成信工地球科学概论课件第5章 岩石圈板块运动与地质作用

第5章岩石圈板块运动

与地质作用☻从大陆漂移到板块构造☻板块构造与地壳运动☻岩浆作用与板块构造☻变质作用与板块构造☻沉积作用与板块构造

☻从大陆漂移到板块构造大陆漂移的证据海底扩张板块构造理论与板块边界威尔逊旋回超级地幔柱学说褶皱与断裂大陆漂移的证据应用电子计算机技术对大陆进行拼接：布拉德应用计算机对大西洋两侧大陆进行拼合，发现最佳方案并非海岸线而是海平面以下915米等深线，平均误差小于一个经度。(图5-1)地质构造带对比：大西洋两岸北美和北欧之间地质构造具有一致性，非洲与南美古生代和中、新生代造山带易具有相似性，并且可以越过印度洋跟踪至南极和澳大利亚。（图5-2）古生物与冰川气候证据：南半球各大陆找到的二叠纪爬行类等陆生生物有惊人的相似性；包括南极在内的各大陆拼合在一起，冰川的分布就变的容易理解了；此外古气候的分带性与现代气候带位置亦不协调，也是大陆漂移的有力证据。（图5-3）古地磁极移轨迹：若将气候带亦不协调，也是大陆漂移的有力北美和欧洲拼合在一起，则这两个大陆的极移曲线基本重合，说明大西洋的确曾经不存在，两个大陆曾经相连在一起。（图5-4）海底扩张海底扩张：作用是大洋岩石圈在洋中脊处裂开，地幔炽热的岩浆从这里涌出，冷却固结成新的大洋岩石圈，并把先期形成的岩石向两侧对称的推挤，导致大洋海底不断扩张。另一方面，在假设地球的体积和面积不变的情况下，大洋岩石圈也必然在大陆边缘的海沟处沿着消减带向大陆岩石圈之下俯冲，消亡于软流圈中。实质是全球洋壳在不断地循坏变化。

海底扩张说的证据：海底岩石年龄的分布即以年龄最新的大洋中脊为轴，向两侧呈对称的分布，离中脊越远越老。海底岩石年龄的计算方法：根据磁异常（图5-5）与磁场倒转记录和根据海底扩张速度。海底扩张的发现，导致了板块理论的出现。（图5-6）板块构造理论与板块边界根据板块构造理论以及岩石圈板块与相邻板块的相对运动方式，可确定以下三种类型的板块边界。离散型板块边界：所有大洋中脊都是本类型板块边界，两侧板块沿着相反的方向运动，两侧以频繁的线状玄武岩浆上涌，拉张作用引起浅源地震和高速热流为特征。会聚型板块边界：以太平洋东西两岸的海沟俯冲带为代表，以产生深源地震，形成褶皱山系，引起玄武质和安山质火山活动为特征。（图5-7）转换断层型边界：反映了岩石圈的不均匀断裂。转换断层以陡崖为标志，具有水平位移的浅源地震特征，往往伴随着板块的分离和火山活动。（图5-8）威尔逊旋回从板块构造观点出发，威尔逊将岩石圈从大陆破裂、裂谷出现到洋盆形成，再从洋盆俯冲、缩小到闭合的完整过程，划分为六个阶段：胚胎期、幼年期、成年期（图5-9）、衰退期、残余期、消亡期（图5-10）。超级地幔柱学说目前地质学家主要根据已知的地幔对流描述板块构造驱动的机制。（图5-11——5-14）☻板块构造与地壳运动

造山带：当两个板块发生聚合时，沿板块边缘分布的巨厚沉积地层就会受到挤压而发生褶皱和断裂，导致两者之间原先存在的洋盆闭合和新生山脉隆升，同时伴随发生岩浆侵入和岩石的变质作用，这种地质构造十分复杂的长条状地带称为造山带。（图5-15）造山运动：山脉中的沉积岩层在地质历史中形成于深海洋盆等复杂环境，后来发生强烈的褶皱、断裂、岩浆侵入和变质作用，形成这些变形造山带的运动称为造山运动，普遍认为造山运动是岩石圈板块碰撞或陆内俯冲的结果。燕山山脉的形成是晚中生代陆内造山带的代表。造陆运动：一些地方过去曾经在海平面之下不断接受沉积物充填并缓慢下沉，现在被抬升到海平面之上，这样大规模的海陆变化称为造陆运动，它实际上是地壳垂直升降运动的一种表现形式。褶皱和断裂无论是板块边缘或板块内部，都可以在地壳受到拉张或挤压情况下发生一系列的褶皱和断裂。发生褶皱和断裂最强烈的地区就是造山带。褶皱：根据岩层的倾斜方向和组合关系，在野外可以识别出背斜和向斜，统称为褶皱。可分为对称褶皱、非对称褶皱、倒转褶皱、平卧褶皱；在三维方向上分为穹隆和构造盆地。（图5-16）断裂：岩石受力发生变形，当外力增加超过一个临界点时，一些岩层被揉皱，一些岩层发生断裂。断裂分为两大类，节理和断层。☻岩浆作用与板块构造岩浆：是一种炽热的，具有极强活动力的熔融体。地球内部的温压条件与岩浆的形成有着明显的关系。岩浆作用：地质学家把这种岩浆的形成（熔融）、运移和冷凝的整个过程中，岩浆自身的变化以及对周围岩石影响的全部过程叫做岩浆作用，包括侵入作用（图5-17）和火山作用。火山作用火山喷发是一种十分壮观的地球内部能量-物质突然释放事件。（图5-18）火山喷发类型：包括中心式喷发和裂隙式喷发。中心式喷发：火山物质从中央火山口或火山管溢出，形成典型的火山锥构造，连续的熔岩流形成熔岩锥。裂隙式喷发：熔岩与火山碎屑都是从狭长的裂隙群中喷射而出的，它和中心式喷发不同，具有一个线性的熔浆源。玄武质的熔岩流从裂隙中流出，称为溢流玄武岩。火山的空间分布地球上存在着500~600座活火山，大多数火山分布在板块的边缘。分离板块边缘的火山活动：全球大洋中脊裂谷体系是分离板块的边缘。。延伸长达8*10km,其断裂一直延伸到地幔软流圈。大量玄武岩浆从这里上升，溢出的玄武岩构成了规模巨大的洋脊、火山和海底玄武岩高地。会聚板块边缘的火山链：是由玄武岩和安山岩喷发形成的火山岛孤带。玄武岩来自俯冲板块之下的软流圈，而安山则可能是玄武质的洋壳和俯冲板块携带的洋底含水沉积物俯冲到30-40KM深度时部分熔融的产物。大洋板块内的火山：洋底除了活火山外，还有大量死活山，当新洋壳形成，火山就随老洋壳带到板块内部成为死活山。他们有的是高耸出海面的洋岛，有的已被风浪侵蚀夷平成为平顶火山锥有的因洋壳冷却下沉，成为不同深度的海底山脉——海山。大陆板块内的火山：往往与陆内裂谷关系密切。当深大断裂切穿岩石圈时，玄武岩浆低速地溢出地表，没有遭受硅铝质陆壳的混染，这也可能标志着板块分离萌发阶段。☻变质作用与板块构造变质作用的因素：温度、压力、流体。变质作用的类型：区域变质作用、接触变质作用、动力变质作用。区域变质作用：那些在地壳活动带的深部地质过程，由于长期的高压高温条件使岩石发生广泛变质的地质过程。接触变质作用：高温岩浆侵入围岩引起的变质过程。动力变质作用：地壳运动产生的应力使岩石结构破坏和重结晶作用，主要发生在地壳强烈的构造变动带，如断裂带、挤压带，因此动力变质往往成带状分布。变质作用与板块构造：在板块分离带的大西洋中脊，上涌的玄武岩局部加热作用，促使下渗的海水循环产生热液，热液使喷出的玄武岩发生浅变质作用；在板块会聚带，由板块俯冲形成的熔融岩浆上升形成的侵入岩，使浅埋的沉积岩和火山岩发生变质。变质矿床：有些矿床是在变质作用过程中形成的，因变质作用成为有经济价值的矿物，这类矿床成为变质矿床。☻沉积作用与板块构造沉积盆地与板块构造地球外部地质营力和沉积作用沉积盆地与板块构造地壳的分类：陆壳、洋壳、过渡壳。陆壳：由厚的花岗质岩石组成，地理上表现为平原、高原或巨大的山系，是陆壳板块的地形反映。洋壳：由薄的玄武岩组成，三大洋的深海盆地及高耸的洋脊、洋岛（海山）为典型景观，是洋壳板块的地形表现。过渡壳：由减薄的陆壳或增厚的洋壳组成，包括大陆边缘的陆棚－陆波带、弧后盆地和火山岛弧等。沉积盆地：地球表面不同部位间的差异升降运动，导致出现不同深度的海洋和陆地上各种河湖平原、山间盆地等负地形，在地球外部地质营力（包括水流、风、冰川、生物作用）影响下是发生沉积作用的主要场所。沉积盆地的分类（图5-19）：陆内盆地：位于大陆克拉通内部，包括凹陷、裂陷、裂谷和坳拉谷。被动大陆边缘盆地：由陆架（正常浅海沉积）、陆波和陆隆（浊流沉积为主）组成。大洋盆地：由深海平原、中央海岭、海山和海底高原组成，可以出现从深水放射虫硅质沉积、泥质沉积、钙质沉积到浅水碳酸盐沉积不同类型。与消减构造背景有关的盆地：包括深海沟、火山弧弧前盆地和弧后盆地，出现大量火山－碎屑和深水源浊流沉积。与走滑构造背景有关的盆地：走滑盆地，一岩性横向变化迅速为特征。与碰撞构造背景有关的盆地：包括残余盆地、前陆盆地、山间盆地等，一出现向上变浅的浊流沉积、粗碎屑和陆上沉积为特征。地球外部地质营力和沉积作用地球外部的地质营力包括风力作用地面流水作用冰川作用湖泊作用海洋作用生物作用等。这些地质营力作用以不同的方式参加表生地质作用。按其先后顺序，表生地质作用包括:风化作用剥蚀作用搬用作用沉积作用等。风化作用：在外部地质营力的作用下，通过物理的以及生物的各种因素，使岩石变成碎块、砂、土和溶液的作用的过程。剥蚀作用：是风、水、冰川等地质外营力将岩石的风化产物剥落、刻蚀带走的过程。搬运作用：风化作用和剥蚀作用的产物——碎石、砂、土、溶液，从被地表水流、地下水、海流、风、