2022年大地构造地质学 .pdf

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1、第一章槽台学说简介第一节地槽(Geosyncline)The concept was presented by Hall in 1859 and the geosyncline was presented by Dana in 1873.一、两种不同的地槽观1、North American GeologistsHall（1859）and Dana（1873）from Appalachian：北美东部的Appalachian Mountain 遭受强烈褶皱的Paleaozoic era rocks 厚逾万米，与美国中部 Mississipi 平原的同时代地层相比较，Appalachian Mou

2、ntain 要厚 10 倍多。根据这一现象，Hall（1859）and Dana（1873）进行了如此解释：山脉往往占据了长条形的沉降地带，其中堆积了很厚的沉积物，下降作用和褶皱作用是由于沉积物在比较狭窄地带上的负荷作用引起的。J.Halls concept：山脉的前身是一个沉降带。Dana（1873）将这种强烈下降并逐渐被沉积物所充填的凹陷带称之为geosyncline。2、European Geologists.（布勃诺夫）and H.Stille From Alps Mountain:他们认为：山脉形成之前并不是象Hall and Dana 所指出的那样具有巨厚的沉积物，因此现象，.an

3、d H.Stille 则认为 eosyncline 的主要特征是后期强烈的褶皱作用。3、两种观点的对比North American Geologists 强调了褶皱前的巨厚沉积作用；而European Geologists 则强调了构造变动。为什么会有这样大的认识差别，传统的地壳观未能作出令人满意的解释。本课程的板块构造部分将作出具体解释。4、concept of geosyncline地槽是指早期表现为强烈凹陷，其可以被沉积物充填补偿，从而形成被巨厚沉积物所占据的沉降带；亦可不被沉积物所补偿，形成深海盆地。晚期经受强烈的造山运动形成褶皱带。二、地槽中几个特征的沉积建造简介1、flysch f

4、ormation 是一种典型的地槽沉积建造，它是一种有规律的复杂互层的巨厚沉积，通常有两种或两种以上的岩石在剖面上呈韵律性交互出现。这种建造厚度很大，有时可达万米以上。由粗到细的碎屑物质构成明显的韵律结构，单个韵律厚度自数厘米到数十厘米。上下两个韵律之间常被冲刷面分隔，在每个韵律的底板上具有特殊的象形印模。建造中砾岩很少，交错层和波痕罕见，几乎不含化石，岩石分选性较差。flysch formation韵律的形成可能与一定规律变化的浊流和节奏频繁的地壳运动有关。2、molasse formation 是一套以陆相为主的巨厚的砾岩和砂岩的沉积岩层。这套岩石建造出现于造山阶段之后，其主要分布在地槽褶

5、皱带的各种拗陷内，在geosyncline fold belt的外侧和 marginal 拗陷中尤为发育。3、gregwacke（or graywacke）formation 硬砂岩建造是一种在地槽形成初期，构造不稳定环境中的产物。又叫杂砂岩、岩屑砂岩等。gregwacke 一词最早由英国人Jameson（1808）所用。他指的是一种由岩屑成分复杂，分选性不好，磨圆度差的碎屑岩建造。4、spiltic-keratophyre formation 细碧角斑岩是地壳下降运动剧烈,并伴有强烈火山喷溢的时期中形成的,典型代表岩石为钠质火山岩,如细碧角斑岩、玄武岩、安山岩和凝灰岩等。三、地槽的主要特征1

6、、通常出现在大陆边缘，或两个大陆之间，呈狭长状分布。2、沉积物分布在长条状的拗陷带内。3、地貌特征与大陆边缘一致，往往形成山系。4、晚期构造运动强烈，形成复杂的褶皱和断裂及大型推覆构造。5、岩浆作用广泛。6、变质作用：常出现高压低温变质带和高温低压变质带。7、出现与各种岩浆活动有关的矿产。8、地球物理资料上有明显的异常反映。四、Geosyncline couple H.Stille（1940）将地槽划分为正地槽和准地槽两类：前者分布在克拉通或地台的边缘，活动性较强；后者则往往分布在克拉通内部，活动性较差。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 17 页 -H.Stille

7、（1947）又进一步将地槽分为eugeosyncline 和 miogeosyncline 两种：前者靠近大洋；后者靠近craton。J.Aubouin（1965）根据 Alps 地中海地区的构造分析，提出了eugeosyncline 和 miogeosyncline 的组合模式，即地槽总是成对出现的，即地槽的对偶性。四、Geosyncline couple H.Stille（1940）将地槽划分为正地槽和准地槽两类：前者分布在克拉通或地台的边缘，活动性较强；后者则往往分布在克拉通内部，活动性较差。H.Stille（1947）又进一步将地槽分为eugeosyncline 和 miogeosyn

8、cline 两种：前者靠近大洋；后者靠近craton。J.Aubouin（1965）根据 Alps 地中海地区的构造分析，提出了eugeosyncline 和 miogeosyncline 的组合模式，即地槽总是成对出现的，即地槽的对偶性。3、后地槽期后地槽期地壳运动以垂直运动为主，其表现为区域性隆起、大陆裂谷、地堑等，并伴有大量玄武岩喷发。4、地槽不同发展阶段的岩石学特征、地槽拗陷阶段：ophiolite suite、flysch formation。、造山阶段：岩层褶皱、变质、granite。、褶皱隆起阶段：molasse formation、花岗闪长岩、安山岩喷出。、准平原化阶段：形成p

9、latform 和 craton，断裂发育，玄武岩喷出。六、地槽发展的旋回性地槽由形成拗陷开始，经造山运动形成褶皱带，到最后形成稳定的craton，这一完整的过程称之为地槽旋回。craton：指的是地壳中相对较为稳定的部分，其在漫长的地质时代里（至少古生代以来）已很少受到变形的部分。七、地槽的迁移性地槽的迁移性指的是在一定构造发展阶段内，地槽在空间上沿一定方向先后依次有规律的迁移。伴随着地槽的迁移，相应的沉积中心、变质作用、岩浆作用和褶皱作用等亦随之而发生迁移。第二节地台（platform）一、Concept platform 一词由奥地利ESuess（1885）提出，他认为platform

10、是地壳上稳定的，自形成后不再遭受褶皱变形的地区。这种地区岩层产状十分平缓，因此地貌上亦十分平坦。故称之为platform（普通含义为台、平台）。法国地质学家E.G.Haug（奥格 1890）首次明确地将geosyncline 和 platform 视为地壳上对立的两大构造单元。至于地台的系统理论和构造单元的命名则是俄国地质学家卡尔宾斯基（1932）在详细研究了俄罗斯地台后逐渐总结出来的。完整的 Concept of platform 是：地台是大陆的一部分，其最主要的特征是双重结构，即上部覆盖着水平的或倾斜的岩层（主要为沉积岩），称之为盖层；而下伏则为埋深不同的结晶基底或褶皱基底称之为基底。两

11、者之间为不整合接触。1、crystalline basement混合岩化、花岗岩化作用比较普遍，岩石经受了中、深变质作用的基底。第二节地台（platform）一、Concept platform 一词由奥地利ESuess（1885）提出，他认为platform 是地壳上稳定的，自形成后不再遭受褶皱变形的地区。这种地区岩层产状十分平缓，因此地貌上亦十分平坦。故称之为platform（普通含义为台、平台）。法国地质学家E.G.Haug（奥格 1890）首次明确地将geosyncline 和 platform 视为地壳上对立的两大构造单元。至于地台的系统理论和构造单元的命名则是俄国地质学家卡尔宾斯基

12、（1932）在详细研究了俄罗斯地台后逐渐总结出来的。完整的 Concept of platform 是：地台是大陆的一部分，其最主要的特征是双重结构，即上部覆盖着水平的或倾斜的岩层（主要为沉积岩），称之为盖层；而下伏则为埋深不同的结晶基底或褶皱基底称之为基底。两者之间为不整合接触。1、crystalline basement混合岩化、花岗岩化作用比较普遍，岩石经受了中、深变质作用的基底。2、fold basement般经受浅变质，混合岩化、花岗岩化作用不发育的基底。basement是地槽发展阶段的产物，常常由活动型的巨厚的沉积岩系和火山岩系组成，构造往往较为复杂，常伴有深成侵入岩，并经受变质作

13、用。platform 是由 geosyncline 演化而来的，造山运动之后，geosyncline 关闭，地壳由动定，褶皱山系被夷平，并在此基础上下沉接受沉积。地壳是在不停地运动的，因此，地壳上的platform 也是在不停地发生和发展的。即自地质历史时期到现在，地壳上一直都有名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 17 页 -geosyncline 在逐渐转化为platform。前苏联学者沙茨基（1947）根据 platform 褶皱基底的形成时代，将platform 划分为古地台和年轻地台。古地台（craton）的基底由前寒武纪地层组成，寒武纪以前就已发生了褶皱；年

14、轻地台则指的是基底褶皱形成于显生宙的地台。我们通常指的地台都为古地台。实际上，许多platform 并不是很稳定的，它往往还具有较强的活动性，这种地台前苏联学者哈因称之为活动platform；我国地质学家黄汲清先生称之为准platform。如我们所处的扬子地台则为准地台（贵州即在该地台上）。二、与地台有关的几种沉积建造1、石英砂岩建造石英砂岩的矿物成分单一，绝大部分为石英颗粒，颗粒的分选性好，磨圆度高，长石含量少。是经过长期风化、搬运后沉积的产物。2、铝土铁质岩建造出现在海进岩系的底部，与风化作用有关。建造多由砂质粘土沉积和与之共生的铝土岩、铁质岩、耐火粘土等沉积物组成。3、石灰岩建造由石灰岩

15、和白云岩化灰岩组成，成分纯净是其主要特点。4、石膏 白云岩建造白云岩为其中的主要成分，有时可见石膏薄层和透镜体，代表泻湖和潮坪沉积，干热气候条件。5、含煤建造沿近海和湖沼地区发育，也可以为海陆交互相沉积。6、红色碎屑岩建造河湖相沉积，往往形成于地台隆起阶段的陆相盆地中。二、与地台有关的几种沉积建造1、石英砂岩建造石英砂岩的矿物成分单一，绝大部分为石英颗粒，颗粒的分选性好，磨圆度高，长石含量少。是经过长期风化、搬运后沉积的产物。2、铝土铁质岩建造出现在海进岩系的底部，与风化作用有关。建造多由砂质粘土沉积和与之共生的铝土岩、铁质岩、耐火粘土等沉积物组成。3、石灰岩建造由石灰岩和白云岩化灰岩组成，成

16、分纯净是其主要特点。4、石膏 白云岩建造白云岩为其中的主要成分，有时可见石膏薄层和透镜体，代表泻湖和潮坪沉积，干热气候条件。5、含煤建造沿近海和湖沼地区发育，也可以为海陆交互相沉积。6、红色碎屑岩建造河湖相沉积，往往形成于地台隆起阶段的陆相盆地中。三、地台与地槽的对比（下表）名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 17 页 -四、地台的发展阶段1、前地台阶段根据地台的有关定义，一般所指的地台即为古地台，即基底为前寒武纪之前褶皱的地台。前地台发展阶段即指地台形成以前的发展阶段。因此，其所涉及的问题也就是一个前寒武纪地质问题。由于作为地台基底的前寒武纪地层大部分均已不同程度的

17、变质，加之化石缺乏和多次地壳运动，使其构造复杂化。因而对前地台发展阶段的研究带来了许多的困难。然而，前寒武纪地质研究的重要性是显而易见的，在目前所认为的地球历史为45 亿年中，前寒武纪就占了39 亿年，它涉及了许多重大的地质研究课题：如、地球的形成；、生命的起源；、地壳演化，地壳运动，包括岩浆活动、变质作用和成矿作用等；、与前寒武纪有关的矿产研究。目前尚存在争议的几个问题：、前寒武纪二分，分为太古宙和元古宙，时限大致划在25 亿年。、地壳发展阶段的全球性问题：大的运动期具有全球性；小的则不具全球性。前地台发展阶段主要有以下二个阶段：、陆核和萌地台阶段：早期为典型的前寒武纪结晶基底，即太古代稳定

18、地块和绿岩花岗岩稳定地块。如南非、西澳、北美、印度等地块。、雏地台和原地台阶段：即指先期陆核及萌地台四周发展起来的早元古代活动带。2、后地台阶段即指寒武纪以来的地台发展阶段，根据地台的定义，此阶段应为一个相对稳定的发展阶段。该阶段的沉积物呈面状分布，岩浆活动和变质作用以及构造变动均较为轻微。然而，事实并非完全如此，世界上和中国的许多地台研究表明，这些地台经历了古生代较为稳定的发展阶段之后，中新生代出现了许多特征的地质构造现象。如强烈的岩浆活动和构造变动以及与之相关的molasse formation 的形成。又如在传统的nappe研究中，认为这种构造是强烈构造运动的造山带的典型产物，而现在不仅

19、在造山带发现了大规模的nappe，而在许多过去认为不太可能的相对稳定的地台区，也发现了大量的thrust and nappe tectonics。如我们所在的扬子地台中就有许多thrust and nappe tectonics。我国地质学家陈国达先生根据地台演化的这种特征，将地台演化划分出一个典型的演化阶段，即地洼期作为地壳演化的第三构造单元。第三节槽台学说对地壳演化的基本认识一、folding phase and tectonis cycle 1、folding phase 是指褶皱旋回中的一次褶皱运动。德国学者H.Stille 的概念是：在由geosyncline 转化为folded z

20、one 的过程中，经历过一系列的相互紧接的、短时间的褶皱幕（folding phase）每一个folding phase为一个比较长时期的“相对静止”的幕所隔开。2、tectonis cycle H.Stille（1940）concept：一个地槽从发生到最后因造山作用转化为褶皱带的全过程称之为一个构造旋回（tectonis cycle）。现代概念：包括了地壳分异、增生、扩大、陆核萌地台、准地台、地台的整个过程；沉积环境由还原、过度、弱强氧化等变化；生物由低等到高等的演化过程等三个方面。二、槽台转化与地壳演化1、地台扩大说该假说基于世界上各大陆均存在一个或几个稳定的地台，其外围又分布着不同时期

21、的褶皱带，而由内向外逐渐变新的事实，认为随着地台的演化，地台的范围由于褶皱带的焊接而逐渐在扩大，地台的数量则由于相邻地台的归并而减少，活动的地槽因被地台取代而数量减少，地台一旦形成就不再回复为地槽。2、泛地台说（panplatform）一些学者注意到了，在许多地槽里，地槽沉积层之下的前寒武纪变质岩系与地台基底岩系是一致的，其本质无多大区别。故设想在地槽发展之前，geosyncline 与 platform 曾是统一的基底，全球出现craton 阶段，只是由于后期断陷作用将一部分沦为geosyncline，另一部分则得以保持其稳定性，形成platform。3、泛地槽说（pangeosynclin

22、e）有些学者注意到，在geosyncline 形成之前，基底已具有褶皱和变质岩系存在，这些都是geosyncline 所具有的，由此他们认为，在地台形成之前，地壳都经过了geosyncline 地槽这一演化阶段pangeosyncline。第四节对槽台学说的评价槽台学说已经有一百多年历史了，在很长一段时间内，其在大地构造研究中一直占统治地位，建立了一套完整的理论，而对地壳演化的规律已有许多比较合理的认识。一、应予以肯定的方面名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 17 页 -1、揭示了地壳构造中，存在活动带和稳定区这一对相互对立的两大基本构造单元geosyncline a

23、nd platform。这是与客观事实完全想符合的。2、运用历史分析的方法，广泛地概括了各方面的资料，为大地构造的发展拟定了严格的演化序列，建立了一套理论体系，为认识地壳构造的发展规律作出了巨大贡献。二、值得探讨的问题1、没有阐明地槽发生、发展、迁移和封闭的本质，也不能解释为什么地壳上出现长条状的活动带及其间大面积的稳定区。2、仅着眼于某一区域的自身发展，忽略了各地区之间的相互作用和彼此联系。3、根据沉积建造、岩相古地理和沉积厚度来研究地壳演化，重建造而轻改造。对地壳运动的方式则注重垂直运动而忽视水平运动。其实际是一种固定论的观点。4、奠基于大陆地质，对占地表面积2/3 的广大海洋洋底缺乏足够

24、了解。而板块构造研究的事实表明，揭示岩石圈运动和全球构造的关键，恰恰隐藏在海底深处。5、侧重历史构造研究而忽略了将今论古观，对地槽所相当的现在的环境在哪里却无法解答，即地槽仅是一种死的地槽。第五节深大断裂(Deep Fracture)一、The concept of deep fracture deep fracture 一词由前苏联地质学家Paive（1945）提出：指的是一种规模大，切割深的断裂。一般长达几百到几千公里；宽几公里到几十公里；深可达几十到几百公里。又称之为深大断裂带。二、The main marks of deep fracture 1、沿深大断裂带形成大规模的挤压带和破碎带

25、，并形成mylonite zone。2、深大断裂两侧的沉积作用有明显的区别。3、沿深大断裂带有各种岩浆活动，形成基性、超基性岩带，火山岩带或花岗岩带。4、沿深大断裂带常有强烈的动力变质现象，形成动力变质带。5、沿断裂带出现各种地貌特征，如断层崖、断裂谷等。6、沿断裂带常为区域性地球物理异常，如重、磁等异常。三、The classify about deep fracture 1、哈因（1960）的分类、超深断裂：300700 公里；、深断裂：地壳界：300 公里；、壳断裂：地壳内。2、黄汲清（1977）的分类、超岩石圈断裂（traslithospheric fracture）：切穿岩石圈并进入

26、软流圈，一般为大陆和大洋的分界，如subduction zone，因此，其往往具有 couple metamorphic zone、ophiolite and complex。、岩石圈断裂（lithospheric fracture）：切穿岩石圈，但不明显进入软流圈，规模相当大，一般有超基性岩，但缺乏良好的ophiolite。、壳断裂（crustal fracture）：发育于地壳内的断裂，有可分为sialspheric fracture and simaspheric fracture。A、sialspheric fracture：切穿 sialspheric layer 但不明显simas

27、pheric layer，往往伴有中酸性的岩浆活动。B、simaspheric fracture：切穿地壳，但不明显进入上地幔。往往伴有玄武岩浆喷溢。3、张文佑（1977）的分类、lithospheric fracture：切穿岩石圈，深达软流圈，相当于subduction zone，与黄汲清的traslithospheric fracture 有相似之处。、crustal fracture：切穿地壳到达莫霍面，可出现基性岩和中性岩带。、foundational fault or basement fault：切穿地壳上部的基底到达康拉德面，可出现酸性碱性岩带。、superifical fau

28、lt or sedimentary cover fault：切穿沉积盖层达到结晶基底顶面。、interlayergliding fault：层间断层指的是沿地球各圈层之间物性界面产生滑动的断层。四、深大断裂的区域动力学1、挤压背景下的深断裂：、subduction zone，、large scale nappe。2、伸展背景下的深断裂：如裂谷、地堑、半地堑（箕状凹陷）等。3、走滑断层：如转换断层。4、层间滑动断层。五、关于深断裂的讨论1、深断裂概念的模糊性。2、断裂向深部延伸的顺层性。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 17 页 -第二章大陆漂移第一节大陆漂移一、大陆

29、漂移学说的基本概念1、历史回顾、英国哲学家Bacon（培根，1620）指出：大西洋海岸线的吻合不是一件偶然的巧合，但他未作任何解释。、法国地理学家A.Snider（斯奈德，1858）在他写的地球形成及其奥秘一书中，首次把大西洋两侧大陆拼合起来，并利用欧、美两洲古生代煤层中化石的相似性来论证了他的结论。、美国学者F.B.Tayar（泰勒，1970）指出：欧亚大陆向南端蠕动造成了Alps 喜马拉雅褶皱带。欧亚大陆向ES 移动，北美大陆从格陵兰撕开并向WS 移动，澳大利亚向东北推移，是造成环太平洋岛弧和褶皱山系的原因。2、Wegener的大陆漂移学说德国天文学家、地球物理学家和气象学家A.L.Weg

30、ener（1915）在他所著的The origin of continentals and oceans 一书中，系统地论述了大陆漂移的观点。他认为：大陆由较轻的刚性的硅铝层组成，它漂浮在较重的粘性硅镁质洋底之上，硅铝层原来曾经覆盖过地球的整个表面，然后由于褶皱使其面积减小而厚度增大，到古生代末期和中生代初期演变成一整块联合大陆（即泛大陆），相应的海域也只有一个，即泛大洋。自中生代开始，特别是侏罗纪时，这个大陆裂开、解体，并发生巨大的水平移动，于是便形成了今天的各大洲和大洋。大西洋和印度洋是在大陆解体、漂移的过程中产生的，原来的泛大样缩小为现在的太平洋。Wegener认为：漂移的趋势主要有两种

31、：一是自地球两极向赤道运动，另一趋势为向西漂移。Wegener 论证了产生这两种漂移趋势的动力机制，是重力和地球自转离心力的合力作用结果，而向西漂移则是太阳与月球对地球的引力所产生的潮汐力引起的。Wegener大陆漂移学说存在的问题、硅镁层实际是刚性的，硅铝层不能在其上漂移。、由于许多证据不足，加之许多地质和地球物理学家的强烈反对，他的学说随着他本人1930 年于格陵兰冰原上遇难而逐渐衰落。自 Wegener以后，D.Toit（托伊特）提出了古生代不仅只有一个联合古陆（Pangea),即北半球为Laurasia 古陆和南半球为Gondwana古陆，两者之间为Tethys 海隔开。联合古陆是2

32、亿年来大陆漂移的起点，现在各大陆的分布位置则是这一阶段大陆漂移的起点。注：Laurasia 是由加拿大劳伦斯和亚洲两名的合称。Tethys 来自希腊语，原意为大洋神女，众海之母的意思，这里仅为地名。Gondwana 印度中部的一地名,又称为 南方大陆,其范围大体包括印度半岛、澳大利亚的西部、几乎整个非洲以及南美的大部分地区.，形成于前寒武纪,在整个古生代早期基本上处于侵蚀时期,沉积物很少。石炭纪时，大陆上有广泛的冰川发生，大陆开始分化，至白垩纪末，最后分裂成现在的南美洲、印度、非洲及澳大利亚等大陆。Gondwana 又是印度 喜马拉雅地区CJ 的标准剖面所在地，那里是是冈德族人的聚居地。修斯根

33、据印度、南美、非洲、澳大利亚、南极洲之间的地质和古生物之间的联系，认为古生代时期南大洋和印度洋都是陆地，从而把诸大陆联合起来组成巨大的古陆。3、现代的大陆漂移概念五十年代以来，使大陆漂移学说得以复活的两大支柱是：、古地磁资料表明，大陆相对于地极的位置发生过重大改变。、上地幔低速层的发现及其缓慢流动的性质的确定。The new concept of continental drift 地壳和上地幔盖层组成的岩石圈板块，驮载在缓慢流动的低速层之上，后者起了一个润滑作用，使得上覆的岩石圈板块受海底扩张和地幔对流等作用而向侧向运动。二、大陆漂移的证据1、地理学方面的证据大西洋两岸几何轮廓的相似是大陆分

34、裂的直观证据。英国地质学家Bullard（布拉德，1965）用计算机把大西洋两缘很完美地拼合起来（以大陆坡中点等深线951 米），其结果是重迭区与空隙区平均误差不超过1，约 3090 公里之间。误差最大的是尼日尔三角洲（约270 公里）。2、地质构造的连接如：印度洋周围的南极洲、澳洲、与印度之间的地质构造完全可以拼合起来。3、前寒武纪岩石区的拼接在 Bullard 的拼接图上，南美洲和非洲老于20 亿年左右的岩石区及其分解衔接得很好。4、古生物方面的证据Laurasia 和 Gondwana 古陆的生物群是彼此不同的，但这两个联合古陆内部各大陆之间的生物群却是比较相近的。5、古气候方面的证据石

35、炭纪和二叠纪时期，南半球普遍发生过冰川作用，这些冰川作用的地区，除了南极之外，均处在现代的热带和温带，而在现今高纬度的名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 17 页 -北半球各大陆内则没有p.C 时期的冰川。6、地球物理学方面的证据、古纬度的变迁；、古地磁极的漂移。7、矿带的连续延伸将大陆拼合以后，矿带连续性十分明显，如美洲、非洲和欧洲的锡矿带可以彼此相连，北美Applachian 的前寒武纪和古生代锡矿带越过大西洋经英国康沃尔与南欧海西锡矿带相连。8、南极洲的新资料、发现了p.C 时期的冰川遗迹；、为 Gondwana 动物群；、南极洲的褶皱山系，具有与非洲、澳大利亚

36、、南美洲的相应褶皱山系和类似的结晶基底结构。第二节海底扩张一、洋底地形单元整个大洋底的地形可分为大陆边缘、大洋中脊和大洋底部等三个巨型单元。1、大洋中脊（Mid oceanic ridges）从十九世纪七十年代英国“挑战者号”调查船环球考察以来，就知道大洋中脊有一条海底山系。19251927 年间，德国人的“流星号”的回声探深工作就整理出大西洋纵列着一条长达17000 公里的大洋中脊。1956 年，美国学者 M.Ewing and B.C.Heezen（希曾）进一步指出，世界上各大洋都有洋中脊存在。这条洋底山系在太平洋、大西洋、印度洋和北冰洋内连续延伸，成为环球洋底山系，总长度约80000 公

37、里。Mid oceanic ridges 又称为中央海岭，简称洋中脊。在地貌上，它是大体大洋中线延伸的海底山脉，各大洋中均有发育，规模巨大，是地幔对流上升形成的。它是板块分裂的开始部位，也是新地壳开始生长的地方。洋中脊顶的水深多在20003000 米左右。脊顶高出洋盆底约23 公里；宽一般可达10002000 公里，最宽可达30004000公里，窄者仅几百公里。洋中脊顶部的沉积物很薄到缺失，一般有裂谷从中脊顶部切入，为巨大的张性应力场作用背景。2、大洋底部一侧与中脊平缓的坡麓相接，另一侧与大陆麓或海沟相邻。3、大陆边缘（Continental margin）大陆和大洋盆地之间广阔的过度地带即为

38、大陆边缘，可分为大陆坡、大陆架和大陆麓等三个部分。有两种类型的大陆边缘、大西洋型大陆边缘被动大陆边缘；、太平洋型大陆边缘活动大陆边缘。二、洋底地壳结构大洋地壳较薄但重，缺失大陆地壳的花岗岩层，纵波速度为Pn5.56.3/Sce；密度为 2.72.8g/cm3；大陆的平均厚度为35km，而标准的大洋地壳厚度仅7km。大洋地壳主要有三层1、沉积层Pn1.53.0km/sec。沉积物为深海沉积的深海红粘土，钙质硅质软泥。平均厚度约0.5km。2、火山岩层Pn4.55.5km/sec。平均厚度1.7km。上部主要为大洋拉斑玄武岩（低K）夹深海沉积物；下部为辉绿岩，呈岩墙和岩脉产出。3、玄武岩层Pn6.

39、77.0km/sec。平均厚度4.9km。构成大洋地壳的主体，据采样分析，有辉长岩、角斑岩及蛇纹石化橄榄岩。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 17 页 -三、海底扩张的提出及概关概念1、地幔对流早在 20 世纪初，Alps 山的著名研究者Ampferer（按普费勒）就提出了地幔对流（壳下流）假说，后来经过一些学者的发挥。他们指出：Alps 褶皱山系中大规模的逆冲推覆构造，无疑意味着发生过强烈的挤压汇聚作用。学者们还注意到，在褶皱和逆冲推覆的构造变动过程中，一些刚性地段（地台部分）俯冲、潜没于相邻的地槽褶皱带之下。这种下潜作用可以用地幔中的对流来解释，褶皱山系处于地幔

40、下降流的位置。英国学者 A.Holmes（1928）在大陆漂移学说遭到强烈反对的同时，进一步用地幔对流的上升来解释大陆地壳的破裂、拉开及大洋的形成。A.Holmes 将地幔对流与活动论相结合，他认为，大陆之下的上升地幔流使大陆分裂向两侧漂移，并在两个地块之间产生新大洋。地幔对流的概念：地幔物质由于热量的增加，密度减小，形成热流上升，达到地壳下部再向不同方向分别流动，随着温度的下降，又转向地球内部的过程即地幔对流。大洋中脊裂谷系明显属于张性环境，它是一个地震带，具有显著的高热流值，其暗示了洋中脊轴部是高温地幔物质上涌的地方。这就使人们自然地联想起A.Hol-mes 的地幔对流假说。1960196

41、2 年期间，美国地质学家Hess（1962）and Dietz（1961）在地幔对流的基础上提出了海底扩张学说。3、海底磁异常与海底扩张（1）、地磁极性反转早在 1906 年，布容就在法国马西夫中央山脉的熔岩中发现其剩余磁方向与现代磁场方向正好相反。此后，几乎世界各地均陆续发现了这种现象，其原因有几种可能：、由于岩石形成过程中的某种物理化学作用，使岩石获得一个与外界磁场方向相反的磁化。、地磁反转是由于对所有物质的磁化起控制作用的地磁场极性倒转造成的。（2）、海底磁异常早在五十年代，美国“先驱者”号在对太平洋部分海域的调查中即发现了海底地磁的异常状况。六十年代以来，在太平洋、大西洋和印度洋等海域

42、均发现了这种现象。海底磁异常的特征是：、线条性：正反向地磁条带相间排列，每一条的宽度仅2030Km，长数百 上千 Km，异常强度约400；、定向性：虽然由于断层错动，磁异常的方向容易改变但总是与各地段上的洋中脊平行，表现出明显的定向性；、对称性：异常条带均以洋中脊为轴，两侧相互对称。（3）、F.J.Vine and D.H.Matthews 假说英国学者 F.J.Vine and D.H.Matthews（1963）把上述海底磁异常特征与海底扩张及地磁场倒转结合起来，合理地解释了海底磁异常的特征。F.J.Vine and D.H.Matthews 认为：海底磁异常条带是在正、反向交替的地磁场中

43、，形成交替磁化的玄武岩条带而产生的。他们提出：当新的大洋岩石圈由于地幔物质在洋中脊上涌而形成时，一当冷却到居里点以下，必定沿着当时存在的地磁场方向磁化。如果地磁场是正常的，则获得正的磁化，反之，如果地磁极性发生了倒转，则磁化就是反向的。随着海底扩张作用的不断进行，先成的磁性地壳将被新生的磁性地壳向两侧推开。于是，只要海底在不断扩张和地磁场在周期性地不断转向，先后交替地正反磁化方向交替的洋壳条带就会从洋中脊轴部不断向外推移而形成平行对称于洋中脊分布的磁异常条带。居里点：亦称居里温度：即铁磁质转变为顺磁质的温度。铁磁质在温度高于居里点时，便失去了铁磁性而呈顺磁性。不同的铁磁质的居里温度点是不同的。

44、如铁的居里点为769C；镍为 358C；钴为 1131C。为了检验 F.J.Vine and D.H.Matthews 的假说，Wilson and Vine（1965）将北太平洋温哥华岛外的胡安.德.富卡洋脊的海底磁异常条带，用考古斯根据陆上熔岩的剩余磁性作出的地磁极年龄表进行了对比，结果与表中的正向段和反向段可以一一对比起来。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页，共 17 页 -19661967 年间，有关海底磁异常、转换断层等方面的研究成果大量发表，它们均证明了海底是在不断地扩张的、同时也证明了地球表面存在大规模的水平运动。由此，大陆漂移学说已从荒诞的邪说变成了可信的

45、现实。1967 年 Wilson 宣布：地球科学发生了一场革命！在欧美地质学界，有些人就把1967 年当作人们心目中固定的地球变为活动的地球的一个转折。四、海底年龄与海底扩张速率根据海底钻探做取得的资料，经过古生物学、地层学、同位素年龄测定、古地磁学等诸方面的研究，所作的太平洋北部海底年龄图不仅表明洋底年龄在东太平洋隆两侧对称分布，愈远愈老，而且是由不早于中生代（或不早于侏罗纪，不早于1.8 亿年）的岩石和沉积物组成。大量资料证明，其它大洋亦如此。利用海底磁异常条带的已知年龄和磁异常条带的宽度，可以计算出海底扩张的速率。经计算，东太平洋的扩张速率为46cm/yr；印度洋为 13cm/yr；大西

46、洋为12cm/yr。第三章板块构造基本原理一、几个与板块构造有关的概念1、转换断层（transform fault）（1）、研究历史自五十年代以来，在大洋中陆续发现了许多横切大洋中脊的断裂带，这些断裂带长而直，长可达数百到数千公里，宽数十公里。过去从传统的构造地质学观点出发，都把这些断层当作平移断层。Wilson（1965）从海底扩张的观点出发，考虑到它所切开的是不断向两侧扩张的洋中脊，因此，必定具有与一般平移断层完全不同的性质。他在详细研究了这些断层的基础上，将这种断层命名为transform fault。（2）、The concept of transform fault transfor

47、m fault 是伴随着洋中脊分布的一种剪切运动的断层，其延伸方向常常与洋中脊垂直，长度为数百公里。在转换断层中，由于洋中脊本身在向两侧扩张，因而在转换断层两侧被洋中脊限制的这一部分（图中的A、B）的实际相对运动正好与洋中脊整体所表现的错动方向相反。Wilson 对美国西海岸的San anderas faut进行研究后，认为其是一条右旋转换断层。（3）、transform fault 的形成机制、Ditz 认为：transform fault 的形成与洋中脊上不同地段的扩张速率不同有关。、Wilson（1965）在解释赤道大西洋转换断层的成因时，强调在大西洋扩张以前，如大陆上存在断层或脆性线，

48、则大陆分成两块时新的张性破裂就会追踪和受老的断层的影响，而出现拉张段和平移段交替的transform fault。、张文佑（1978）用锯齿状断层的发展来解释transform fault 的形成及活动方式2、岩石圈及软流圈（1）、软流圈：又称2、岩石圈低速层，系指岩石圈以下的一个层圈,该层是一软弱层,它的机械强度和抵抗变形应力的强度都低于其上的岩石圈。软流圈位于地幔上部，深度各地不一样，顶面深度为5060Km，大陆区顶面深度为100200Km。（2）、岩石圈：指的是地球的脆性外壳，其范围自地表而深延至低速层（软流圈）。洋底岩石圈的平均厚度为5060Km；大陆则为 120150Km。3、岩石圈

49、板块的概念“Plate”这一术语是由Wilson（1965）在有关transform fault 的文章中提出的，通常说的岩石圈板块是指被活动带所分割的由岩石圈构成的球面盖板。它的面积很大（数万至上亿Km2），厚度很小（仅100Km），并同地球表面轮廓一致弯曲。这些岩石圈板块在软流圈之上按球面运动规律不断改变着彼此的位置，并与其下的软流圈之间作相对运动。因此，它不是固定不动的，而是运动着的；相对板块边缘而言，它本身较少变形，或者变形只在有限的范围内和有限程度上发生。从这个意义上讲，它又是“相对稳定”的。plate tectonics 的基本概念是：岩石圈板块的相互作用是引起大地构造活动的基本原

50、因，板块构造学就是研究这种作用的。板块的相互作用主要发生在它们的边缘部分。在板块相互离散的边界（如洋中脊）上，大洋岩石圈不断增生；在板块相互敛合运动的边界（如岛弧、碰撞造山带）上，大洋岩石圈消亡，大陆岩石圈增长；在板块相互平移的边界上，岩石圈既不增生也不消亡，出现地壳上最宏伟的大陆或大洋走向滑动断裂带。这些不同类型的板块边界构成了地球表面上最重要的构造活动带。二、板块边界类型及特征板块有三种边界类型1、离散型边界（Divergent boundary）Divergent boundary 的两侧板块作垂直于边界走向的相背运动,使板块向两侧分离、散开。其应力状态为拉伸状态。地球上巨大的张裂带均发