第8章 板块构造4学时.pdf

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1、大陆架大陆架 大陆坡大陆坡 大洋盆地大洋盆地 第八章第八章 板块构造板块构造 Chapter 8 Plate Tectonics 50年前，国际地学界发生了一次天翻地覆的理论革命。年前，国际地学界发生了一次天翻地覆的理论革命。 1965年，板块构造理论宣告建立。占居全球地学理论统治地年，板块构造理论宣告建立。占居全球地学理论统治地 位的地槽学说位的地槽学说(Geosyncline)(Hall, 1857)，从此退出历史舞台。，从此退出历史舞台。 1. 地槽学说主张地槽学说主张固定论和垂直运动论固定论和垂直运动论，认为大洋和大陆在漫，认为大洋和大陆在漫 长演化中只发生规模上的扩大与缩小，位置不变

2、，永不消亡；长演化中只发生规模上的扩大与缩小，位置不变，永不消亡； 认为地壳运动主要表现为整体的抬升与沉降，不发生大规模的认为地壳运动主要表现为整体的抬升与沉降，不发生大规模的 水平运动。水平运动。板块构造理论开创了地学研究的新纪元。板块构造理论开创了地学研究的新纪元。 2. 认为地球表层是由为数不多、大小不等的岩石圈板块组成认为地球表层是由为数不多、大小不等的岩石圈板块组成 的；各个板块沿球面彼此水平运动；诸多构造、岩浆、变质等的；各个板块沿球面彼此水平运动；诸多构造、岩浆、变质等 事件发生在板块边界；事件发生在板块边界；强调岩石圈运动的活动论和水平论强调岩石圈运动的活动论和水平论。 3.

3、板块构造理论在解决大洋成因板块构造理论在解决大洋成因-演化及其板块边界的构造、演化及其板块边界的构造、 火山、地震、变质和成矿规律等重大问题上取得了极大成功。火山、地震、变质和成矿规律等重大问题上取得了极大成功。 第一节第一节 大陆漂移大陆漂移 Section 1 Continental drifting 大陆漂移学说建立的依据: 地形地形、古生物古生物、构造、古气候构造、古气候 1.1.地形证据(landform) 德国气象学者魏格拉最早提出德国气象学者魏格拉最早提出(Wegener A，1912) 。他发现大西洋。他发现大西洋 两岸大陆的形态非常吻合，特别是南美和非洲的海岸线及其相似两岸大

4、陆的形态非常吻合，特别是南美和非洲的海岸线及其相似,可以可以 完美地拼合在一起。全球各陆块可以拼合成一个完整的大陆。完美地拼合在一起。全球各陆块可以拼合成一个完整的大陆。 北北 美美 南南 美美 非非 洲洲 西西 欧欧 Wegener AWegener A 经历了半个世纪的认识发展：大陆漂移经历了半个世纪的认识发展：大陆漂移海底扩张海底扩张板块构造板块构造 阿阿 拉拉 伯伯 非非 洲洲 2.古生物证据 三叠纪浅海暖水型爬虫（中龙）三叠纪浅海暖水型爬虫（中龙） 二叠纪热带植物舌羊齿二叠纪热带植物舌羊齿 在不同大陆和在不同大陆和 气候带，发现气候带，发现 同种同属的动同种同属的动 植物化石。这植物

5、化石。这 些生物不能远些生物不能远 涉大洋，不能涉大洋，不能 在寒带生存。在寒带生存。 犬颌兽犬颌兽 说明古大陆沿大西洋发生过裂解和漂移说明古大陆沿大西洋发生过裂解和漂移 3. 构造证据构造证据 在大西洋东岸苏格兰在大西洋东岸苏格兰- -挪威造山带中的早古生代岩石、地层、挪威造山带中的早古生代岩石、地层、 古生物群落、构造变形特征古生物群落、构造变形特征, ,与大西洋西岸阿帕拉契山造山带与大西洋西岸阿帕拉契山造山带 中的早古生代的岩石、地层、古生物群落、构造变形特征惊人中的早古生代的岩石、地层、古生物群落、构造变形特征惊人 一致。一致。 特征相似的二叠纪岩石、地层、古生物群落、变形构造，在大特

6、征相似的二叠纪岩石、地层、古生物群落、变形构造，在大 西洋东岸的南非开普顿地区和大西洋西岸的南美阿根廷的布宜西洋东岸的南非开普顿地区和大西洋西岸的南美阿根廷的布宜 诺斯艾利斯地区同时出现。诺斯艾利斯地区同时出现。 表明在表明在2 2亿年前大陆裂解、大西洋开始形成之前，这些地区是亿年前大陆裂解、大西洋开始形成之前，这些地区是 紧密相连的，位于同一个大陆。紧密相连的，位于同一个大陆。 4.4.古气候证据古气候证据 石炭纪石炭纪- -二叠纪时期的二叠纪时期的冰川冰川( glacial)( glacial)，出现在现在的温带地，出现在现在的温带地 区南澳、印度、南美和热带地区的非洲，区南澳、印度、南美

7、和热带地区的非洲，说明说明南澳、印度、南南澳、印度、南 美和非洲等美和非洲等古陆块当时是处在同一个大陆气候带，后来因大陆古陆块当时是处在同一个大陆气候带，后来因大陆 发生裂解和漂移才位于现在的不同气候带发生裂解和漂移才位于现在的不同气候带。 奥地利奥地利学者休斯学者休斯 (Suess E) 赞同此认识，并提出赞同此认识，并提出2亿年亿年前潘前潘 吉亚吉亚(Pangea)超大陆和特提斯超大陆和特提斯 (Tethys)泛大洋的概念。泛大洋的概念。 2亿年时，该大陆被亿年时，该大陆被开口朝东、呈平躺开口朝东、呈平躺V字型的特提斯洋字型的特提斯洋 (Tethys) 分成两部分。分成两部分。 潘吉亚潘吉

8、亚（Pangaea） （由两个古大陆组成）（由两个古大陆组成） 北半球：劳亚大陆北半球：劳亚大陆 (Laurasia Land)(Laurasia Land) 南半球：冈瓦纳大陆南半球：冈瓦纳大陆 (Gondwana Land)(Gondwana Land) 两陆间：特提斯洋两陆间：特提斯洋 (Tethys)(Tethys) 根据这根据这4方面的证据，魏格纳于方面的证据，魏格纳于1912年出版专著年出版专著海陆起海陆起 源源，提出，提出大陆漂移说。大陆漂移说。这是板块构造理论的这是板块构造理论的萌芽思想萌芽思想。 他观察到的地质事实是可靠的，但其动力学机制“陆壳在他观察到的地质事实是可靠的，但

9、其动力学机制“陆壳在 洋壳上漂移”却是致命的缺陷，在流变学上是不可能的！洋壳上漂移”却是致命的缺陷，在流变学上是不可能的！ 3030年的沉寂之后，年的沉寂之后，从从19461946- - 19631963，地学思维进入新阶段：地学思维进入新阶段： 海底扩张研究阶段海底扩张研究阶段 1928年霍尔姆斯提年霍尔姆斯提 出出 地幔对流说地幔对流说 (mantle convection hypothesis) 第二节第二节 海底扩张海底扩张 Section 2 Sea-floor Spreading 一、二战结束后的洋底调查一、二战结束后的洋底调查 发现海底扩张的重要证据发现海底扩张的重要证据 全球构

10、造认识的第二个重大阶段（板块构造理论创立的前夜）全球构造认识的第二个重大阶段（板块构造理论创立的前夜） 1.1.水深测量水深测量 查明了海底地形，查明了海底地形，发现了洋中脊发现了洋中脊 采用仪器采用仪器: 回声测深仪、测向扫描声纳回声测深仪、测向扫描声纳。 2.2.海底地球物理研究海底地球物理研究 发现俯冲带发现俯冲带 和和 海底磁异常条带海底磁异常条带 包括包括地磁地磁（geomagnetism）、）、地震地震（seismology）、）、 重力重力（gravity）、）、地热地热（geothermal）等方法。）等方法。 3.3.深潜器调查深潜器调查 发现海底玄武岩发现海底玄武岩 和和

11、枕状玄武岩枕状玄武岩 核心证据：对称分布的海底磁异常条带 二、海底扩张的论证二、海底扩张的论证（Dietz RS，1961，Nature） 1.1.发现发现洋中脊洋中脊（oceanic ridge）、）、海沟、洋底玄武岩海沟、洋底玄武岩 洋脊是绵延全球各大洋底的巨大山脉，是地球上最突出的地貌景观洋脊是绵延全球各大洋底的巨大山脉，是地球上最突出的地貌景观 洋中脊地质剖面图洋中脊地质剖面图 2. 2. 发现发现洋脊地震带洋脊地震带 地震频繁，震级低，震源浅。地震频繁，震级低，震源浅。 3.3.查明了查明了洋底沉积物洋底沉积物的分布特征的分布特征 （1）沉积物在洋中脊很薄，或无，向两侧对称式逐渐增厚

12、；）沉积物在洋中脊很薄，或无，向两侧对称式逐渐增厚； （2）洋底的沉积物最厚只有）洋底的沉积物最厚只有500600m； 结论：结论：洋底沉积物的形成不会早于侏罗纪洋底沉积物的形成不会早于侏罗纪 4.4.海底热流值海底热流值和和重力值重力值分布分布 揭开了揭开了洋脊和海沟的真貌洋脊和海沟的真貌 洋底热流洋底热流 在海底的不同部位，热流值却差别很大；在海底的不同部位，热流值却差别很大； 在洋脊轴部，热流值极高，在海沟，热流值极低。在洋脊轴部，热流值极高，在海沟，热流值极低。 洋底重力洋底重力 在洋脊轴部，物质炽热呈膨胀态，重力值小；在洋脊轴部，物质炽热呈膨胀态，重力值小； 在海沟处，洋壳冷呈致密态

13、，重力值高在海沟处，洋壳冷呈致密态，重力值高 。 根据这些成果，根据这些成果，迪茨提出了海底扩张说迪茨提出了海底扩张说(Dietz RS,1961(Dietz RS,1961，Nature)Nature)。 不久，此认识就被海底磁异常条带和深海钻探成果精准证实。 (Vine F J Wilson J T, 1963; Vine(Vine F J Wilson J T, 1963; Vine F JF J ,19661966) 海底扩张说的认识要点海底扩张说的认识要点 在地幔物质的热对流驱动力下，炽热的地幔岩浆在洋脊不断在地幔物质的热对流驱动力下，炽热的地幔岩浆在洋脊不断 上涌，促使洋脊朝两侧运

14、移和冷凝，致使大洋不断扩张。上涌，促使洋脊朝两侧运移和冷凝，致使大洋不断扩张。 洋底扩张速度平均每年数厘米。洋底扩张速度平均每年数厘米。 老的洋底随对流圈在海沟处下沉潜没，构成一个对流圈。老的洋底随对流圈在海沟处下沉潜没，构成一个对流圈。 这种生亡过程持续不断，因而洋底不断更新这种生亡过程持续不断，因而洋底不断更新 (24亿年亿年/次次) 核心：刚性的大洋岩石圈块体驼在软流圈之上运动 三、海底扩张说催生新成果三、海底扩张说催生新成果（板块构造理论的前夜）（板块构造理论的前夜） 1.1.发现发现海底磁异常条带海底磁异常条带(magnetic abnormity band of seafloor)

15、 1963年，年， 剑桥大学瓦因剑桥大学瓦因(Vine) 、马修斯、马修斯(Mattueurs)发现了海底磁性发现了海底磁性 条带。在洋脊两侧，海底岩石的正、负磁异常条带对称分布，证明海底条带。在洋脊两侧，海底岩石的正、负磁异常条带对称分布，证明海底 在扩张。为在扩张。为海底扩张学说海底扩张学说 (seafloor spreading theory)的论证提供了关键的论证提供了关键 证据。证据。 磁异常条带的形成机理磁异常条带的形成机理 洋中脊喷出的高温玄武岩浆冷却到居里点（洋中脊喷出的高温玄武岩浆冷却到居里点（650）时，将会被磁化，时，将会被磁化， 当时的磁场方向会被记录在岩石中。因地磁南

16、北极多次转向，导致海当时的磁场方向会被记录在岩石中。因地磁南北极多次转向，导致海 底岩石中的正、负向磁异常条带反复出现。底岩石中的正、负向磁异常条带反复出现。 因此，以洋中脊为轴带，两侧磁异常条带对称分布。因此，以洋中脊为轴带，两侧磁异常条带对称分布。 洋中脊两侧对称分布的磁异常条带洋中脊两侧对称分布的磁异常条带 老洋壳老洋壳-新新 洋中脊洋中脊 新新-老洋壳老洋壳 2. 发现海沟俯冲带发现海沟俯冲带（全球地震震源分布证据）（全球地震震源分布证据） 震源机制研究表明，震源机制研究表明，浅源、中源、深源地震带沿海沟浅源、中源、深源地震带沿海沟有规律分有规律分 布。从全球地震分布规律，确定环太平洋

17、海沟是一巨大俯冲带布。从全球地震分布规律，确定环太平洋海沟是一巨大俯冲带 沿海沟分布的毕尼奥夫地震带 (Hugo Benioff) “三位一体”的大西洋地壳剖面：三位一体”的大西洋地壳剖面： 蛇绿岩套（蛇绿岩套（ophiolite） 3.3.发现典型洋壳剖面发现典型洋壳剖面（始见于大西洋洋中脊北段的始见于大西洋洋中脊北段的冰岛）冰岛） 具具“三位一体三位一体”结构特征：变质橄榄岩单元；堆晶单元；沉积单元结构特征：变质橄榄岩单元；堆晶单元；沉积单元 在冰岛发现在冰岛发现“三位一体”的蛇绿岩套“三位一体”的蛇绿岩套, 构建了完整的洋壳剖面构建了完整的洋壳剖面 上部：上部： 沉积单元沉积单元 枕状熔

18、岩枕状熔岩 + 海底沉积岩海底沉积岩(浊积岩、灰岩、硅质岩浊积岩、灰岩、硅质岩) + 基质基质 中部：中部： 玄武岩浆堆晶单元玄武岩浆堆晶单元 (单辉橄榄岩单辉橄榄岩)+堆晶辉长岩（下粗上细）堆晶辉长岩（下粗上细）+基性岩墙基性岩墙 下部：下部： 枯竭的上地幔单元枯竭的上地幔单元 纯橄榄岩、斜辉橄榄岩纯橄榄岩、斜辉橄榄岩 标志古亚洲洋关闭、陆标志古亚洲洋关闭、陆-陆碰撞带的蛇绿混杂岩陆碰撞带的蛇绿混杂岩 （新疆北部克拉麦丽，舒良树，（新疆北部克拉麦丽，舒良树，1997年摄）年摄） 4. 深海钻探、岩心测年成果深海钻探、岩心测年成果 ( (进一步证实了海底扩张进一步证实了海底扩张) ) 在各大洋

19、在各大洋446446个地点实施了深海钻探，个地点实施了深海钻探，680680口钻井结果口钻井结果查明了洋查明了洋 壳的物质构成，证实了洋中脊的高热流和洋底枕状熔岩的存在。壳的物质构成，证实了洋中脊的高热流和洋底枕状熔岩的存在。 测年成果表明，测年成果表明，洋底岩石以洋中脊为中心洋底岩石以洋中脊为中心, ,向两侧依次对称变向两侧依次对称变 老。洋底最老岩石不到老。洋底最老岩石不到2 2亿年。亿年。 深潜器调查（深潜器调查（1973-1974 大西洋脊，大西洋脊，1978-1979 东太平洋东太平洋隆隆） 发现海底枕状玄武岩等发现海底枕状玄武岩等 深海钻探所揭示的海底年龄：最老深海钻探所揭示的海底

20、年龄：最老1.81.8亿年亿年 侏罗系侏罗系-白垩系白垩系-古近系古近系-新近系新近系-大西洋洋脊大西洋洋脊-新近系新近系-古近系古近系-白垩系白垩系-侏罗系侏罗系 大西洋大西洋 洋中脊洋中脊 太平洋太平洋 洋中脊洋中脊 印度洋印度洋 洋中脊洋中脊 5. 5. 发现海底平顶山发现海底平顶山（Guyot）（）（Hess, 1962， GSA） 一连串顶部被波浪削平的平顶一连串顶部被波浪削平的平顶海山海山(mesa）。 产生产生2点重要成果：点重要成果： 提出地幔热点新概念提出地幔热点新概念(Wilson,1963，Nature)； 确定了海底热点位置不动、海山在大洋洋底运移的运动轨迹。确定了海底

21、热点位置不动、海山在大洋洋底运移的运动轨迹。 夏夏 威威 夷夷 平平 顶顶 海海 山山 链链 的的 年年 龄龄 平顶海山成因：地幔物质上涌，分异出基性岩浆，喷出洋底堆积而成。地幔物质上涌，分异出基性岩浆，喷出洋底堆积而成。 火山初始位置高出海面，山头容易被海浪削平。火山初始位置高出海面，山头容易被海浪削平。 随着远离地幔热点，冷却、运移、沉降，形成一列海底平顶山随着远离地幔热点，冷却、运移、沉降，形成一列海底平顶山。 地幔热点地幔热点位置不动，而大洋板块在移动，海山不断新生和位移。位置不动，而大洋板块在移动，海山不断新生和位移。 形成的火山链，规律明显：近热点者年龄新，远热点者年龄老。形成的火

22、山链，规律明显：近热点者年龄新，远热点者年龄老。 地 幔 热 点、 平 顶 海 山 链 演 化 图 解 转 换 断 层 图 解 板块理论关键证据：板块理论关键证据：发现海底转换断层 (transform fault) 时至时至 发现海底转换断层，提出洋陆演化旋回发现海底转换断层，提出洋陆演化旋回，板块构造理论已经呼之欲出。，板块构造理论已经呼之欲出。 定义定义：发生在洋底、与洋脊错位有关的一种特殊海底剪切断层。发生在洋底、与洋脊错位有关的一种特殊海底剪切断层。 特点特点: 断面近直立，相邻块体平移只发生在两个转换点之间断面近直立，相邻块体平移只发生在两个转换点之间; 一一 过转换点过转换点,

23、断层两侧洋脊的运动方向相同，剪切消失断层两侧洋脊的运动方向相同，剪切消失; 转换点转换点b, c间动间动 向与洋脊被错动向正好相反向与洋脊被错动向正好相反（Wilson JT， 1965，Science）。 错位距离错位距离50300km 成因：成因： 洋脊各个区段洋脊各个区段 沿破裂面的不沿破裂面的不 均衡扩张均衡扩张 ( (包包 括速度和物质括速度和物质 组成因素等组成因素等) ) 大西洋洋底地貌（示海底扩张与转换断层）大西洋洋底地貌（示海底扩张与转换断层） 1966年，各国地质学者齐聚美国小镇戈达德开会，正式宣年，各国地质学者齐聚美国小镇戈达德开会，正式宣 告地球科学的革命、板块构造理论

24、的建立。告地球科学的革命、板块构造理论的建立。 为表彰为表彰Wilson的贡献，的贡献，1974年，年，Dewey J F和和Burke K在在 Geology上撰文，将板块演化旋回命名为上撰文，将板块演化旋回命名为Wilson Cycle，誉，誉 为“板块构造的理论精髓”。为“板块构造的理论精髓”。 板块学说建立的三大理论支柱板块学说建立的三大理论支柱 1.对称分布的对称分布的海底磁异常条带海底磁异常条带(Vine 2.转换断层转换断层（Wilson, 1965）: 大洋并非铁板一块大洋并非铁板一块; 3.地幔对流说地幔对流说(Holmes A, 1928)(mantle convectio

25、n theory)： 驱动岩石圈钢体绕球面旋转运动。驱动岩石圈钢体绕球面旋转运动。 记住这些伟大的理论先驱者记住这些伟大的理论先驱者 大陆漂移：大陆漂移：魏格纳魏格纳 海底扩张：海底扩张：迪茨、瓦因、马修斯、赫斯迪茨、瓦因、马修斯、赫斯 板块构造：板块构造：威尔逊、勒皮雄、摩根、麦肯齐、霍尔姆斯威尔逊、勒皮雄、摩根、麦肯齐、霍尔姆斯 中国的“北李南郭”中国的“北李南郭”( (板块理论的最早传播板块理论的最早传播- -应用者应用者) ) 确定大陆内部古板块构造的八项依据确定大陆内部古板块构造的八项依据 蛇绿岩套、高压低温变质带、岛弧岩浆岩、火山沉积岩、蛇绿岩套、高压低温变质带、岛弧岩浆岩、火山沉

26、积岩、 构造构造 变形、变质作用、区域断裂、成矿规律变形、变质作用、区域断裂、成矿规律（李春昱李春昱,1980；郭令智等郭令智等,1980） 1. 两类板块两类板块 (types of plate) ：大陆板块、大洋板块大陆板块、大洋板块 2. 板块边界板块边界3种类型：种类型： （1）离散边界）离散边界 (disperse): 洋中脊、大陆裂谷洋中脊、大陆裂谷 （2）剪切边界）剪切边界(shear): 转换断层转换断层 （3）聚敛边界）聚敛边界 (convergent): 俯冲带、碰撞带（陆俯冲带、碰撞带（陆- -陆）陆） 俯冲带：俯冲带：为全球地震带与火山带；常发育高压低温变质带。为全球地

27、震带与火山带；常发育高压低温变质带。 陆陆- -陆碰撞带：陆碰撞带：印度与欧亚两个大陆沿雅鲁藏布江断裂碰撞印度与欧亚两个大陆沿雅鲁藏布江断裂碰撞, , 形成双倍地壳厚度的巨大造山带：青藏高原。形成双倍地壳厚度的巨大造山带：青藏高原。 第三节第三节 板块构造板块构造 Setion 3 Plate Tectonics 大大 陆陆 岩岩 石石 圈圈 大大 洋洋 岩岩 石石 圈圈 软流圈软流圈 地 幔 地 壳 地 核 外 核 深度/公里 下地幔 软流圈 地 核 岩石圈 两类岩石圈板块两类岩石圈板块 洋洋 中中 脊脊 东 非 裂 谷 带 地 质 简 图 东非裂谷 板块的三种边界类型图解 3.全球板块划分

28、全球板块划分(division of global plate) (1) 六大板块六大板块 (X Le Pichon，1968) 面积均面积均一千万一千万(108) km2 五个大陆、一个大洋（太平洋）板块：美洲板块、太平洋五个大陆、一个大洋（太平洋）板块：美洲板块、太平洋 板块、欧亚板块、非洲板块、澳洲板块、欧亚板块、非洲板块、澳洲-印度板块、南极洲板块印度板块、南极洲板块 。 (2) 次级板块次级板块 面积均大于十面积均大于十万万(106) km2 菲律宾板块、加勒比板块、福卡板块、纳兹卡板块、可可菲律宾板块、加勒比板块、福卡板块、纳兹卡板块、可可 板块、阿拉伯板块、斐济板块、斯科特板块。

29、板块、阿拉伯板块、斐济板块、斯科特板块。 全球六大板块分布图全球六大板块分布图 全球六大板块全球六大板块、若干次级板块分布图若干次级板块分布图 4. 两种大陆边缘两种大陆边缘 活动大陆边缘 (active continental margin)：两类 (1) (1) 西太平洋型西太平洋型：沟、弧、盆复合体系沟、弧、盆复合体系 (trench-arc-back arc basin) 对变质带：在海沟附近，发育高压低温蓝闪石片岩带，在岛弧附近，则出在海沟附近，发育高压低温蓝闪石片岩带，在岛弧附近，则出 现相同现相同 时代的高温矽线石片岩带，构成对变质带。时代的高温矽线石片岩带，构成对变质带。 (2

30、) 东太平洋型东太平洋型：海沟海沟-山弧构造体系山弧构造体系(trench-arc tectonic system) 被动大陆边缘 (passive continental margin) 又称又称稳定大陆边缘稳定大陆边缘(stable)、大西洋型大陆边缘大西洋型大陆边缘(Atlantic ) 。 一种没有海沟、没有火山与地震活动的大陆边缘。大陆架很开阔。一种没有海沟、没有火山与地震活动的大陆边缘。大陆架很开阔。 如北美大陆东部与大西洋之间，为一如北美大陆东部与大西洋之间，为一1200km宽的大陆架，地壳稳定。宽的大陆架，地壳稳定。 西太平洋陆缘沟-弧-盆体系与对变质带 Charvet JCh

31、arvet J提供提供 蓝蓝 片片 岩岩 带带 矽矽 线线 片片 岩岩 带带 太平洋两岸不同结构的活动大陆边缘图解太平洋两岸不同结构的活动大陆边缘图解 西太平洋大陆边缘西太平洋大陆边缘 东太平洋大陆边缘东太平洋大陆边缘 被动大陆边缘被动大陆边缘 陆架陆架(continental shelf) 坡度平均坡度平均0.1,水深小于水深小于200m,宽宽度度可达千余千米可达千余千米 陆坡陆坡(continental slope) 坡度平均坡度平均36，水深水深2002000m 陆隆陆隆（continental rise） 坡度一般小于坡度一般小于1/400,最大宽度达最大宽度达1000km 大洋盆地大

32、洋盆地(oceanic basin) 非常平坦的巨大深海平原非常平坦的巨大深海平原，水深大于水深大于3000m 洋中脊洋中脊(ridge) 分布于大洋盆地中央部位的巨大海底山脉分布于大洋盆地中央部位的巨大海底山脉 海沟海沟 (trench)只存在于活动大陆边缘只存在于活动大陆边缘（洋陆结合带洋陆结合带）！ 被动大陆边缘剖面示意图被动大陆边缘剖面示意图 5.5.威尔逊旋回威尔逊旋回 （Wilson cycle） Wilson John Tuzo, 1908, 19081993, 1993, 加拿大人，板块理论创始人。加拿大人，板块理论创始人。 定义：定义：发生在岩石圈板块中、制约地球表层的活动与

33、演化格局发生在岩石圈板块中、制约地球表层的活动与演化格局 复杂交替的大洋开合旋回。复杂交替的大洋开合旋回。是板块构造理论的总纲和精髓。是板块构造理论的总纲和精髓。 它将大洋演化分为六大阶段：它将大洋演化分为六大阶段： 胚胎期：胚胎期：裂谷；裂谷；双峰火山岩；双峰火山岩；东非裂谷东非裂谷 幼年期：幼年期：狭海狭海；双峰火山岩；双峰火山岩；红海红海 成年期：成年期：洋脊及洋盆洋脊及洋盆；拉斑及碱性玄武岩，陆架沉积；拉斑及碱性玄武岩，陆架沉积；大西洋大西洋 衰退期：衰退期：沟沟弧系弧系；安山岩；安山岩-闪长岩，岛弧浊积岩；闪长岩，岛弧浊积岩；太平洋太平洋 终结期：终结期：大洋闭合碰撞造山大洋闭合碰撞

34、造山；混杂岩混杂岩,S,S型花岗岩型花岗岩, ,蒸发岩蒸发岩; ;地中海地中海 遗痕期：遗痕期：造山后山前红色磨拉石堆积造山后山前红色磨拉石堆积，碱性岩浆岩；，碱性岩浆岩；喜山喜山。 岩石圈岩石圈 大大 洋中脊洋中脊 海底沉积层海底沉积层 岩石圈岩石圈 岩石圈岩石圈 岩石圈岩石圈 岩石圈岩石圈 岩石圈岩石圈 岩石圈岩石圈 岩石圈岩石圈 双峰式火山喷发双峰式火山喷发 陆陆 壳壳陆陆 壳壳 洋洋 壳壳 1 东非裂谷期东非裂谷期 2 红海期红海期 3 大西洋期大西洋期 4 太平洋期太平洋期 5 地中海期地中海期 6 喜山期喜山期 3 大西洋期大西洋期 6 喜山期喜山期 大洋演化六个阶段图解大洋演化六

35、个阶段图解 6. 6. 板块构造的新进展：板块构造的新进展：大陆动力学大陆动力学 大洋岩石圈与大陆岩石圈存在很大差别。源自大洋地壳结构构大洋岩石圈与大陆岩石圈存在很大差别。源自大洋地壳结构构 造观察事实的板块构造理论难以解释复杂的大陆岩石圈诸多现象。造观察事实的板块构造理论难以解释复杂的大陆岩石圈诸多现象。 形成时代形成时代 最老的大洋洋壳不超过最老的大洋洋壳不超过2亿年，演化历史较简单。大陆形成亿年，演化历史较简单。大陆形成 时代久远时代久远, 最老陆块超过最老陆块超过30亿年，演化过程很复杂。亿年，演化过程很复杂。 地壳性质地壳性质 大洋地壳刚性强，变质与变形弱。大陆刚性较弱，弱流变作大洋

36、地壳刚性强，变质与变形弱。大陆刚性较弱，弱流变作 用普遍，透入性变形构造发育。用普遍，透入性变形构造发育。 活动位置活动位置 大洋板块活动主要发生在板块边界及其附近，转换断层发育。大洋板块活动主要发生在板块边界及其附近，转换断层发育。 大陆板块除边界外，大陆腹地的构造岩浆活动也很强烈，强烈地震时大陆板块除边界外，大陆腹地的构造岩浆活动也很强烈，强烈地震时 有发生，陆内油气和矿产资源并非罕见。存在宽广的陆内变形带。有发生，陆内油气和矿产资源并非罕见。存在宽广的陆内变形带。 盆岭格局盆岭格局 大洋内部盆地与山岭配置相对简单。大陆地区盆岭格局复杂大洋内部盆地与山岭配置相对简单。大陆地区盆岭格局复杂

37、多变，区域块体众多，盆岭边界复杂。多变，区域块体众多，盆岭边界复杂。 （1 1）研究动态）研究动态 20世纪世纪90年代以来国际地学界诸多研究计划都年代以来国际地学界诸多研究计划都 与大陆内部的造山、地震、岩浆与构造变形密切相关。与大陆内部的造山、地震、岩浆与构造变形密切相关。 例如美国大陆动力学研究计划（19902020）、国际地球动力学计 划、国际大陆科学钻探计划、国际地质对比计划中的许多项目。国内 外几乎每年都召开有关大陆构造的大型学术会议，会后出版了学术专 刊，汇编了文摘。 (2)探索方向与内容探索方向与内容 基本上将科学问题聚焦在如下基本上将科学问题聚焦在如下8个基本方面个基本方面:

38、 大陆成因和演化大陆成因和演化 （大陆如何形成、变形、裂解等）；（大陆如何形成、变形、裂解等）； 上地幔问题上地幔问题 （上地幔具何特征、有无深部陆根等）；（上地幔具何特征、有无深部陆根等）； 地震及板块边界相互作用问题地震及板块边界相互作用问题； 岩浆系统和火山系统问题岩浆系统和火山系统问题 （岩浆如何产生、如何与地壳相互作用、（岩浆如何产生、如何与地壳相互作用、 陆壳如何进入地幔等）；陆壳如何进入地幔等）； 大陆岩石圈的变形和活动性问题大陆岩石圈的变形和活动性问题（大陆对外部驱动力的响应、大陆对外部驱动力的响应、大陆大陆 变形变形与深度、与地质环境的关系、壳幔作用的条件、外部驱动力的信与深

39、度、与地质环境的关系、壳幔作用的条件、外部驱动力的信 息等）；息等）； 地球系统的历史地球系统的历史（ 地幔和地核热动力是地球演化的驱动力，地球历地幔和地核热动力是地球演化的驱动力，地球历 史的演化取决于地幔和地核的演化。史的演化取决于地幔和地核的演化。5Ma以来有何重大全球环境与气候以来有何重大全球环境与气候 变化、构造和火山作用如何影响环境与气候等）；变化、构造和火山作用如何影响环境与气候等）； 沉积盆地问题沉积盆地问题（如何定量确定与模拟沉积过程中的的热、水、化学、（如何定量确定与模拟沉积过程中的的热、水、化学、 流体、力学条件与作用、陆内变形如何驱动堆积物充填与变形、裂谷流体、力学条件

40、与作用、陆内变形如何驱动堆积物充填与变形、裂谷 早期有何作用等）早期有何作用等）; 地壳地壳水圈水圈大气圈相互作用问题大气圈相互作用问题 （各自界面有何化学与物理过程、（各自界面有何化学与物理过程、 如何用它解释烃流体、全球碳平衡及地下水体系演化、流体以何方式如何用它解释烃流体、全球碳平衡及地下水体系演化、流体以何方式 调节地壳的动力学和化学性质等）。调节地壳的动力学和化学性质等）。 3. 3. 实施办法实施办法 建立野外实验室建立野外实验室。选择关键研究区如环太平洋带、印选择关键研究区如环太平洋带、印-藏藏 造山带，采用多学科、多方法，运用高新技术、科学钻探、造山带，采用多学科、多方法，运用高新技术、科学钻探、 测年、地震层析等手段，进行长期不懈的创新研究。测年、地震层析等手段，进行长期不懈的创新研究。 开展全球观测计划开展全球观测计划。包括全球定位系统、全球地震网站、包括全球定位系统、全球地震网站、 全球地磁场监控等。全球地磁场监控等。 开展数值模型工作开展数值模型工作。包括包括 “数字地球”、“大数据”等“数字地球”、“大数据”等 本本 章章 结结 束束