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1、第五章 岩石圈板块运动第1页，共57页，编辑于2022年，星期三各班室内实习安排各班室内实习安排时间：时间：1、11月月8日（第日（第10周周日）周周日）3、4节（节（021091班）班）5、6节（节（021092班）班）7、8节（节（021093班）班）2、11月月15日（第日（第11周周日）周周日）3、4节（节（021091班）班）5、6节（节（021092班）班）7、8节（节（021093班）班）3、11月月22日（第日（第12周周日）周周日）3、4节（节（021091班）班）5、6节（节（021092班）班）7、8节（节（021093班）班）地点：地点：主楼主楼524第2页，共57页，
2、编辑于2022年，星期三第五章第五章 全球板块构造全球板块构造第3页，共57页，编辑于2022年，星期三主要内容主要内容n第一节第一节 大陆漂移学说大陆漂移学说n第二节第二节 海底扩张海底扩张n第三节第三节 岩石圈板块构造学说岩石圈板块构造学说第4页，共57页，编辑于2022年，星期三第一节第一节 大陆漂移学说大陆漂移学说大陆漂移学说起源于20世纪初，由德国气象学家魏格纳提出，他认为大西洋两岸曾属于一个统一的联合古陆（Pangea），它于2亿年前开始破裂并发生大规模的大陆漂移后，才慢慢分离形成今天的陆洋分布格局。证据证据1 1：大陆形状相似：大陆形状相似证据证据2 2：古生物证据：古生物证据证
3、据证据3 3：古气候证据：古气候证据证据证据4 4：地质构造证据：地质构造证据证据证据5 5：古地磁证据：古地磁证据第5页，共57页，编辑于2022年，星期三证据证据1：大陆形状的可拼合性：大陆形状的可拼合性大西洋两侧拟合而成的大陆大西洋两侧拟合而成的大陆第6页，共57页，编辑于2022年，星期三2亿年前的亿年前的Pangea第7页，共57页，编辑于2022年，星期三证据证据2 古生物学证据古生物学证据淡水爬行生物中龙，在南非和南美的淡水爬行生物中龙，在南非和南美的P P地层中均有地层中均有发现，证明两个大陆在发现，证明两个大陆在P P时相连时相连第8页，共57页，编辑于2022年，星期三中龙
4、中龙犬颌兽犬颌兽水龙兽水龙兽舌羊齿舌羊齿第9页，共57页，编辑于2022年，星期三证据证据3：古气候：古气候古冰古冰川分布川分布晚古生代南半球各大陆冰晚古生代南半球各大陆冰川分布现在看来毫无规律，川分布现在看来毫无规律，但若把各大洲包括南极在但若把各大洲包括南极在内的大陆拼合在一起，则内的大陆拼合在一起，则冰川的分布就不难理解了。冰川的分布就不难理解了。第10页，共57页，编辑于2022年，星期三证据证据3 3 古气候古气候石炭纪的古气候石炭纪的古气候p石石炭炭纪纪时时：煤煤、石石膏膏、沙沙漠漠、冰冰碛碛物物等等的的地地理理分分布布，若若将将煤煤放放在在赤赤道道上上，则则沙沙漠漠、蒸蒸发发岩岩
5、在在副副热热带带高高压压区区，冰冰碛碛物物刚刚好在南极圈内。好在南极圈内。第11页，共57页，编辑于2022年，星期三第12页，共57页，编辑于2022年，星期三非洲和南美一些构造带的对应非洲和南美一些构造带的对应证据证据4 4 地质构造方面的证据地质构造方面的证据第13页，共57页，编辑于2022年，星期三大西洋两岸的褶皱带的对应关系大西洋两岸的褶皱带的对应关系阿巴拉契亚山脉阿特拉斯山脉斯堪底纳维亚半岛第14页，共57页，编辑于2022年，星期三非洲和南美洲具有相似的年龄的岩石在大西洋两岸并列第15页，共57页，编辑于2022年，星期三第16页，共57页，编辑于2022年，星期三n大大陆陆漂
6、漂移移假假说说曾曾轰轰动动一一时时，但但由由于于魏魏格格纳纳当当时时认认为为“硅硅铝铝质质的的大大陆陆漂漂移移在在硅硅镁镁质质的的洋洋壳壳之之上上”，这这一一大大陆陆漂漂移移机机制制因因为为与与地地球球物物理理资资料料不不符符，遭遭到到了了强强烈烈的的反反对对与与抨抨击击，在在被被嘲嘲笑笑为为魏魏格格纳纳的的“狂狂想想曲曲”后后，至至2020世世纪纪3030年年代代后后几几乎乎消声匿迹。消声匿迹。第17页，共57页，编辑于2022年，星期三第二节 海底扩张学说海底扩张学说是在古地磁研究及海底磁力测海底扩张学说是在古地磁研究及海底磁力测量、海底地形与地质调查等基础上发展起量、海底地形与地质调查等
7、基础上发展起来的。来的。一、古地磁及磁极性反转一、古地磁及磁极性反转二、海底扩张学说的证据及机制二、海底扩张学说的证据及机制第18页，共57页，编辑于2022年，星期三一、古地磁和极性反转简介一、古地磁和极性反转简介1、古地磁简介、古地磁简介（1）岩石的剩磁与块体的运动）岩石的剩磁与块体的运动岩石形成时会受到地球磁场的磁化会形成与当时、当地地球磁场方向岩石形成时会受到地球磁场的磁化会形成与当时、当地地球磁场方向（磁偏角、磁倾角）一致的磁矩，即为（磁偏角、磁倾角）一致的磁矩，即为剩磁剩磁。在剩磁形成之初，它的。在剩磁形成之初，它的磁偏角为零，而磁倾角与岩石所处的纬度相关。剩磁形成后能够象化磁偏角
8、为零，而磁倾角与岩石所处的纬度相关。剩磁形成后能够象化石一样保留在岩石中。石一样保留在岩石中。若岩石所在的块体发生旋转和漂移，也会带着该岩石中保存的剩磁一起若岩石所在的块体发生旋转和漂移，也会带着该岩石中保存的剩磁一起运动，因而会出现剩磁的偏角不为零且倾角与岩石现在所处纬度不相运动，因而会出现剩磁的偏角不为零且倾角与岩石现在所处纬度不相关的现象。因此，通过测量岩石中剩磁的倾角和偏角，可以计算出岩关的现象。因此，通过测量岩石中剩磁的倾角和偏角，可以计算出岩石形成时所处的古纬度位置以及岩石所在块体自岩石形成以来发生的石形成时所处的古纬度位置以及岩石所在块体自岩石形成以来发生的旋转和漂移。旋转和漂移
9、。第19页，共57页，编辑于2022年，星期三（2）视极移曲线）视极移曲线由岩石中剩磁的偏角、倾角计算出来的磁极称之为由岩石中剩磁的偏角、倾角计算出来的磁极称之为虚磁极虚磁极（或视磁极），（或视磁极），将同一个块体不同时期的虚磁极按照年代顺序连接起来的曲线即将同一个块体不同时期的虚磁极按照年代顺序连接起来的曲线即视视极移曲线极移曲线。如果两个块体没有明显的相对移动，那么它们的视极移。如果两个块体没有明显的相对移动，那么它们的视极移曲线应该是重合的。曲线应该是重合的。古地磁研究资料再次令人信服地证实了大陆漂移古地磁研究资料再次令人信服地证实了大陆漂移学说，使该学说在学说，使该学说在20世纪世纪5
10、060年代再度兴年代再度兴起。起。第20页，共57页，编辑于2022年，星期三n大量的资料表明，北美和欧洲所测的极移曲线极移曲线并不相合，但形态大致相似。若将两大陆拼合在一起，若将两大陆拼合在一起，则这两条极移曲线就会基则这两条极移曲线就会基本重合本重合，说明大西洋的确曾经不存在，两个大陆曾两个大陆曾经是相连接在一起的经是相连接在一起的。欧洲和北美视极移曲线欧洲和北美视极移曲线第21页，共57页，编辑于2022年，星期三印印度度板板块块的的北北移移古地磁测定第22页，共57页，编辑于2022年，星期三联联合合古古大大陆陆的的形形成成联联合合古古大大陆陆的的解解体体大陆漂移520Ma465Ma3
11、97Ma340Ma268Ma216Ma189Ma130Ma80Ma15Ma第23页，共57页，编辑于2022年，星期三T3 PangeaJK联合古大陆的解体第24页，共57页，编辑于2022年，星期三推测推测2.52.5亿年后的地球洋陆分布亿年后的地球洋陆分布?第25页，共57页，编辑于2022年，星期三2.磁极反转简介磁极反转简介n上个世纪50年代以来的古地磁研究证实地质历史时期地球磁场的曾发生了多次倒转。n地质历史时期的磁极反转序列被制成图表，并测定其绝对年龄，建立地磁年表，可用于地层定年和对比。第26页，共57页，编辑于2022年，星期三晚晚侏侏罗罗世世以以来来的的国国际际地地磁磁年年表
12、表第27页，共57页，编辑于2022年，星期三二、海底扩张学说及其证据二、海底扩张学说及其证据（1）海底扩张学说）海底扩张学说2020世世纪纪6060年年代代初初，借借助助于于丰丰富富的的海海底底调调查查资资料料和和古古地地磁磁学学证证据据，赫赫斯斯和和迪迪茨茨几几乎乎同同时时提提出出了了一一个个类类似似的的观观点点大大洋洋底底部部在在洋洋中中脊脊处处裂裂开开，地地幔幔岩岩浆浆从从这这里里涌涌出出，冷冷却却固固结结成成新新的的大大洋洋岩岩石石圈圈，并并把把先先期期形形成成的的岩岩石石向向两两侧侧对对称称地地推推挤挤，导导致致大大洋洋海海底底不不断断扩扩张张。另另一一方方面面，扩扩张张的的大大洋
13、洋岩岩石石圈圈在在到到达达大大陆陆边边缘缘的的海海沟沟处处后后，将将沿沿着着消消减减带带向向大大陆陆岩岩石石圈圈之之下下俯俯冲冲，重重新新消消亡亡于于地地幔幔中中，从从而而构构成成一一个个完完整整的的循循环环。这就是被称作地质史诗的这就是被称作地质史诗的海底扩张海底扩张。第28页，共57页，编辑于2022年，星期三大西洋海底扩张海底扩张第29页，共57页，编辑于2022年，星期三证据1：海底磁异常条带第30页，共57页，编辑于2022年，星期三证证据据2 洋洋中中脊脊两两侧侧岩岩石石的的年年龄龄第31页，共57页，编辑于2022年，星期三证据证据3 3 转换断层转换断层n因海底扩张引起的，切穿
14、洋中脊的一种大规模的特殊断层因海底扩张引起的，切穿洋中脊的一种大规模的特殊断层第32页，共57页，编辑于2022年，星期三转换断层与平移断层的区别第33页，共57页，编辑于2022年，星期三地震和转换断层第34页，共57页，编辑于2022年，星期三海底扩张的机制地幔对流海底扩张的机制地幔对流第35页，共57页，编辑于2022年，星期三第三节 岩石圈板块构造学说n一、板块构造学说的基本思想n二、板块边界类型n三、板块构造与地质作用的关系n四、板块构造学说存在的主要问题第36页，共57页，编辑于2022年，星期三一、板块构造学说的基本思想一、板块构造学说的基本思想 对大陆漂移和海底扩张现象的认可，
15、最终导致了廿十世纪最重要的自对大陆漂移和海底扩张现象的认可，最终导致了廿十世纪最重要的自然科学发现之一然科学发现之一板块构造学说。板块构造学说。其基本思想为：其基本思想为：1.1.固体地球由上覆刚性的岩石圈和下伏塑性的软流圈所固体地球由上覆刚性的岩石圈和下伏塑性的软流圈所组成。组成。2.2.刚性岩石圈可分大小不等的板块，漂浮在软流圈上作刚性岩石圈可分大小不等的板块，漂浮在软流圈上作大规模的运动，驱动力来自地幔物质的对流。大规模的运动，驱动力来自地幔物质的对流。3.3.板块内部相对稳定，边界则活动，是岩浆、地震、构造板块内部相对稳定，边界则活动，是岩浆、地震、构造活动及变质作用的主要场所。活动及
16、变质作用的主要场所。4.4.板块运动以水平运动为主，位移可达几千公里。板块运动以水平运动为主，位移可达几千公里。第37页，共57页，编辑于2022年，星期三n根根据据地地质质学学、地地球球物物理理学学和和地地球球化化学学的的证证据据，全全球球岩岩石石圈圈一一共共可可以以划划分分为为1717个个板板块块，其其中中，规规模模较较大大的的7 7个个板板块块分分别别是是：太太平平洋洋板板块块，南南极极板板块块，欧欧亚亚板板块块，非非洲洲板板块块，澳澳大大利亚印度板块，南美板块和北美板块利亚印度板块，南美板块和北美板块板块的划分：第38页，共57页，编辑于2022年，星期三板块的粗略划分欧亚板块欧亚板块
17、欧亚板块欧亚板块非洲板块非洲板块澳大利亚印度板块澳大利亚印度板块太平洋板块太平洋板块南极洲板块南极洲板块北美板块北美板块南美板块南美板块第39页，共57页，编辑于2022年，星期三二、板块边界类型二、板块边界类型根据板块的相对运动方式，可以确定三种不同类型的板根据板块的相对运动方式，可以确定三种不同类型的板块边界。块边界。1、离散型板块边界、离散型板块边界 又称建设性、生长性边界。即两侧又称建设性、生长性边界。即两侧板块沿着相反的方向运动，地幔对流物质不断沿边界板块沿着相反的方向运动，地幔对流物质不断沿边界涌出并添加到两侧板块边缘，形成新的洋壳。所有大涌出并添加到两侧板块边缘，形成新的洋壳。所
18、有大洋中脊和大陆裂谷都是本类型板块边界。洋中脊和大陆裂谷都是本类型板块边界。第40页，共57页，编辑于2022年，星期三称称破破坏坏性性边边界界，边边界界两两侧侧的的板板块块相相对对运运动动，发发生生挤挤压压，对对冲冲或或碰碰撞撞，可分为两亚类：可分为两亚类：（1 1）俯冲型边界）俯冲型边界相邻的大洋与大陆板块发生叠覆，大陆板块在上，大洋板块在下。进一步分：相邻的大洋与大陆板块发生叠覆，大陆板块在上，大洋板块在下。进一步分：n岛弧海沟型（西太平洋型大陆边界）岛弧海沟型（西太平洋型大陆边界）:大洋板块沿海沟俯冲于岛弧和大陆之下，岛大洋板块沿海沟俯冲于岛弧和大陆之下，岛弧和大陆之间以海盆相隔主要分
19、布在西太平洋地区，如日本、琉球群岛。弧和大陆之间以海盆相隔主要分布在西太平洋地区，如日本、琉球群岛。n山弧海沟型（安第斯型大陆边界）山弧海沟型（安第斯型大陆边界）:大洋板块沿陆缘海沟俯冲于山弧之下主要分布在南大洋板块沿陆缘海沟俯冲于山弧之下主要分布在南美大陆边缘，又称安第斯型大陆边缘美大陆边缘，又称安第斯型大陆边缘（2 2）碰撞型大陆边界）碰撞型大陆边界又称地缝合线，两个大陆板块相互碰撞，大洋闭合，形成山脉。如阿尔卑斯又称地缝合线，两个大陆板块相互碰撞，大洋闭合，形成山脉。如阿尔卑斯喜喜马拉雅构造带，是印度板块与欧亚板块的碰撞边界，形成印度河马拉雅构造带，是印度板块与欧亚板块的碰撞边界，形成印
20、度河雅鲁藏雅鲁藏布江地缝合线。布江地缝合线。2、汇聚型板块边界、汇聚型板块边界第41页，共57页，编辑于2022年，星期三岛弧海沟型边界第42页，共57页，编辑于2022年，星期三地缝合线地缝合线地缝合线地缝合线是板块是板块相互之间的俯冲消减和相互之间的俯冲消减和碰撞过程中碰撞过程中,留下其拼留下其拼合碰撞的标志。地缝合碰撞的标志。地缝合线本身是巨大而复合线本身是巨大而复杂的超岩石圈深裂带，杂的超岩石圈深裂带，其两侧地块的地质发其两侧地块的地质发展史往往有大的差异。展史往往有大的差异。沿地缝合线断续分布有沿地缝合线断续分布有蛇绿岩蛇绿岩(古洋壳残片古洋壳残片)、混杂堆积和高压变质混杂堆积和高压
21、变质带带等特殊的地质记录。等特殊的地质记录。第43页，共57页，编辑于2022年，星期三汇汇聚聚型型板板块块边边界界第44页，共57页，编辑于2022年，星期三这种边界既不形成新的岩石圈，原来的岩石圈也不会消减，两侧板块也没有褶皱变形。相当于转换断层，主要分布于大洋内，也可在大陆上出现，例如美国西部的圣安德烈斯断裂。3、平错（剪切）型边界、平错（剪切）型边界第45页，共57页，编辑于2022年，星期三离散型板块离散型板块边界边界汇聚型板汇聚型板块边界块边界平错型板块边平错型板块边界界板块边界边界第46页，共57页，编辑于2022年，星期三离散型板块边界和会聚型板块边界的运动速率离散型板块边界和
22、会聚型板块边界的运动速率(单位：单位：mm/yr)第48页，共57页，编辑于2022年，星期三板板块块边边界界处处是是地地震震、构构造造活活动动、岩岩浆浆作作用用、变变质质作作用用与与造造山山运运动动的的方方要要集集中中地地，同时与地表作用关系紧密。同时与地表作用关系紧密。三、板块构造与地质作用的关系三、板块构造与地质作用的关系第49页，共57页，编辑于2022年，星期三板块构造与沉积作用板块构造与沉积作用大陆岩石圈大洋岩石圈大陆岩石圈第50页，共57页，编辑于2022年，星期三板块构造与地震第51页，共57页，编辑于2022年，星期三Benioff带第52页，共57页，编辑于2022年，星期
23、三板块构造与岩浆作用板块构造与岩浆作用第53页，共57页，编辑于2022年，星期三板块构造与变质作用板块构造与变质作用第54页，共57页，编辑于2022年，星期三板块构造与成矿作用板块构造与成矿作用第55页，共57页，编辑于2022年，星期三1.1.板板块块驱驱动动机机制制问问题题：地地幔幔对对流流很很难难实实现现，要要实实现现一一次次对对流流至至少少要要1010亿年时间，这与海底扩张速度不符。亿年时间，这与海底扩张速度不符。2.2.关关于于海海沟沟沉沉积积物物变变形形的的问问题题：洋洋壳壳向向海海沟沟俯俯冲冲时时应应有有洋洋壳壳物物质质带带到到俯俯冲冲带带并并发生褶皱，而现今海沟处不但沉积物
24、很少，而且没有任何变形。发生褶皱，而现今海沟处不但沉积物很少，而且没有任何变形。3.3.关关于于大大洋洋中中存存在在大大陆陆的的问问题题：大大洋洋中中某某些些岛岛屿屿（如如新新几几内内亚亚东东北北部部一一海海岛岛）应应是是海海底底大大陆陆，其其莫莫霍霍面面深深达达20-3020-30公公里里，所所以以应应是是沉沉没没的的大大陆。此事实是海底扩张、板块构造所无法解释的。陆。此事实是海底扩张、板块构造所无法解释的。4.4.关关于于海海底底磁磁异异常常条条带带的的问问题题：磁磁异异常常条条带带并并非非是是一一系系列列规规则则的的条条带带，事事实实情情况是一些不规则的条带，而且情况很复杂，难以用来证实海底扩张学说。况是一些不规则的条带，而且情况很复杂，难以用来证实海底扩张学说。四、板块构造学说存在的主要问题四、板块构造学说存在的主要问题第56页，共57页，编辑于2022年，星期三本章重点：本章重点：n1.1.板块构造学说的证据板块构造学说的证据n2.2.板块构造学说的主要思想板块构造学说的主要思想n3.3.板块边界类型板块边界类型n4.4.转换断层与平移断层的区别转换断层与平移断层的区别第57页，共57页，编辑于2022年，星期三