kuò)張。速度幾厘米/年；海溝是對(duì)流下降區(qū)，洋底在中脊處產(chǎn)生（高熱流異常），而在海溝處（低熱流異常）沉入地幔深部。洋底在不斷的形成、運(yùn)動(dòng)、潛沒和更新，周期不超過200Ma。第49頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一海底擴(kuò)張模式（據(jù)Wyllie1975）

大陸與相鄰洋底被地幔對(duì)流體馱載緩慢運(yùn)移－被動(dòng)漂移第50頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一2.海底擴(kuò)張說的證據(jù)洋底年齡：對(duì)大洋的認(rèn)識(shí)（50～60年代）：洋底物質(zhì)組成不同于大陸，未發(fā)現(xiàn)老于侏羅紀(jì)的巖石。第51頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一

洋底熱流：50年代末洋底熱流測(cè)量獲得，大洋中脊為裂谷，高熱流，海溝處則比正常值低，這種熱流分布體制表明，熱流應(yīng)是從大洋中脊上升，在海溝處下降。大陸海溝大洋盆地洋中脊地盾海西褶皺帶新生代優(yōu)地槽地帶地表熱流(HFU)0.901.252.200.801.103.75地幔熱流(HFU)0.3±0.10.5±0.11.6±0.20.5±0.11.0±0.053.7±0.05莫霍面溫度oC350±100650±1001000±200100±50300±200部分構(gòu)造區(qū)的熱流及溫度分布資料（據(jù)斯米爾諾夫1975）第52頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一三.海底擴(kuò)張說的三大支柱:本世紀(jì)60年代為海底大發(fā)現(xiàn)的時(shí)代，其中條帶狀海底磁異常、深海鉆探以及轉(zhuǎn)換斷層等成果并稱為論證海底擴(kuò)張說的三大支柱。1.條帶狀海底磁異常1961年，R.G.Moson和A.D.Raff根據(jù)東北太平洋（北美岸外）詳細(xì)的磁測(cè)資料首先披露了洋底存在著條帶狀磁異常（又稱磁線理），與陸上不大規(guī)則的磁異常有著明顯的區(qū)別。之后，在三大洋底都發(fā)現(xiàn)了這種具有共同特征的磁異常，尤以北大西洋雷克雅內(nèi)斯中脊的磁異常條帶最典型。

第53頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一a.洋底磁異常特征線條狀：正反向地磁條帶相間排列，每一條寬度僅20～30公里，長(zhǎng)數(shù)百到千公里，異常強(qiáng)度約400伽瑪左右；定向性：平行洋脊，顯著定向；對(duì)稱性：以洋中脊為軸，對(duì)稱分布；全球性。第54頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一b.磁異常條帶成因磁異常條帶是洋底巖石磁性強(qiáng)弱不同所致，強(qiáng)為正，弱為負(fù)？與充填于一系列平行延伸的海底谷底中熔巖流被磁化？高磁性巖石沿裂隙充填？瓦因－馬休斯假說：海底磁異常條帶，是在正反向交替的地磁場(chǎng)中，形成交替磁化的玄武巖條帶而產(chǎn)生的。第55頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一新的大洋巖石圈由于地幔物質(zhì)的上涌而形成時(shí)，一旦冷卻到居里溫度以下，必定沿著當(dāng)時(shí)存在的地磁場(chǎng)方向磁化。如果地磁場(chǎng)正常，則獲得正向磁化，如果地磁場(chǎng)極性反轉(zhuǎn)，反向磁化。隨著海底擴(kuò)張的繼續(xù)進(jìn)行，先成的磁性地殼將被新生的磁性地殼向兩側(cè)推開。于是，只要海底不斷擴(kuò)張和地磁場(chǎng)周期性地轉(zhuǎn)向，先后相繼的、正反磁化方向交替的洋殼條帶就會(huì)從洋中脊軸部不斷現(xiàn)外推移，而形成平行并對(duì)稱于洋中脊分布的磁異常條帶。地磁場(chǎng)異常模式圖第56頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一60年代中期，建立地磁場(chǎng)極性反轉(zhuǎn)年表(最近3Ma).Vine和Wilson對(duì)東太平洋胡安.德富卡洋脊上的磁異常剖面與極性年表進(jìn)行對(duì)比研究，發(fā)現(xiàn)海底正、負(fù)異常條帶寬度與極性年表中正反極性的時(shí)間長(zhǎng)短成正相關(guān)（教材52－53頁）。實(shí)測(cè)剖面與理論剖面一致。該一致性在各大洋中脊普遍存在。第57頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一洋底磁異常分布圖－大洋地質(zhì)年齡圖第58頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一C.海洋沉積物的磁性海洋沉積物中含磁性礦物時(shí)，有肯能在垂向巖芯段上留下正反向磁化記錄。靈敏磁力儀測(cè)定表明正反向磁化段在沉積巖芯中交替出現(xiàn)。（教材54）沉積巖芯中正、反磁化段的厚度地磁場(chǎng)轉(zhuǎn)向年表中正反極性期時(shí)間長(zhǎng)短海底正負(fù)磁異常條帶寬度三種相互獨(dú)立的不同尺度具有如此等同的定量關(guān)系證實(shí)地磁場(chǎng)的頻繁倒轉(zhuǎn)，同時(shí)證明海底是擴(kuò)張運(yùn)動(dòng)的，地球表層存在大規(guī)模水平運(yùn)動(dòng)第59頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一d.海底擴(kuò)展速率，極性反轉(zhuǎn)年表外推與海底年齡第60頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一第61頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一e.磁靜帶晚白堊（76－110Ma）和侏羅紀(jì)早期（160Ma）,基本上沒有發(fā)現(xiàn)新生代洋殼所特有的線性磁異常。陸上古地磁表明，白堊紀(jì)大部分時(shí)間很少有地磁場(chǎng)倒轉(zhuǎn)，正極性占優(yōu)勢(shì)。故洋底相應(yīng)巖石只能顯示微弱或不變的磁異常信號(hào)，形成磁靜帶。JK地磁極性轉(zhuǎn)換年表第62頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一2.深海鉆探1）洋殼很年輕且對(duì)稱于大洋中脊軸分布2）洋殼層沉積厚度與層序?qū)ΨQ于大洋中脊軸分布3)洋殼同側(cè)沉積厚度與層序差異規(guī)律變化4）直接揭示洋底年齡，從中脊軸部向兩側(cè)遞增?？捎?jì)算擴(kuò)散速率（2cm/y）,為海底擴(kuò)張學(xué)說提供強(qiáng)有力證據(jù)5）洋底面積與計(jì)算吻合第63頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一

大洋中脊體系被一系列橫向大斷裂錯(cuò)斷。這些橫向大斷裂從20世紀(jì)50年代初被發(fā)現(xiàn)直至20世紀(jì)60年代中期，一直被認(rèn)為是平移斷層。

J.T.Wilson從動(dòng)力學(xué)的觀點(diǎn)進(jìn)行分析后于1965年提出，這類斷層是由于海底擴(kuò)張所引起的“轉(zhuǎn)換斷層”，其分布如下圖。

3.轉(zhuǎn)換斷層第64頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一板塊邊界的全球分布（據(jù)Deway1976）

第65頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一大洋中脊與轉(zhuǎn)換斷層的關(guān)系破碎帶破碎帶地勢(shì)高地勢(shì)低活動(dòng)轉(zhuǎn)換斷層第66頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一洋中脊多波束合成圖像，byDebGlickson.

10Ma2Ma淺部紅色深度<1000m深色紫色區(qū)深度>6000m第67頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一兩各洋脊板片之間，也就是轉(zhuǎn)換斷層發(fā)育的地方，兩個(gè)巖石圈板塊相互發(fā)生錯(cuò)移。這種差異運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生淺層地震。洋脊頂外沿著斷裂帶方向，兩板塊以相同速度向相同方向運(yùn)動(dòng)，因此沿破碎帶方向無地震產(chǎn)生。轉(zhuǎn)換斷層運(yùn)動(dòng)和破碎帶表現(xiàn)第68頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一平移斷層ABCD擴(kuò)張1）運(yùn)動(dòng)方向：轉(zhuǎn)換斷層BC段錯(cuò)動(dòng)方向是右旋，且斷層外兩盤運(yùn)動(dòng)方向一致；而平移斷層，斷層兩盤的運(yùn)動(dòng)方向始終相反,左旋，錯(cuò)動(dòng)沿整條斷裂帶發(fā)生。重要區(qū)別！轉(zhuǎn)換斷層兩側(cè)板塊的運(yùn)動(dòng)是橫向運(yùn)動(dòng)，其速度與兩脊軸處的擴(kuò)張速度成正比，兩盤海底塊體運(yùn)動(dòng)的方向永遠(yuǎn)與斷層完全平行。而走滑斷層兩盤的運(yùn)動(dòng)方向可以與走滑斷層線斜交。2）斷距：如果是平移斷層，標(biāo)志物之間的斷距應(yīng)隨時(shí)間的增加而增加，而轉(zhuǎn)換斷層之間的洋中脊之間的距離一般是穩(wěn)定的，盡管洋中脊軸兩側(cè)海底不斷擴(kuò)張，但中脊軸之間的斷距不隨時(shí)間增加而增加。轉(zhuǎn)換斷層與平移斷層的區(qū)別中脊軸轉(zhuǎn)換斷層第69頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一3）地震活動(dòng)：

斷層的錯(cuò)動(dòng)只發(fā)生在兩脊軸之間，因此只有轉(zhuǎn)換斷層部分才有淺源的地震活動(dòng)，延伸的破碎帶部分是無地震活動(dòng)的。

而地震活動(dòng)可沿整個(gè)走滑斷裂發(fā)生，可以是淺、中、深源地震的任何一種或多種，取決于其切割深度。

4）地貌特征：

轉(zhuǎn)換斷層:非對(duì)稱脊嶺，線形斷崖和狹長(zhǎng)溝槽，兩者高差可達(dá)數(shù)公里，在地震剖面和