地壳运动板块构造课件.ppt

1、三、海底扩张与板块构造学说三、海底扩张与板块构造学说 2020世纪世纪4040年代后年代后,出于出于军事和海底资源开发军事和海底资源开发上需要上需要,大规模开展了大规模开展了海底地质调查海底地质调查,取得了丰取得了丰硕成果硕成果,导致了导致了板块构造说的诞生板块构造说的诞生。这个全球构造理论的问世这个全球构造理论的问世,标志着地质学界标志着地质学界的一场深刻的革命的一场深刻的革命,它把各种地质作用统一到板它把各种地质作用统一到板块的相互作用这一根本性的动力中块的相互作用这一根本性的动力中,从而将许多从而将许多分离的地质学分科又纳入到综合研究的轨道。分离的地质学分科又纳入到综合研究的轨道。它找到

2、了各种地质作用之间的内在联系它找到了各种地质作用之间的内在联系,对对各种地质现象作出了合理的回答各种地质现象作出了合理的回答,把地质科学推把地质科学推向了一个崭新的阶段。向了一个崭新的阶段。板块构造板块构造板块构造学说是60年代兴起的一种构造运动理论。它是在大陆漂移学说、海底扩张学说的基础上发展起来的。一、大陆漂移学说一、大陆漂移学说最初于最初于19121912年提出大年提出大陆漂移观点，陆漂移观点，19151915年年出版出版 The Origin The Origin of Continents and of Continents and OceansOceans系统论述大系统论述大陆漂移

3、学说陆漂移学说Alfred Wegener(1880-1930)德国气象学家和地球物理学家德国气象学家和地球物理学家一、大陆漂移学说一、大陆漂移学说魏格纳提出的大陆漂移学说的主要内容：魏格纳提出的大陆漂移学说的主要内容：较轻的硅铝质大陆漂浮在较重的硅镁层之较轻的硅铝质大陆漂浮在较重的硅镁层之上，并在其上发生漂移；上，并在其上发生漂移；全世界的大陆在古生代晚期曾连接成一体，全世界的大陆在古生代晚期曾连接成一体，称为联合古大陆或泛大陆称为联合古大陆或泛大陆(Pangea)(Pangea)，围绕，围绕联合古大陆的广阔海洋称为泛大洋；联合古大陆的广阔海洋称为泛大洋；1.1.从中生代开始，泛大陆逐渐破裂

4、、分离、从中生代开始，泛大陆逐渐破裂、分离、漂移，形成现代海陆分布的基本格局。漂移，形成现代海陆分布的基本格局。劳亚大陆劳亚大陆 冈瓦纳大陆冈瓦纳大陆一、大陆漂移学说非洲与南美洲大陆沿大陆坡900m深处的拼合，棕色表示大陆重叠区域一、大陆漂移学说 全球大陆沿着大陆坡拼合的结果 之所以沿着大陆坡拼合，是因为大陆坡处由于剥蚀作用引起的损失较小一、大陆漂移学说距今约200Ma前的联合古大陆冈瓦纳劳亚一、大陆漂移学说一、大陆漂移学说 全球大陆上山脉的全球大陆上山脉的一致性一致性 如果把大陆拼合如果把大陆拼合到一起后，大陆上的到一起后，大陆上的山脉组成了一个具有山脉组成了一个具有相同年龄相同年龄和和变形

5、样式变形样式的连续山系，暗示这的连续山系，暗示这些大陆曾经连为一体，些大陆曾经连为一体，后来逐渐分开。后来逐渐分开。一、大陆漂移学说一、大陆漂移学说古生物学证据之一古生物学证据之一：南大西洋两岸恐龙化石具一致性，说明晚：南大西洋两岸恐龙化石具一致性，说明晚古生代古生代-早中生代期间非洲与南美大陆是相连的早中生代期间非洲与南美大陆是相连的一、大陆漂移学说一、大陆漂移学说地质构造证据之一地质构造证据之一：北大西：北大西洋两岸山脉的一致性。洋两岸山脉的一致性。A.A.北美东部北美东部阿帕拉契亚山脉阿帕拉契亚山脉向向北消失于纽芬兰海滨，年龄与地北消失于纽芬兰海滨，年龄与地质构造相当的山脉则发现于质构造

6、相当的山脉则发现于不列不列颠群岛和斯堪的那维亚颠群岛和斯堪的那维亚B.B.把大西洋两岸的陆块置于它们漂移前把大西洋两岸的陆块置于它们漂移前的位置，这些山脉形成了一个连续的山的位置，这些山脉形成了一个连续的山系，它形成于距今系，它形成于距今300Ma300Ma之前的之前的泛古陆泛古陆形形成期间。成期间。一、大陆漂移学说一、大陆漂移学说地质构造证据之一地质构造证据之一：南：南方超级大陆（冈瓦纳）方超级大陆（冈瓦纳）上上冰川运动方向冰川运动方向的一的一致性致性 南澳大利亚南澳大利亚Hallet CoveHallet Cove基岩上的冰川擦痕，指基岩上的冰川擦痕，指示冰川的运动方向示冰川的运动方向 南

7、方超级大陆（冈瓦纳）南方超级大陆（冈瓦纳）上冰川的运动方向上冰川的运动方向 大陆漂移学说面临的主要问题：大陆漂移学说面临的主要问题：漂移机制漂移机制 由于受地球物理学的限制，当时人们由于受地球物理学的限制，当时人们尚不知道地球内部存在软流圈，大陆漂移尚不知道地球内部存在软流圈，大陆漂移缺乏物质基础。缺乏物质基础。一、大陆漂移学说一、大陆漂移学说引起大陆漂移学说复活的主要原因：引起大陆漂移学说复活的主要原因：1.201.20世纪世纪5050年代古地磁学进一步证实大年代古地磁学进一步证实大陆确实发生过大规模的漂移；陆确实发生过大规模的漂移；2.2.地球物理学的进展揭示了岩石圈下部地球物理学的进展揭

8、示了岩石圈下部的的软流圈软流圈，大陆漂移有了物质基础；，大陆漂移有了物质基础；3.3.海底地质学的进展。海底地质学的进展。二、海底扩张学说二、海底扩张学说 20世纪60年代初期，由美国地质学家迪茨（Dietz，1961）正式提出“海底扩张”的概念，赫斯（Hess，1962）加以深入阐述。海底扩张学说的主要内容：大洋中脊是地幔物质上升的出口，上升的地幔物质冷凝形成新的洋壳，并推动先形成的洋底逐渐向两侧对称扩张；二、海底扩张学说 海底在洋中脊处的扩张导致新大洋两侧的大海底在洋中脊处的扩张导致新大洋两侧的大陆逐渐彼此远离，也可能使老的洋壳在大陆边缘的陆逐渐彼此远离，也可能使老的洋壳在大陆边缘的海沟处

9、沿贝尼奥夫带（俯冲带）向下俯冲潜没，重海沟处沿贝尼奥夫带（俯冲带）向下俯冲潜没，重新回到地幔中去，从而完成对老洋壳的更新；新回到地幔中去，从而完成对老洋壳的更新；海底扩张是刚性岩石圈块体驮在软流圈上运海底扩张是刚性岩石圈块体驮在软流圈上运动的结果，运动的驱动力是地幔物质的热对流；动的结果，运动的驱动力是地幔物质的热对流；如果地幔对流的上升流发生在大陆下面，就如果地幔对流的上升流发生在大陆下面，就将导致将导致大陆的分裂与大洋的开启大陆的分裂与大洋的开启。二、海底扩张学说海底扩张作用对流环地幔上涌洋中脊海沟海沟火山岛海底扩张学说的主要证据海底扩张学说的主要证据 海底磁异常条带1.沿洋中脊呈带状对称

10、分布的磁性正负异常带就是海底磁异常条带，单个磁异常条带宽约数公里到数十公里，纵向上延伸数百公里而不受地形影响。二、海底扩张学说的主要证据海底磁异常条带的海底磁异常条带的形成模式图解形成模式图解洋中脊处形成的玄洋中脊处形成的玄武岩中的古地磁记武岩中的古地磁记录了当时的地磁场录了当时的地磁场方向。不同的磁异方向。不同的磁异常条带反映的是不常条带反映的是不同的磁化方向。同的磁化方向。二、海底扩张学说的主要证据2.2.深海钻探成果深海钻探成果 深海钻探深海钻探表明，深海沉积物由洋脊向两侧表明，深海沉积物由洋脊向两侧从从无到有，从薄到厚，沉积层序由少到多无到有，从薄到厚，沉积层序由少到多，最底部沉，最底

11、部沉积物的年龄越来越老，并且与海底磁异常条带所预积物的年龄越来越老，并且与海底磁异常条带所预测的年龄十分吻合。测的年龄十分吻合。3.3.转换断层转换断层 横向错断大洋中脊、断层的运动方向和性质在横向错断大洋中脊、断层的运动方向和性质在断层的两端突然发生改变的断层就是转换断层。断层的两端突然发生改变的断层就是转换断层。全球大洋地壳的年龄洋壳的年龄不老于侏罗纪，相对于大陆地壳40多亿年的年龄而言十分年青，说明洋壳处于不断更新之中。大西洋底地貌中间的山脉是大洋中脊（中央裂谷和转换断层）转换断层三、板块构造三、板块构造板块构造学说的主要内容：板块构造学说的主要内容：刚性岩石圈被分裂成多个巨大的块体刚性

12、岩石圈被分裂成多个巨大的块体板块；板块；板块驮在软流圈上作大规模的水平运动；板块驮在软流圈上作大规模的水平运动；板块的边缘由于板块的相互作用而成为地壳活板块的边缘由于板块的相互作用而成为地壳活动性强烈的地带；动性强烈的地带；板块的相互作用从根本上控制了各种内动力地板块的相互作用从根本上控制了各种内动力地质作用及沉积作用的进程。质作用及沉积作用的进程。三、板块构造 1.板块划分与板块边界类型1.板块划分与板块边界类型:浅震中震深震岩石圈软流圈海沟岛弧：板块构造与沉积岩板块构造与沉积岩板块构造与岩浆岩板块构造与岩浆岩板块构造与变质岩板块构造与变质岩三、板块构造 1.板块划分与板块边界类型（1）离散

13、型板块边界主要位于大洋中脊轴部，两侧板块相背运动，软流圈物质上涌，冷凝成新的洋底岩石圈。大洋中脊大洋中脊三、板块构造 1.板块划分与板块边界类型（2）汇聚型板块边界相当于海沟与板块碰撞带，两侧板块相对运动，在板块边界造成挤压、对冲或碰撞。又可分为俯冲边界与碰撞边界两种次级类型。古老的大洋板块消亡后，原来位于大洋板块两侧的陆块愈合起来，古俯冲带在地表的出露线称为地缝合线（或缝合带，suture）。三、板块构造 1.板块划分与板块边界类型（2）汇聚型边界汇聚型板块边界缝合带三、板块构造 1.板块划分与板块边界类型(2)汇聚型边界 俯冲边界相邻的大洋与大陆板块发生相互叠覆，一般是大洋板块俯冲到大陆板

14、块之下，也称消减带。分两种次级类型：岛弧-海沟型，俯冲带上方发育岛弧，主要见于西北太平洋边缘；安第斯型（山弧-海沟型），大洋板块沿陆缘海沟俯冲于山弧之下，主要见于南美大陆西部边缘。三、板块构造 1.板块划分与板块边界类型 (2)汇聚型边界 俯冲边界日本海沟处的板块俯冲作用与地震震源分布边缘海大陆板块岛弧海沟软流圈岩石圈三、板块构造 1.板块划分与板块边界类型 (2)汇聚型边界 俯冲边界安第斯型板块俯冲带以不发育岛弧区别于太平洋西岸的岛弧-海沟型俯冲带加积楔软流圈三、板块构造 1.板块划分与板块边界类型 (2)汇聚型边界 碰撞边界印度板块与欧亚板块的碰撞过程恒河平原缝合带软流圈俯冲的大洋岩石圈正

15、在发育的加积楔青藏熔融三、板块构造 1.板块划分与板块边界类型（3）转换（平错）型板块边界 相当于转换断层，其两侧板块互相剪切滑动，通常既没有板块的生长，也没有板块的消亡。三、板块构造三、板块构造 3.3.板块开合的板块开合的“威尔逊旋回威尔逊旋回”板块最初运动始于洋中脊，热对流将地幔物质带板块最初运动始于洋中脊，热对流将地幔物质带至地表洋中脊部位，冷却后便成为新生的洋底，并从至地表洋中脊部位，冷却后便成为新生的洋底，并从大洋中脊向两侧作水平扩张。在其到达大陆边缘后，大洋中脊向两侧作水平扩张。在其到达大陆边缘后，因受到大陆板块的阻挠而发生碰撞，部分物质拼贴于因受到大陆板块的阻挠而发生碰撞，部分

16、物质拼贴于大陆边缘，使大陆沿侧向增生长大；部分物质俯冲下大陆边缘，使大陆沿侧向增生长大；部分物质俯冲下插，最后重新熔融于地幔中而完成一次循环插，最后重新熔融于地幔中而完成一次循环威尔逊旋回：一次完整的板块扩张一闭合循环或旋回威尔逊旋回：一次完整的板块扩张一闭合循环或旋回称作威尔逊旋回。称作威尔逊旋回。a扩张初始阶段：扩张初始阶段：b扩张发展阶段：扩张发展阶段：c扩张萎缩并转向扩张萎缩并转向收敛阶段：收敛阶段：d俯冲阶段：俯冲阶段：e闭合阶段：闭合阶段：实例实例:(:(其主要阶段在现实中均可找到对应构造区域其主要阶段在现实中均可找到对应构造区域)。a a扩张初始阶段：扩张初始阶段：大陆板块还没有

17、完全拉开，故尚未大陆板块还没有完全拉开，故尚未形成洋壳，形成洋壳，如东非裂谷；如东非裂谷；b b扩张发展阶段：扩张发展阶段：这时已经出现洋壳且在继续扩大，这时已经出现洋壳且在继续扩大，如红海海盆；如红海海盆；c c扩张萎缩并转向收敛阶段：如大西洋扩张萎缩并转向收敛阶段：如大西洋d d俯冲阶段：俯冲阶段：大陆板块与大洋板块之间的碰撞、俯冲大陆板块与大洋板块之间的碰撞、俯冲 如太平洋西岸的岛弧如太平洋西岸的岛弧海沟带海沟带e e闭合阶段：闭合阶段：俯冲结束，洋壳消亡。此阶段可形成高俯冲结束，洋壳消亡。此阶段可形成高大的山系，如亚洲和印度板块接合带上的大的山系，如亚洲和印度板块接合带上的喜马拉雅山喜

18、马拉雅山脉脉就是这样形成的。就是这样形成的。板块运动的驱动力模型板块运动的驱动力模型A.A.地幔对流模式地幔对流模式。巨大的对流环就。巨大的对流环就像传送带一样驮着岩石圈板块运动；像传送带一样驮着岩石圈板块运动；B.B.重力拖曳重力拖曳。海沟处的拖曳力和大。海沟处的拖曳力和大洋中脊处高密度物质的水平重力分洋中脊处高密度物质的水平重力分量拖曳着板块水平运动；量拖曳着板块水平运动；C.C.热柱模型热柱模型认为所有的向上对流被认为所有的向上对流被限定在几个狭窄的地幔柱内，而下限定在几个狭窄的地幔柱内，而下降流则是冷的、重的俯冲着的大洋降流则是冷的、重的俯冲着的大洋板块。板块。三、板块构造三、板块构造

19、 4.4.板块运动的驱动机制问题板块运动的驱动机制问题16.3.7 威尔逊旋回威尔逊旋回大陆板块下部由于地幔对流作用解体，发展成线性谷地即大陆裂谷。大陆分离大陆分离形成线性形成线性洋盆，存洋盆，存在大洋中在大洋中脊和中央脊和中央裂谷及转裂谷及转换断层。换断层。海底进一海底进一步扩张，洋步扩张，洋盆扩展盆扩展，大，大洋发育成熟，洋发育成熟，以洋壳增生以洋壳增生为主，未发为主，未发生俯冲消减生俯冲消减作用，周边作用，周边为被动大陆为被动大陆边缘。边缘。大洋增生大洋增生和消减并和消减并存，消减存，消减大于增大于增生生,周边为活周边为活动大陆边动大陆边缘。（海缘。（海沟沟岛弧岛弧系）系）大洋停大洋停止

20、增生，止增生，俯冲作俯冲作用使洋用使洋盆急剧盆急剧缩小。缩小。大洋完全闭大洋完全闭合，留下古合，留下古大洋的遗大洋的遗迹迹地缝地缝合线。合线。汇聚边界汇聚边界汇聚边界汇聚边界 岛弧岛弧离散边界（大洋中脊离散边界（大洋中脊）转换断层转换断层离散边界（大陆裂谷）离散边界（大陆裂谷）软流圈软流圈岩石圈岩石圈Global distribution of earthquake epicenters(over 440,000)in the time period 1961 to 2019volcanoesGlobal distribution of volcanoes that have erupted in the last 10,000 years主要内容：主要内容：1 1、基本概念、基本概念2 2、地壳的垂直运动、地壳的垂直运动3 3、地壳的水平运动、地壳的水平运动4 4、大陆构造研究新进展、大陆构造研究新进展(略略)思考题思考题1.1.大陆漂移学说有哪些主要证据？大陆漂移学说有哪些主要证据？2.2.海底在什么部位扩张？通过什么方式扩海底在什么部位扩张？通过什么方式扩张？张？