板块构造 第一章大陆漂移 全面详细

第一章大陆漂移一、魏格纳的大陆漂移学说

1．主要观点

2．反对意见及漂移说的衰落二、大陆漂移的证据1.大陆拼合2.地质构造的连接3.地层、矿床发育的证据4.古生物证据5.古冰川、古气候方面的证据6.古地磁与大陆漂移一、魏格纳的大陆漂移学说

一般公认德国气象学和地球物理学家AlfredWegener是大陆漂移学说的创始人，他把简朴零散的大陆漂移思想发展成一个完整而系统的传说著作：1912年《大陆的生成》一文；1915年《海陆的起源》一书系统论述大陆漂移问题。(一)、魏格纳的大陆漂移学说一、魏格纳的大陆漂移学说

1．主要观点Wegener认为：大陆由较轻的刚性Si-Al层组成，它漂移在较重的粘性的Si-Mg质洋底之上，Si-Al层曾覆盖整个地球表面，由于褶皱使其面积减小而厚度增大，在Pz末期和Mz初期曾形成统一的联合古陆（Pangaea泛大陆），中生代以来（J开始）联合古陆分裂，并发生巨大的水平位移，逐渐漂移到现在位置上。由于原来大陆是一大块，故也只有一个围绕泛大陆的广阔海洋，叫泛大洋（古太平洋）。以后由于各大陆分离，产生了大西洋和印度洋，泛大洋（古太平洋）收缩而成为现今之太平洋。一、魏格纳的大陆漂移学说

1．主要观点（1）漂移的两种趋势

①自地球两极向赤道移动，如2亿年前在南极的南半球诸大陆向北四散漂移，并在非洲、印度和欧亚大陆之间形成阿尔卑斯—希马拉雅褶皱山系，—动力机制，是重力和地球自转离心力的合力作用结果。

②向西漂移，如美州大陆西移因太平洋底的阻力在大陆西缘形成科迪勒拉和安底斯山系，在大陆东部则脱落下一些落伍的碎块形成的岛屿，如亚洲大陆后方的日本、琉球、台湾、菲律宾岛；澳洲大陆东面的新西兰等—动力机制是由太阳与月球对地球引力所产生的潮汐力引起的。一、魏格纳的大陆漂移学说

1．主要观点（2）格纳的大陆漂移论据A.海岸线轮廓相似B.不同大陆间地层、构造间的联系：北美-欧洲，南美与非洲之间地层、褶皱带可衔接。C.古生物：如中龙在巴西、南非C-P淡水湖泊相中出现。D.古冰川：南美、非洲、印度、澳大利亚都发育有C大陆冰川。E.古气候：C冰川、煤、石膏、岩盐、沙漠砂岩分布对古气候带的反映。一、魏格纳的大陆漂移学说

1．主要观点

2．反对意见及漂移说的衰落一、魏格纳的大陆漂移学说

2．反对意见及漂移说的衰落

（1）主要反对意见：

A、漂移机制

B、大陆漂移的驱动力

C、大地测量数据的精度

D、其它（1）主要反对意见：

A、漂移机制由于当时认识水平有限，对漂移方式和动力所做解释，难以自圆其说，魏格纳从地壳均衡观点出发，认为较轻的硅铝质大陆块像冰山一样沉浮在较重的硅镁质岩浆里，大陆Si-Al块就在Si-Mg层上漂移，当大陆漂移时，其前方的洋底被大陆所掩覆，而在它的后方，新的Si-Mg层洋底不断地露出来。但事实上，洋底硅镁层并不具塑性和流动性（花岗岩的熔点比玄武岩低，以后才知道实际上上地幔的软流圈才是有一定流动性。）（1）主要反对意见：

A、漂移机制

当时英国著名的学者、剑桥大学地球物理研究所的杰弗里斯（H.Jeffreys,1924）为首的地球物理学家坚决反对大陆漂移说，他们断言，洋底是硬的，大陆象船一样航行在洋底或Si-Mg层上在力学上是根本不可能的，甚至连大西洋两岸的轮廓极为吻合这一点也拒不承认，坚持凡不能用数字表达的东西都不是科学。（1）主要反对意见：

B、大陆漂移的驱动力

Wegener提出的驱动力有两种：

离极力—经计算只占重力的几百万分之一，

不足以引起两极向赤道漂移；

潮汐力—经计算非常小，只有10-4达因/cm2，

远不足以推动大陆向西漂移。

（1）主要反对意见：

C、大地测量数据的精度

Wegener曾利用一组大地测量数据论证大陆漂移，他引用天文测量成果指出格陵兰东北与欧洲之间的距离，以每年35m的速度在逐年增加，但当时的测量精度及技术条件远不足以来证实或否认大陆漂移，这组误差甚大的大地测量数据引起了许多学者的抨击。

D、其它对漂移说列举的地质、古生物等方面证据，固定论者或不加理睬或另加解释，如将冈瓦纳大陆C-P冰川作为山岳冰川、古生物分布的陆桥说等。30-40年代—漂移学说衰落，

固定论占统治地位当时许多地球科学家抓住Wegener学说中的某些缺点和错误，结果把其合理内核也抛弃了，甚至将其作为一种荒唐的怪论。1930年11月，刚满50岁的Wegener在第四次格陵兰探险遇难后，他所创立的漂移学说也随着衰落了。30-40年代—漂移学说衰落，

固定论占统治地位30-40年代是固定论占统治地位的时代，但也有一些学者敢于逆潮流而进对大陆漂移机制等问题作了新的解释，如：杜.托依特（Du、Toit，1937）提出古生代不只是一个、而是两个联合古陆，即北半球的劳亚古陆南半球的冈瓦纳古陆，其间为特提斯洋分开，为后期大陆拼合所证实。他还认为是重力驱动大陆漂移，大陆块由于边缘地槽堆积负载而略倾斜，重力使它在地幔上滑向大洋，大陆中心受到拉张产生裂陷，则岩浆得以上升至使裂陷区进一步裂开和隆起，进而促使大陆外移；同期，英国著名地质学家霍姆斯（1931）提出地幔对流模式解释大陆漂移。20世纪地球动力学

观点的动向大陆漂移学说的复活

大陆漂移学说的复活并为地学界普遍接受是50年代中期以来地球物理学取得巨大进展后实现的。越来越多的古地磁资料表明，大陆相对于地极的位置发生过重大改变；上地幔低速层的发现及其缓慢流动的塑性性质的确定，使岩石圈可以在软流圈上滑动，（并非Wegener的Si-Al在Si-Mg层上滑动，也不是Holmes的地壳在地幔上的滑动），海底扩张说的确立为大陆漂移提供了驱动机制。同时，地质学家积累了更丰富的资料来证实大陆漂移的存在，于是大陆漂移说在新的基础上复活和发展，而成为板块构造理论的主要支柱之一。第一章大陆漂移一、魏格纳的大陆漂移学说

1．主要观点

2．反对意见及漂移说的衰落二、大陆漂移的证据1.大陆拼合2.地质构造的连接3.地层、矿床发育的证据4.古生物证据5.古冰川、古气候方面的证据6.古地磁与大陆漂移二、大陆漂移的证据1.大陆拼合

魏格纳的大陆漂移思想最初是从大西洋两岸轮廓的相似形中得到启发，Wegener（1921）和DuToit（1937）在他们的早期研究中都使用了这种方法，然而反对漂移说的人注意到大西洋两侧的海岸线看起来相似，细究起来并不十分吻合。进一步研究表明：科学的拼合应该是在地球面上而不是在平面上，应以大陆坡而不是以海岸线作为大陆与大洋的界限，并且还需要有严格的数学证明。1965年英国地球物理学家布拉德（F.Bullard）等借助电子计算机把大西洋两岸很完美地拼接起来，结果重叠区和空隙区都很小，（许多重叠区能被大陆分裂后在边缘的新生地质体解释，如尼日尔三角洲，巴哈马滩碳酸盐礁），而且20亿年前的古老岩系，在南美和非洲之间衔接很好。二、大陆漂移的证据

随着布拉德等人对大西洋两缘所作拼接获得成功，使得人们进而考虑其它大陆的拼接问题，提出了多种拼接方案，下图是迪茨和霍尔登在1970年提出的一种联合古陆拼合方案。拼合结果形成联合古陆，可以合理地解释一系列问题。(二)、大陆漂移的证据随着布拉德等人对大西洋两缘所作拼接获得成功，使得人们进而考虑其它大陆的拼接问题，提出了多种拼接方案，下图是迪茨和霍尔登在1970年提出的一种联合古陆拼合方案。拼合结果形成联合古陆，可以合理地解释一系列问题。地质学的证据大西洋两岸大陆之间的古老地块和造山带位置正好相互对应。第一章大陆漂移一、魏格纳的大陆漂移学说

1．主要观点

2．反对意见及漂移说的衰落二、大陆漂移的证据1.大陆拼合2.地质构造的连接3.地层、矿床发育的证据4.古生物证据5.古冰川、古气候方面的证据6.古地磁与大陆漂移二、大陆漂移的证据2．地质构造的联接

Wegener提出大陆漂移学说就已收集了一些不同大陆的褶皱带可以衔接，如：北美纽芬兰的加里东褶皱带与西欧斯堪的纳维亚半岛的加里东褶皱带遥相呼应；阿巴阿契亚山海西褶皱带东端没入大西洋，而在英国南部和中欧一带复又出现；非洲南端开普山脉与南美布谊诺斯埃利斯附近的山脉地层和构造可彼此衔接。进一步研究表明，如果把全球各大陆拼合到一起，则地槽与山脉就不会突然终止，而是形成一个环绕着大陆的连接带。二、大陆漂移的证据3、地层、岩石、矿床发育的证据冈瓦纳大陆和劳亚大陆古生代以来的岩石地层发育彼此不同，但其内部各陆块之间则彼此相似，如北美东部和西欧英国等地都有D老红砂岩（陆相、干旱、磨拉石），而冈瓦纳大陆各陆块上则分布着相同的C-P，如南美巴西和非洲。@二、大陆漂移的证据4、古生物证据

古生物学家早就发现，在目前远隔重洋的一些大陆之间，古生物面貌有密切的亲缘关系，如斯奈德在1858年，首次提出大西洋两侧大陆拼合时，就用两侧古生代煤层中的植物化石相似性来论证。Wegener也收集了古生物证据，如中龙（淡水生活的小型水生爬行类），在巴西和南非C-P湖相地层中均发现，水龙兽、肯氏兽等两栖类的爬行类动物群在各大陆上均有分布，舌羊齿植物化石，广泛分布于冈瓦纳大陆的澳大利亚、印度、南美、非洲、南极大陆的Pz2地层中。二、大陆漂移的证据5、古冰川与古气候方面的证据

Wegener首次提出大陆漂移观点对许多证据都来自他对古冰川、古气候的研究。

古冰川：在Pz2（三亿年前后C）南美洲、非洲、印度、澳大利亚和南极洲发生过广泛的冰川作用，分布极广，呈放射状流布，显系大陆冰川，而非山脉冰川，而上述地区除南极洲外，现在均处于热带或温带地区。而且南美、印度和澳大利亚的古冰川遗迹残留在大陆边部地区，冰川运动方向却是从岸外向内陆，反映古冰不是源于本地。说明上述大陆当时曾连在一起，为一个统一的冈瓦纳古陆，位于极地寒冷地区。

古气候：除古冰川之外，蒸发盐、珊瑚礁、红层等作为另一些古气候标志，也可用来推断它形成时的纬度。Wegener曾将С蒸发盐、煤等分布标在联合古陆上，其中岩盐、石膏、沙漠砂岩均集中在干燥的亚热带与它们所要求的古气候条件完全相符，为联合古陆的存在提供了佐证。

石炭-二叠纪时南半球各大陆广泛分布有冰川沉积和擦痕，大都在现代赤道附近。

但若把上述各大陆拼合在一起，则擦痕方向指示存在一个具有共同中心的大陆冰盖。也正好是寒凉型舌羊齿植物群的分布区。赤道陆生脊椎动物的分布四足短矮的陆地爬行类水龙兽，广泛分布于南美、南非、印度、南极等地。不可能漂洋过海，只能通过陆地迁移。河口环境淡水中生活的中龙化石，出现于南非、南美两地。二、大陆漂移的证据

6、古地磁与大陆漂移（1）剩余磁性（化石磁性）

岩石在其形成过程中受外界地磁场的作用将具有磁性，其磁化方向和当时的地磁场的状态相符，所以叫剩余磁性或化石磁性。

如一些火成岩在冷却过程中，当冷却温度经过居里温度（400-580°C，不同物质不同），铁磁矿物将按照地磁力线方向排列而使岩石磁化，这种磁性叫热剩磁。铁磁矿物碎屑化学质点在沉积和固结过程中，由于受当时地磁场作用呈定向排列，从而获得较弱的剩余磁性，这种磁性叫碎屑剩磁。岩石剩余磁性的最重要特点是它的稳定性，只要不重新增温到居里点以上，或者没有很强的交变磁场作用，岩石的剩磁不会消失。根据岩石标本的磁性方向，可以得出古经线方向（指向当时的磁极）。磁偏角(D)：与子午线的夹角磁倾角(I)：与纬度相关地球的磁场北古纬度计算根据岩石标本的磁参数，则可计算出标本产地当时所在的古地磁纬度，并可以得出当时的古地磁极位置：tgφ=1/2*tgI

I—岩石标本磁倾角；φ—古地磁纬度6、古地磁与大陆漂移（2）古纬度变迁

20世纪50年代，英国学者布莱克特（M.S.P.Blacktt，伦敦大学学派）大举进行了剩余磁性的研究,发现测得的古地磁纬度与测点目前所处的纬度有很大的差别，即许多大陆都曾经发生移动。如英国T红砂岩，古纬度为15°,而现在处于55°处,对印度德干高原J-N在（1.8亿年以来）的不同年龄的玄武岩的剩余磁化测定表明,各地质时代的古纬度与现今的纬度(北纬18°)都不同，随时代变新，印度从1.8亿年的南纬46°位置上逐渐向北运动……。@

上图中曲线斜率的变化反映了陆块漂移速度的改变，从定量上证实了大陆漂移。1.8亿年-1亿年间平均速度0.7cm/year1亿-0.5亿年间平均速度16cm/year5千万年-平均速度2cm/year

（最后与亚洲大陆相碰撞）古地磁证明

印度大幅度北漂印度德干高原中-新生代持续发生大规模陆上玄武岩流喷溢。50年代末期英国学者的古地磁研究证明：直到白垩纪末仍位处南半球，新生代早期才北漂与亚洲大陆碰撞，导致喜马拉雅山脉和青藏高原形成。在此基础上的视极移曲线建立，促进了大陆漂移学说复兴。6、古地磁与大陆漂移（3）极移曲线英国地球物理学家兰康(S.K.Runcorn)等（纽卡斯尔Newcastle大学学派）等则把注意力集中于古地磁极位置上的变化上。把岩石剩余磁性得出的各地质时代的磁极位置都标在地图上，发现地质时代越老，古地磁极偏离现代磁极位置就越远。