地质作用之内动力地质作.ppt

4、地质作用,在地球内圈，由于上地幔顶部附近软流圈(约70-250km深度 )的存在，岩石圈是活动的。 岩浆从地球深部上涌侵入地壳、喷出地表； 地壳活动对地壳内岩体的挤压。,地球外圈 水、大气，循环运动作用于地表， 地表不停地经历着改造。 地表岩石、土在水、大气和生物的作用下发生破坏、被冲蚀。破坏形成的碎屑粘土和溶解物质从山区搬运到河流下游和大海。,地质作用： 由自然动力引起的地壳物质组成、内部结构、地表形态(发生)变化的作用。,能量来自地球内部，作用于地壳内部。有建设(形成新的岩体)也有有改造(使已经存在的岩体改变形态、组构)。,能量来自地球外部，主要作用于地表。主要是破坏(使原来完整的岩体破碎、成分改变)，改变后重新组合，将来形成在一段时间内相对稳定的地质体。,内动力地质作用,外动力地质作用,4.1 内动力地质作用 能量来自地内,地内热岩浆上升侵入地壳或喷出地表 岩浆作用,地内热、地球自转速度变化软流圈及活动的岩石圈地壳内岩体变形 地壳运动,地热、地壳运动、岩浆作用于已形成岩体，使其成分，结构及构造(结晶大小，晶体的排布)发生改变 变质作用,（1）岩浆作用 熔融状态的岩浆向地壳中(沿其中的薄弱带，如断裂带)压力比较小的部位运移，甚至会冲破地壳而喷出地表。,岩浆作用的结果： 岩浆体冷凝为岩石-岩浆岩 岩浆体的高温及从中释放出来的具有化学活动性的气液流体，还会作用于围岩。,侵入作用-岩浆侵入地壳内部； 喷出作用(火山作用)-岩浆冲出地表,侵入和喷出的岩浆体最终在围岩中或在地表冷凝，形成岩石-岩浆岩。,侵入在围岩中的的岩墙,喷出地表、已经冷凝的岩浆,火山活动发生于地表，给人的印象深刻。 目前全球有活火山1500多座。休眠火山约有10001500个。 中国火山活动较少，近代的有黑龙江五大连池火山（位于黑龙江省得都县。喷发于1719年-1720年） 长白山天池，火山喷发遗迹。,国外，日本富士山，火山遗迹。 意大利的维苏威火山，自更新世冰期之后一直处于休眠状态，公元79年突然爆发。顷刻间，庞培、赫尔库兰2城被火山灰掩埋。 以后多次喷发。最近的一次喷发在1906年，原火山锥被炸掉105米。,皮那图博火山（菲律宾，一九九一年六月十五日）,夏威夷火山熔岩流,美国圣海伦斯火山（1980年5月18日）,喷发（1980年）前的圣海伦斯火山,喷发（1980年）后的圣海伦斯火山,现代全球火山分布,现代全球火山活动的空间分布： 1) 环太平洋火山带(火环)； 2) 地中海印度尼西亚火山带； 3) 洋脊及大陆裂谷(东非裂谷)火山带。,（2）地壳运动 岩石圈的活动在地壳中造成挤压拉伸或水平错动。这种使地壳内岩体发生位移变形的作用，称为地壳运动。,人们可以从自然的一些现象中认识到，大地不是固定不变的。 古人已从陆地上，山上岩石中的海生贝壳，认识到沧桑之变。,诗经：“烨(ye)烨震电，不宁不令。百川沸腾，山冢(卒)崩，高岸为谷，深谷为陵。哀今之人，胡惨莫惩”。 这是描述地震使大地形态发生变化的情景 。,地壳升降运动现象和证据,意大利那不勒斯海湾，塞拉比斯古建筑废墟。 建于公元105年的古罗马帝国时代，如今只存留3根12米高的大理石柱。 石柱上遗留的特征表明，2000年来这些石柱曾因地壳下沉而末入海水中至少6米多。,下部3.6米，因曾被火山灰掩埋，柱面光滑。近代火山灰被清理掉(17世纪中发掘)。 其上2.7米，有多许小孔，海生生物侵蚀造成。说明地壳下沉曾淹没在海水中，海生瓣腮类动物(石蜊(li)和石蛏(cheng)。 再上5.7米，因暴露于大气中，受到风雨侵蚀而不甚光滑。一直在海水面之上，未被海水淹没。,18世纪中期，这处古遗址刚挖出来时，全柱都在海面以上。19世纪地壳又下沉，柱脚被淹没。,近百年来观测: 柱脚淹没深度在增加：1826年0.3米，1878年1.53米，1913年2.05米，1964年2.50米(但至1970年又回升1米)。,山海关长城，现已有部分淹没于海水中。,珊瑚的生活环境，温暖的浅海(70米)，但现在发现有的珊瑚礁沉没于数百米深的海底，或高出海面(西砂群岛，高出海面15米)。,海相沉积的地层（比如石灰岩），在陆地上很常见。 如青臧高原上，就有25百万年前的海相沉积地层。 大地测量表明，珠峰地区的平均上升速度为3.6 mm/a（1966-1992年）,地壳水平运动的现象和证据,倾斜和弯曲的地层 在野外很常见 地层沉积时都是水平延展的 挤压作用使之倾斜和弯曲,水平的岩层,水平的岩层,倾斜的岩层,弯曲的岩层,弯曲的岩层,西藏大褶皱,美国西部海岸圣安德列斯大断裂。 大地测量表明：1906年旧金山大地震前16年中，断层两侧相对位移达7米之多。,另外，对比两侧底层岩石，发现1.5亿年来，断层的总的水平错距达480公里。,大陆漂移：（通过地质研究论证） 印度板块自从泛大陆中分裂出来后，向北漂移达7000公里； 大西洋-大陆分裂后形成；,洋底古地磁研究及现代GPS测量都表明,洋脊两侧的海底扩张运动速度可达1015 cm/a。,在大洋生长、推挤在大陆漂移的过程中，由于运动的不均匀，造成了许多的山脉(其中如美洲西海岸的巨大沿岸山系)。,地壳运动的空间分布： 很不均匀，主要集中在以下几个带上：,1) 环太平洋带 从西太平洋之新西兰向北新喀里多尼亚、伊里安、菲律宾、台湾、流球、日本、千岛群岛、到阿留申群岛，再沿北美西侧的海岸山脉到南美的安第斯山脉。,2) 地中海印度尼西亚带 从地中海诸山脉(阿尔卑斯、喀尔巴阡山脉、阿特拉斯山脉)往东经高加索山脉、兴都库什山脉、喜马拉雅山脉、横断山脉，在马来群岛和巽他群岛与环太平洋带相连。,3) 大洋洋脊及大陆裂谷带,地壳运动的表现-地震,全球地震分布,板块构造说简介,1）活动伦和固定论的争论 20世纪前，人们对地壳活动的认识仅限于地壳的升降运动，没有认识到地壳会发生大规模长距离的水平运动。 但到了20世纪初，活动观点逐渐萌芽。1912德国科学家魏格纳根据大洋岸弯曲形状的相似性，提出了大陆漂移的假说。活动论与固定论展开了二十多年的激烈论战。,大陆漂移学说的依据不只是大西洋两岸的海岸线相互对应。两岸的美洲和非洲、欧洲在古生物地层、岩石、构造上，有非常好的对应关系，表明地质历史上大西洋两侧的大陆曾相连接。,固定论反对大陆漂移的主要论据，是对地壳发生漂移的地球物理学机制的质疑：长距离漂移的大陆，其轮廓保持不变表明大陆是在近于刚性的条件下发生漂移的，而刚性岩石之间的摩擦力之大是难于克服的。 到1936年魏格纳在地质考察中以身殉职后，活动论沉寂了二十多年。,但这期间及其后地球物理和地质学的一些重大发现，逐渐给人们重新认识地壳运动提供了事实。,2）活动论的再兴起-板块构造学说提出,软流圈的确认 在大约70-250km深度的位置上有一个横波S波的低速层，科学家们因此推测该层物质的塑性程度较高，称之为软流圈。 软流圈之上的上地幔和地壳则合称之为岩石圈。,软流圈的存在使得大陆以岩石圈板块的形式在软流圈上的漂移成为可能，原来的难以克服的摩阻力问题得到了解决。,洋底地形测量发现了分布于世界各大洋洋中脊体系，这里火山和地震活动频繁。,洋中脊体系的发现,洋底玄武岩的年代和古地磁研究发现，洋脊在不停地向两侧扩张。,洋底的年龄向外原来越老，洋底最老的岩石是晚侏罗世,在太平洋四周远离洋脊的大陆边缘，同样发现一些剧烈的火山地震活动带。 地震研究表明，在这里，大洋地壳俯冲到大陆地壳之下，从而形成一个倾向大陆、深入地幔的发震带。,岩石圈的大规模水平运动是客观存在的，这一事实在上个世纪60年代已经得到了地质学家的普遍认同。,如果把环太平洋构造带、特提斯构造带、大洋中脊带这些全球规模的、也是地球上最活跃的火山、地震带表示到地图上，再辅以合适的转换断层，地球表面便被自然地划分为若干块体，即板块。,岩石圈板块是刚性的，板块内部是相对稳定的。板块之间的相互作用主要集中在板块边界上，经常发生火山喷发、地震、岩层的挤压褶皱及断裂，这里是地壳运动剧烈的地带。,3）板块的边界类型 板块的边界有三种类型： 离散型边界、 汇聚型边界和 转换型边界。,a离散型边界 在洋中脊及大陆裂谷地区，板块在这里向两侧分离，以拉张作用为特征，地幔的玄武质岩浆从这里上升沿着拉张裂隙侵入或喷出。这些岩浆冷却之后成为岩石圈板块的一部分。所以这里也是岩石圈新生（增生）的地方。,东非裂谷被认为是沿初期离散型板块边界形成的，以裂谷及火山活动为特点，进一步发展将成为红海裂谷那样。,b汇聚型边界 汇聚型边界两侧的板块相向运动，形成强烈的挤压，它以岩浆作用和构造变形变质作用为特征。,相向运动的结果表现为两种形式：俯冲型边界和碰撞型边界。,密度较的大洋壳板块俯冲到密度较小的大陆板块之下，消减熔入软流圈。俯冲作用通常会形成海沟、岛弧、弧后盆地的地貌组合。 环太平洋构造带是俯冲型边界的典型代表。,两块大陆板块相互挤压，以变形缩短和岩浆作用为主，并最终“焊接”在一起，在板块的结合处形成一系列的山脉，这里也叫地缝合线。以喜马拉雅山为代表的特提斯构造带是碰撞型边界的代表。,c转换型边界 转换型边界位于相邻板块相互错动的地方，表现为转换断层。转换型边界两侧板块相对运动的方向与边界平行，这里没有物质的增生和消减。,北美西海岸的圣安德烈斯断裂就是一个转换断层，这里是美洲板块和太平洋板块之间的边界,圣安德列斯断裂,1906年旧金山大地震的震中点,圣安德列斯断裂,被圣安德烈斯断裂错开的溪流,被深感德列斯断裂错开的果林,4) 板块划分方案 根据全球规模的构造带分布所构成的自然边界，岩石圈中主要由6大板块构成：欧亚板块、非洲板块、印度澳洲板块、美洲板块、南极州板块、太平洋板块。,5) 板块的驱动机制 大多数学者认为板块运动的基本能量来自于地球内部，地幔对流是引起板块运动的根本原因。地幔内的高温物质上升到岩石圈底部，然后开始水平运动，而后冷却下沉到地幔深处再加热上升，形成一个物质循环，这一循环周而复始。,地幔对流引起岩石圈裂解，地幔热物质在洋中脊处上升。由于地幔的对流运动，使得漂浮在它上面的板块也被带动向洋中脊两侧各自做分离的运动。岩石圈板块被一直传送到地幔对流环下沉的海沟岛弧处，进而沿海沟带俯冲下沉，又回到高温的地幔层中消失。,板块驱动的机制-地幔对流,大陆地壳发生破裂，两侧的大陆块相背运动。以东非大裂谷系统为代表。大陆板块在下部地幔对流的作用下发生解体，形成一个长轴状的线性裂谷,其中央部分多发育河流,两侧部分通常是由拉张应力产生的巨大下降断块。,6）威尔逊旋回 板块活动的动力来自地幔，表露于洋底。加拿大人威尔逊按照大洋盆的生命周期顺序,把大洋从张开到闭合的演化过程分成六个阶段，称为威尔逊旋回。,a. 东非裂谷阶段,由大陆裂谷发展为陆间裂谷，出现了新生洋壳和扩张增生的洋中脊，中脊发育有中央裂谷和转换断层。以红海、亚丁湾为代表。现在的阿拉伯半岛已经完全与非洲分离,并且正在产生一个新的线性洋盆。,b. 红海阶段,此时大洋已经发育成熟，形成包括中脊和洋盆的完整大洋，以大西洋为代表。此时仍以洋壳增生为主，未出现俯冲消减作用。,c. 大西洋阶段,大洋发育成熟之后就逐渐地进入衰退期。这一阶段最典型的特点是大洋的增生和消减并存，但俯冲消减的速度要大于增生的速度。太平洋就是处于衰退期的典型大洋。虽然太平洋目前仍然是世界上最大的大洋，但比起中生代它所具有的规模来已经小得很多了。,d. 太平洋阶段,这一阶段大洋已不再增生，在俯冲作用下，大洋的规模缩小，不久将要完全闭合。地中海是大洋演化终了期的典型。今天的地中海只有很少的古特提斯大洋壳的残余。,e. 地中海阶段：,大洋演化的最后阶段就是完全闭合，两侧的大陆发生碰撞，留下一条古大洋的遗迹，结束了大洋的演化。喜马拉雅北侧的雅鲁藏布江蛇绿岩带，代表印度次大陆块与亚洲大陆块之间的碰撞缝合带，它也是古特提斯大洋的遗迹。,f. 喜马拉雅阶段,大洋底的运动，带动板块之间相互离开、汇合和错动，形成洋中脊、大洋边缘岛弧海沟复杂的地貌，也造成大陆上巨大的山系。 板块构造控制了整个地球的地壳运动格局和地表形态。,（3）变质作用 已经形成的岩石，在地壳内部，由于地壳运动、受高