大地构造课件第五讲：板块构造理论

主讲：xx地球科学学院大地构造学第五讲：板块构造理论（二）七、板块的运动板块运动的核心是海底扩张。岩石圈板块从中脊轴部向两侧不断扩张推移，在海沟处俯冲潜没，颇如一巨大的传送带。海底扩张和大陆漂移可以用板块运动的形式表达出来。1、关于板块的刚性

在描绘板块运动时，通常认为板块具有刚性，表现在：●板块能在很长距离内传递应力，其内部并不发生显著的塑性形变；●洋底沉积物未受轻微变形，形变主要发生在板块边缘；●大陆拼接非常理想，指示板块在位移时很少形变。

但是认为岩石圈板块具有绝对的刚性是不合适的，如碰撞带大规模的褶皱变形、内陆地震、构造活动和火山作用等。2、板块的扩张增生与压缩消亡之间的补偿沿着大洋中脊轴部，地幔物质上涌形成新的岩石圈，岩石圈通过俯冲消减来维持平衡。每年新生岩石圈2平方公里，每年也有2平方公里的岩石圈被俯冲销毁。3、板块沿球面的旋转运动如果我们把板块当作刚体来处理，而且地球半径不变，那么，板块的运动严格遵循球面运动的欧拉定律⑴欧拉定律1776年，瑞士数学家欧拉（E.Euler）指出，一个钢体沿半径不变的球面的运动，必定是环绕通过球心的轴的旋转运动。在球体表面，任何一点的移动都不是沿着直线，而是弧线；如果这种移动表现为复杂的曲线形式，那么它的移动轨迹将由许多圆弧小段组成。板块的运动遵循欧拉定律（板块沿球面的旋转运动图片及两板块的相对运动图片）。板块的球面运动，遵循欧拉定律⑵求旋转极板块的旋转运动主要由板块的旋转轴的位置和旋转角速度来确定。转换断层标识出欧拉纬线的走向，沿球面作这些纬线的垂线即可得出欧拉经线，欧拉经线交点的位置，就是旋转极的位置，为此可以求出两板块相对运动的旋转极（图片）美洲和非洲板块相对运动的旋转极⑶求旋转角速度只要已知板块上任何一点的线速度值，同时求出该点的欧拉纬度，便可求出旋转角速度：式中ω为角速度（单位：度/年），V是线速度（厘米/年），R是地球半径，单位厘米，θ为欧拉纬度。为了检验板块绕极的旋转运动，勒皮雄以板块旋转极为投影极，作了一系列墨卡托投影图。在这种图上，经线和纬线相互垂直，都是直线（图）。4、板块相对运动速度的测定

测定相对运动线速度的方法，主要有以下几种：●瓦因-马修斯法磁异常条带的宽度和该条带时间跨度的比值●地形法洋底水深的变化是洋底年龄的函数，据此，可以从洋底水深的变化或中脊两翼的坡度求板块的扩张深度●贝尼奥夫带长度法贝尼奥夫带长度与板块的俯冲速度成正比，根据贝尼奥夫带的长度来估算俯冲的速度（图）。●大地测量法激光测距、GPS测距●贝尼奥夫带长度法5、板块的三联结合点在板块的分布图上，常可见到三条板块边界相交于一点，这个点与三个板块相邻接，叫做板块的三联结合点（或三联点）。任何一对板块间的边界总是以三联点作为端点。与三联点相接的板块边界，可以是分离型、会聚型或转换型边界。在理论上，这三类边界可组合成十六种不同的三联点。如以R代表裂谷，T代表海沟，F代表转换断层，则RRR型代表裂谷-裂谷-裂谷型的三联点，RFT代表裂谷-海沟-转换断层型三联点，余类推。

RRR型分布最广，如印度洋中脊三条分支的交点，是非洲板块、印度板块和南极洲板块之间的RRR型三联点（图）。三联点所临接的三个板块的运动，是严格地彼此关联的（图）三联裂谷的形成过程据E.J.Tarbuck,1987)三联点所临接的三个板块的相对运动的矢量和应等于零AVB+AVC+CVA=06、现代板块运动的全球图式

1968年以来，勒皮雄（1968）、摩根（1971）、明斯特（Minsteretal.,1974)等定量地描绘了全球各主要板块间的相对运动。●巨大的太平洋板块朝西北，向西缘和北缘的俯冲带推移，会聚速度在汤加海沟北部至日本海沟一带达到最大，可达9cm/a，向南和向北均递减。●阿尔卑斯-喜马拉雅造山带是另一巨型会聚型边界，直布罗陀地区欧亚板块与非洲板块会聚的速度仅为0.5cm/a，是该造山带的西界。自此向东，会聚速度增大，至喜马拉雅地区，增至5-6cm/a。再往东过渡为印度洋东北缘的俯冲边界，会聚速度达7.0cm/a。●环太平洋会聚边界把全球分成不对称的两部分，太平洋外围的欧亚板块、印奥板块及美洲板块向太平洋方向推进，后缘是大西洋和印度洋的张开；太平洋内部的太平洋板块、可可板块和纳兹卡板块则向太平洋周缘俯冲潜没，其后缘是东太平洋中隆的扩张。阿尔卑斯-喜马拉雅造山带的形成，与非洲板块、阿拉伯板块和印奥板块向北朝欧亚板块推移有关，这一推移又是印度洋和大西洋扩张的结果。一些主要板块相对运动角速度表全球板块定量运动数据7、板块的绝对运动板块的绝对运动，是指板块相对于地球旋转轴的运动。如果某一系统在地史期间相对地球旋转轴的位置固定不变，那么相对该系统的运动（如热点）也可以当作板块的绝对运动。一千万年来板块的绝对运动见图，其中以太平洋板块的运动速度最大，向西偏北方向运动；印奥板块主要是向北运动；北美板块和南美板块主要向西偏南方向运动；非洲板块的旋转极位于非洲板块上，它环绕该极作逆时针方向的旋转运动；欧亚板块主要是向西和向北运动。板块住绝对碌运动腐图式八、输大洋衔的演茫化-威尔规逊旋必回1、大坐洋的焦起源关于路大洋肢的起咏源问些题，铸是地价质学剪最重咬大的草理论结问题闻之一膝，长详期以多来曾择提出阶种种倦假说逐。●大煌洋永脖存说是丹满纳等谣倡导欢的，叠认为至大洋汗是原验生的袭，洋睁壳形两成于演地壳假早期检阶段筑，大殊陆则泼是后豆来形竭成并梳逐渐灯增生妻的，除现代极大洋仆盆地扮是大猪陆增凑生后军原始蚀大洋姑的残资留部碌分。●大正洋化唤说是前妈苏联殿学者帝别洛绘乌索室夫所扎宣扬咐的，散认为齐古生瓜代末德期以蔑前，塑全球福都被滑大陆绒地壳筐所覆涨盖，展古生宝代末勤至中哭生代丢初，射来自糠地幔睛的基鸟性和秆超基柴性物城质大夜规模赶上升茧，，绘陆壳输破裂网成块渡状，垄与基煤性超羽基性鲁岩浆薪混合毁，变狱质加苏重沉赴入地窗幔中伍，陆钢块沉我陷之好处形毒成洋凳盆2、威提尔逊姓旋回大陆柔漂移损、海姜底扩焦张和且板块鹅运动胆的概序念，则使人赤们对册大洋忽成因没和演终化的寄认识夏发生穷了根领本的飘变化烛。新灭活动扒论主说张，院大洋呢的发迹生发深展离片不开岁岩石辛圈板世块的设分离规和汇闲聚运撞动。Wi秘ls甚on首先爬注意仆到大欠洋开刻合的首不同相发展届趋势劣，将晚大洋竖的演躺化归姜纳为6个发适展阶礼段（图片芹和表），营称为迷威尔逆逊旋鸦回。可见泡，大秀洋的踏演化犯呈现倡为张将开和割关闭惕的旋朽回形昌式。它由于兵大洋芒盆地填是全码球最询大的剃构造-地貌啊单元都，大之洋开洗闭的丙发展环旋回杰主宰耍了地境球表乒层活作动和还演化物的全绕局。大洋柔盆地窃演化溉旋回再中的笨各个辞阶段勉及其犁特征大洋绿盆地泳演化雀旋回北中的勒各个脖阶段款图ⅠⅡⅡⅣⅤⅥ3、威飞尔逊搜旋回送对大粮陆构激造分犯析的狼意义●一个鞋威尔麦逊旋益回2亿年结，意惯味着奔相邻宿的大段陆在莲相同隙时限械内发翠生过圆大致演相同达幅度状的水馆平运执动，接从而唉它所刺经历意的自壁然地右理环进境、幕距离琴特定会板块墓边界园的远科近、箭以及指由此砌导致层的深晃部热肆体制更、地天壳结橡构也望必然喷会发佳生深固刻的飘变化阅。●大洋舱演化害可导市致海鱼平面语的变蛇化，辛大洋幼盆地弱演化茶前期殖，海令底扩箭张作荷用建墓造起萌庞大些的中仓央海胳岭，很造成鞠海平极面上劣升。债晚白劈燕垩纪呢和早铲古生贪代的怎海平健面上煤升就衫认为蜂与此讯有关爸。●大洋懂演化悉始自溜大陆耐岩石核圈的赢拉伸紧变薄允，最异后转影化为向挤压咸增厚墙体制恭而结库束，悠在地惩质记盈录上侧表现勇为大阶陆裂慕谷、返大陆今边缘含和挤北压碰雁撞带弄等地嘱球动炭力学更环境鼓的更筛迭，骂本身号构成然了一省个完惭整的岔构造扶旋回团。4、大鞠洋现阔今的劳活动壤趋势目前笑，大潮西洋贯和印坑度洋撞在扩雨张，罩太平扭洋在昌收缩煌（图），菠这是叔联合坊古陆俩破裂歉四散雁分离捡的继洗续。午大西卸洋、轮印度搁洋周掠缘的弄被动引大陆修边缘愿，不叛是板换块的甚边界栋，相崇邻的而洋底予和大侄陆是业作为洗同一导板块胳移动尚的，义故大吓西洋望、印充度洋驰周缘吉的大榆陆被至扩张荷着的率洋底莲推动耳着，仙主要引是向竟外侧慰推移填。相杠反，闭太平乎洋周陪缘诸喘大陆价漂移内的方悠向都澡是指折向太任平洋扩内部蓄的。一个谈大陆永，相扮对于秋大陆确漂移皆方向暖而言龙，有提前缘旧和后棍缘之具分，悦美洲津大陆平的前槐缘是绵陡峭碰的活识动大号陆边烂缘，尊后缘摆则是闹宽缓拐的被责动大罢陆边妖缘（图）。偏随着据美洲仆大陆掌向西偏漂移母，前街方的仍太平坦洋趋烛于收杨缩，素后方产的大泥西洋宿逐渐鹅张开析。●大洋售现今凤的活更动趋只势●大洋巴现今伤的活顷动趋棚势九、祥热点-地幔沸柱假概说1、无纺震海向岭在大柄洋中蝴，绵安延着部一系眨列线课状延会伸的丸火山轰性海筹岭。挎其上桃无中循央裂晶谷发舍育，琴也不化见横融断海丘岭的哲转换毙断层耐。北太辆平洋凉中的翼夏威肃夷海倦岭和川天皇续海岭聋，研解究比停较详仆实，顽往往乱被当太作火址山海贴岭中替的样朋板。果夏威丸夷海勿岭上铺的21堤0多座组火山[喷溢肌火山邮的照后片]，年低龄显训示出知有规搭律的驱变化靠，向浑东南就方向少依次算变新皮（海岭锦立体榴排列积图片柔和年沙龄变机化图斤片）。2、热瓣点威尔诞逊注绸意到椅海岭自火山含年龄尸的递击变现斗象，墨提出叔了热育点假植说。愁热点淘处于系地幔露中，淹其位睁置大举体固超定，希当岩南石圈射跨越贡于热心点之妹上时幼，板林块仿廊佛被“烧穿”了，倒形成池火山券中心拴。在步热点殿除不季断地政形成龄火山许，而围板块咳不断质地跨敲过热皮点。克这样晶不断扁地“推陈舍出新”，便去发育溜成由恐新到槽老的览一串此火山边链[图]。天皇搂海岭桂和夏孝威夷债海岭啦之间新有一杠明显虾的转析折，泊表明拘太平男洋板胜块的缩慧运动程方向熊发生溜过变柱更，藏这一孔转向似大约每发生小在40骂00完年急以前惕（图）。除太御平洋宁外，攻大西妈洋、吊印度班洋以泄及陆或上出诸现玄峰武岩并火山封活动报的一喂些地伪方，晓也有使热点硬活动更的踪扛迹（图）火山吗链热核点形能成模便式图(据E.死J.局Ta惰rb谁uc没k,预19葵87钞)由热枣点形猛成的恋无震沿海岭●地球址表面汁热点屯分布3、地速幔柱吼假说为了浇解释庭热点洒的形欣成，弟摩根谱（19校71）提互出了仁地幔凶柱假做说地谈幔柱冰是源贤于地根幔深争部的隶圆柱宝形上姓升流债，它雪携带互地幔敏物质慢和热弄能直笋至地财幔上陈层，苏在岩抓石圈涨和软恭流圈晴分界求处四摆三外正流，辆它的粘位置纵大体贺固定幻玉于地垄幔中呀。热数点处泳的火缎山活最动就粉是地添幔柱顿物质轿喷出哀代表辞的反受映（图片）。提据摩原根的棵看法棉，地汉球上峰的地合幔柱戏总共串不过挣二、厚三十紧个（异见热从点分解布图片）。热点-地幔料柱假妥说为润解释种板块庭内部绸的火蛾山和厦构造宴活动枕，为辟描绘役板块响的绝闷对运图动，珍以及早阐明文火山帮海岭碌的定圈向排盾列和伤年龄闷递变暗等一悠系列萍现象怖，开丘辟了压有益呜的途润径地幔侧柱示豆意图十、婶板块跪的驱蹲动机樱制岩石殃圈下盐面软谢流圈印的存施在是尾板块墓运动敲的物惠质基泼础。纲板块氧驱动田机制幕中讨煌论最害多的里是地选幔对默流，朋后来丽又提弦出一乖些不附同的牧假说乳。1、地顽幔对特流说板块中运动映的地颈幔热秧对流斩假说双是被驴多数塌地质闲学家许所接处受的区假说贴。热无而低包密度欧的地密幔物洋质上誓涌，房诚在岩叹石圈堪处向层两侧根扩展防成为战平流己，平招流过事程中胖由于打热传情导使揪之变气冷，菠冷而诸重的是物质塔沉入列地幔传深处远，在蒙深处弟重新该加热射再升凉起，屿如此尝往复竹循环为（图片）。地幔断对流凝模式侮图地幔杂的对倾流有炒三种荡模式：●深地划幔对嘴流模傍式（图a）对流伙发生绣于下盾地幔拿或整躺个地搜幔内在，对皮流热猾量来罚自地栽核。●浅地倾幔对浆流模娘式（图b）对流炎发生怒于上起地幔贩的软所流圈骗中，励热能鸭来自蜡放射那性衰宪变。●深浅篇地幔会对流舍相结筹合的愁热柱痒对流井模式右（图d）认为持由液蓄态外司核供在给热牛能使呆热的协地幔问物质垄从核慰幔边舒界沿妈着狭集窄的瞧圆柱将形通曲道上