第九章海底扩张与板块构造

第9章海底扩张与板块构造

前寒武纪古地理中生代晚期的古地理中新世的古地理

板块构造学说认为，地球表层是由一些大小不一的、坚硬的板块镶嵌构成。板块之间的边界处是内动力地质作用表现最为强烈的地带。如构造运动、地震、火山活动等。

20世纪40年代后,出于军事和海底资源开发上需要,大规模开展了海底地质调查,取得了丰硕成果,导致了板块构造说的诞生。应该说,这个关于全球构造的理论的问世,标志着地质学界的一场深刻的革命,它刷新了人们过去从大陆地质研究得出的许多传统认识,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,从而将许多分离的地质学分科又纳入到综合研究的轨道。它找到了各种地质作用之间的内在联系,对各种地质现象作出了合理的回答,把地质科学推向了一个崭新的阶段。

大陆漂移学说海底扩张学说板块构造学说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。大陆漂移学说1915年德国气象学家魏格纳正式提出大陆漂移说。

(1)人们发现大西洋两岸大陆的轮廓非常吻合,似乎大陆沿大西洋发生过裂开和漂移。魏格纳系统地作了地质古生物证据方面的搜集研究。

(2)许多动物,尤其是陆生动物,它们只能在同一大陆内迁移而不能远渡海洋。但是,在大西洋两岸许多浅海或陆地上生活的动物种属相同(历史时期)。明显的例子是二叠纪生活在内陆的爬行类--中龙,分别发现于非洲和南美洲(现也发现于南极洲)。

(3)非洲高原出露的An片麻岩在巴西也有出现,明显呈带状可连。

(4)非洲南部二叠系岩层组成的开普山脉向西延伸,这种岩层也出现在南美洲的布宜诺斯艾利斯;在北半球,一条从挪威向西南延伸到苏格兰的加里东褶皱带消失于大西洋之后,在北美东海岸的加拿大和美国境内又神奇地再现。

(5)古生代冰川分布范围,明显隔海呼应。

(6)另一方面,古冰川活动的分布,对南半球各大陆曾发生分裂漂移提供了有力的证据。石炭二叠纪的冰川活动遗迹发现于印度、澳大利亚、非洲、南美洲、南极洲。现今南极洲位于极地位置,而远隔重洋的其它大陆分别位于热带或赤道的不同地带,现今的气候条件无法形成大陆冰川。

(7)魏格纳还参考了地球物理与大地测量方面的资料,提出了大陆漂移假说。

魏格纳认为,大约在距今150百万年前,地球表面有个统一的大陆,称为联合古陆。从侏罗纪开始,联合古陆逐步分裂成几大块,并各自漂移形成现今的海陆分布。大陆花岗岩层漂浮在玄武岩层之上,如舟行于水。奥地利地质学家休斯进一步设想,古大陆不是一个而是两个,北半球为劳亚古陆,南半球为冈瓦纳古陆,其间为特提斯海(古地中海)。

大陆漂移说的主导思想是正确的,但这一很有希望的学说却受到宗教势力的反对,加上本身不完善而受到地质界尤其是地球物理学者的反对,沉默了20多年(?),到50年代海底扩张理论才使其复活。

海底扩张学说第二次世界大战后广泛开展了海底地质研究:(1)(回声)水深测量技术和深潜水考察探明了洋底地貌、地质;(2)海洋地球物理研究,地磁、重力、地震以及地热测量使人们了解到洋底结构与组成;(3)海底钻探取样研究。

大西洋的海底地形

大量事实使人们认识到海底在扩张:洋底在洋脊裂谷带形成,接受分裂,并不断向两侧扩张,同时老的洋底在海沟处潜没消减,因而洋壳不断更新。洋底的扩张是由于刚性的岩石圈块体在软流圈之上运动的结果,运动的驱动力是地幔物质的热对流。洋脊轴部是对流圈的上升处,海沟是对流圈的下降处。地幔对流说表明,不是"舟行于水",而是软流圈类似"传送带"的作用。如果上升流发生在大陆下面,就导致大陆的分裂和大洋的启开。海底扩张：美国的赫斯和迪茨在地幔对流说的基础上，提出了海底扩张说。这一学说认为，地幔物质从大洋中脊和大陆裂谷处上升涌出，涌出的地幔物质冷凝成新的洋底，并推开先形成的洋底，逐渐向两侧对称扩张。当洋底扩张到达海沟处，向下俯冲，重新回到地幔中。

板块运动及大洋的形成板块运动的驱动力——地幔对流1965年，加拿大的威尔逊在大陆漂移、海底扩张说的基础上，提出转换断层的机制，并通过布拉德对大陆的拼接后，才逐渐创立了板块构造说。近几年来，板块构造理论迅速进展，它把全球构造作为整体来研究。因此，被称为“全球构造说”的理论。板块构造学说(海洋开合过程)从大陆分裂到大洋形成,然后从大洋收缩到大洋关闭和消失,是一个连续演变的过程。威尔逊旋回分6个阶段。1.萌芽阶段:岩石圈受拉力变薄。现代代表是东非裂谷.

2.幼年阶段:海洋初成,海湾式的狭窄盆地。红海、亚丁湾.

3.成熟阶段:广阔的大洋,其中部为洋脊,两侧稳定大陆边缘,大西洋.

威尔逊旋回

4.收缩阶段:沿稳定大陆边缘与洋底交接带,岩石圈发生断裂,洋壳俯冲形成岛孤-海沟或山孤-海沟。太平洋.5.结束阶段:大洋板块进一步俯冲,残留狭窄的洋盆。地中海.6.大陆碰撞阶段:海洋消失,大陆相碰,使大陆边缘原有的沉积物强烈变形隆起成山。喜马拉雅山.上述海洋开闭过程在地质历史中反复出现,即构造运动具周期性。

1968年法国勒皮雄根据地震带、地形和地质等方面的资料将全球划分为七大板块：太平洋板块、欧亚板块、印度板块、非洲板块、北美板块、南美板块和南极板块。

北美板块南美板块太平洋板块南极板块非州板块印度板块欧亚板块全球十二个主要板块的分布板块边界类型及运动方向离散型板块边界会聚型板块边界平错型板块边界板块的边界类型

海底沿洋脊脊轴扩张等海底知识的积累,板块构造说应运而生。从大陆漂移到海底扩张再到板块构造,被人们称为板块构造的三步曲。它立足于海底,而面向全球。要点:

1.刚性的岩石圈由巨大断裂分割成许多块体,叫(岩石圈)板块;2.板块由于软流圈运动而运动,如传送带;3.板块边界是地壳活动性强烈的地带,板块的相互作用,从根本上控制了各种内力地质作用以及沉积作用的进程;板块内部相对稳定;4.板块边界:(山弧)岛弧-海沟系、洋中脊、转换断层,在大陆内部的地缝合线。前三种边界位于洋底或洋陆交接处。

Fig.8-13

5.各边界运动方式:岛弧-海沟系---相向运动消减作用,属聚敛性板块边界。大洋板块发生俯冲潜没,挤压引起强烈地震和构造变形。由于俯冲板块在深部被熔融而形成岩浆,就引起岛弧(山弧)火山作用与侵入作用,以及与构造变形及岩浆活动相关的变质作用。会聚型板块边界洋中脊---离散性板块边界,岩石圈分裂和扩张,地慢物质涌出产生新的洋壳,生长作用。大量玄武岩浆喷发、浅源地震以及地堑型断裂活动,高热流引起广泛但轻度的变质作用(玄武岩-->绿色片岩;超基性岩-->蛇纹岩)。

离散型板块边界转换断层---沿此种边界既无板块增生,又无板块消减而是相邻板块作剪切错动。与洋脊或海沟相伴。地震和构造变形。平错型板块边界大西洋的海底地形地缝合线---特殊的消减作用边界,两个大陆之间的碰撞带。当大洋板块俯冲到最后阶段,洋壳消亡,两侧大陆碰撞拼合,由于挤压在其焊接带形成高耸的山脉,并伴随着强烈的构造变形、岩浆活动以及区域变质作用。

安地斯山脉的形成美国加利福尼亚圣安得鲁斯断裂

科学是不断发展的，板块构造理论并不是尽善尽美的终极真理，它只是当代地质学对地壳或岩石圈演化规律的认识，还存在许多不能解决或解释的难题。可以预料，随着地球科学的发展，板块构造理论也将不断地得到修正和发展。

槽台学说:黄汲清、任纪舜.地壳可分为地槽、地台两种构造单元。地槽是活动区,包括岩浆活动、变质作用、构造运动强烈,沉积不稳定型,内生矿产发育。地台是地壳上稳定区,由地槽演变而来,沉积稳定型,外生矿产发育。地台底下有地槽阶段产物。华北地台,扬子地台,塔里木地台,华南地槽系,兴蒙地槽系,秦岭地槽系,西太平洋地槽系。

中国七大学派2.地洼