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1、第四节 板块构造基本理论,板块，全称是岩石圈板块，是指构成地球上部岩石圈的不连续球面板状块体。 板块构造说本身则是大陆漂移和海底扩张说的引伸和发展，涉及全球（不分大陆和海洋）的构造活动与演化，所以它又被称为新全球构造学说或全球构造学说。,一 板块构造基本原理的内容：,垂向上：固体地球上层可划分为物理性质截然不同的两个圈层上部刚性岩石圈和下垫的软流圈 2.侧向上：岩石圈在可分为若干大小不一的板块。板块内部稳定，边界为最具活动性的构造带。板块是运动的，其边界性质可分为三大类：分离扩张型，俯冲会聚型，平移剪切型,3.岩石圈板块横跨地球表面作大规模水平运动；板块的旋回性：全球范围内，板块沿分离型边界的
2、扩张增生，与沿会聚型边界的压缩消亡相互补偿抵消。 4. 岩石圈板块运动的驱动力来自地球内部，最有可能的是地幔物质对流,二 板块划分与三类板块边界类型,1. 板块划分依据及划分结果,地球表面大约12个板块在运动，速度几个厘米/年（最高15 cm/y)板块以不同速度向不同方向运动所以板块边界容易发生地震和变形 所以地震带可以标示活动的板块边界，地震是板块划分最重要的标志。,环太平洋地震带，通过地震释放的能量约占全球总量的80； 阿尔卑斯喜马拉雅地震带，释放的能量占今世界总量的10以上； 大洋中脊地震带，释放的能量约为总量的5。,全球浅、中、深源地震震中的分布 （据Hamblin and Chris
3、tiansen 1998）,板块边界特征：地震,板块边界特征：地形,板块边界一般都与大范围连续延伸的地形梯度有关 陆地：白色 海洋：黄色,板块边界特征：火山作用,火圈：环绕太平洋沿岸的活动火山带 蓝线为现今活动的俯冲带 火圈标志了太平洋, 菲律宾, Cocos, 和Nazca 板块的边界,以地震活动为最大特征的构造活动带把全球岩石圈分割成许多板状块体，即板块。 有不同划分方案。按照板块划分面积的大小，一般分为大、中、小、微四级。,1) 大板块：67分方案 2) 中板块：12分方案,全球六大岩石圈板块（据Le Pichon 1968）,七分方案：美洲板块分为南，北美板块,大板块一般既包括陆地也包
4、括海洋，如太平洋板块,纳兹卡板块、可可斯板块、 加勒比板块、菲律宾海板块 和阿拉伯板块,全球十二板块的分布,全球十二板块的分布,2. 两个板块边缘的类型及其特征,第一大类：离散边界,地球上的巨型张裂带构成全球裂谷系统，按其所处位置可进一步分为 陆内、陆间裂谷 洋中脊裂谷（或称中央裂谷）， 两者中只有洋中脊裂谷才可成为板块边界,离散型板块边界（Divergent plate boundary）： 陆内、陆间裂谷,东非裂谷和红海裂谷地貌图,东非大裂谷是离散板块边界开始发育的雏形。,离散边界 洋中脊,A 上涌的岩浆的热能造成陆壳凸出，膨胀，产生大量断裂； B.陆壳拉伸和减薄，中脊裂谷发育，岩浆流到裂
5、谷之上基性、超基性岩浆不断补充，冷凝形成新的海洋岩石圈，添加到向两侧运动的板块后缘。； C.持续的扩张进一步将大陆分离知道狭窄的海道产生； D.洋中脊系统形成，大洋盆地发育增长。,红海是大洋发育完全阶段，将位于离散边界的两板块分离开。,离散边界演化模式图,主应力：拉张。 离散板块边界的特征是：往往伴有很高的热流值。由于新增生的岩石圈厚度很小，故地震震源极浅，发生的地震以正断层型为主，地震集中在极狭窄的地带，一般不超过20 km。加之新生岩石圈的强度较低，所以发震频率低，震级小，大多地震在5级以下，最大震级也不会超过7级。,第二大类： 汇聚（挤压）型板块边界： (Convergent Plate
6、 Boundaries),两板块间的应力场以挤压作用为主，边界两侧板块相对运动向一起聚合汇集，故又称汇聚型或聚敛型板块边界。自拉张型边界形成的岩石圈经过远距离运动在这里消亡，所以也有的称其为消亡型或破坏型板块边界。 由于两板块在这里聚合，在压性力作用下，地震活动以逆掩断层型为主。在挤压型边界，构造活动强烈而复杂，这就决定了这类板块边界的复杂性，因此可进一步细分为两种亚型：a.俯冲型 b.碰撞型,大致与沟弧体系相当，边界两侧相向运动的板块前缘一般是大洋岩石圈和大陆岩石圈，而且总是大洋板块俯冲于大陆板块之下，可能因为大洋板块厚度小、密度大、位置低、易于下沉，而大陆板块则厚度大密度小、位置高、容易上
7、浮之故。两种形式： 洋壳陆壳俯冲型板块边界 洋壳洋壳俯冲型板块边界,a. 俯冲板块边界：,洋陆俯冲 沟弧体系因其构成的差别，又分为 海沟岛弧体系（西太平洋大陆边缘） 海沟陆缘山弧体系 （东太平洋大陆边缘，秘鲁智利海沟安第斯山）,俯冲型边界：洋内俯冲洋壳洋壳俯冲型板块边界,洋壳洋壳汇聚边界也会导致海底火山的形成。数百万年来，喷发的岩浆和火山残骸在洋底堆积，直到海底火山升至海平面形成火山岛。这种火山通常连成线状，称岛弧。,当两个洋壳板块相遇，通常一个俯冲到另一个板块之下，形成海沟。如马里亚纳海沟为菲律宾板块俯冲到太平洋板块之下形成。,俯冲板块边界特点是： 从海沟向岛弧或大陆方向，依次出现浅源、中源
8、和深源地震，地震记录显示在平面上形成很宽的地震带。 如“环太平洋地震带”。这是因为在俯冲边界两板块相互迭覆，大洋板块俯冲潜没，大陆板块仰冲，彼此倾斜接触，使板块间接触面增大。加之大洋岩石圈从生成运移到俯冲带，经过了160 Ma左右的时间，因冷却增厚（大约在80 km以上），冷的刚性岩石圈沿海沟向下俯冲，一直穿过软流圈至几百公里深处才能地幔同化，这之前一直保持着其刚性和很高的强度。 板块沿俯冲带的俯冲作用因摩擦生热，所以热流值从海沟向岛弧或陆侧呈升高趋势， 在岛弧或陆缘山弧还会发生强烈的火山作用。“环太平洋火山带”即与俯冲边界的两板块的相互作用有关,陆间海式板块边界；两相向运动而接近的两陆块间的
9、海洋尚未完全闭合，如非洲与欧洲间的地中海。与大陆现代年轻造山带相当，主要分布于欧亚板块南缘，又称阿尔卑斯喜马拉雅型汇聚边界。 缝合线式板块边界碰撞的两陆块接触、挤压形成高大山脉，在两板块间只是留下残留有洋壳组成的狭窄构造带，称为缝合线或缝合带，如亚洲与印度次大陆间的喜马拉雅山。,b. 碰撞型边界,可以想象，两陆块的相撞必然产生巨大的挤压作用，使岩层不断弯曲、破裂、逆掩、变质，不同类型的岩石相互混杂在一起。 如果板块相对运动停止，则活动性消失，这时主要受外力作用，在地质历史上将成为古缝合线（suture zone），标志着这里曾是板块边界，如乌拉尔山、北祁连山等。,碰撞型边界特点是： 地震带极宽
10、，以浅、中源地震为主，最大震级为8.7级。 由于岩石圈上部的陆壳古老而复杂，发育了众多的断层，有许多薄弱带， 伴有比较强烈的岩浆活动， 热流值相对较高。 事实上，这类边界是两个大陆板块相互作用的极宽阔而复杂的地带。而不是一条明确的界线。在大陆发生碰撞之后，板块的相对运动和沿边界的挤压作用仍然持续着，如亚洲板块重迭在印度板块之上，结果使该板块边界 具有正常大陆地壳两倍的厚度（陆壳增厚），这已成其为一大特点，是造成喜马拉雅山带和青藏高原巨大海拔高度和使地震带、岩浆活动带变宽的主要原因。,全球俯冲碰撞山脉的分布,会聚挤压型板块边界的 两种亚型(俯冲型和碰撞型) 和4种形式（洋内俯冲、陆缘俯冲和陆间海
11、式、缝合带式） 是一脉相承的，它们代表板块俯冲碰撞的不同阶段，构造活动强烈而复杂，以地震活动和火山活动为最大特征。,第三大类：转换断层边界 走滑转换边界,转换断层边界包括平行于板块边界的位移部分。 Juan de Fuca 板块由大洋岩石圈组成，其边界包括：与北美洲板块相连的汇聚边界，与大西洋板块相连的离散边界，转换断层则成为两板块边界。 San Andrea Fault是一个转换边界，容纳了太平洋板块和大西洋板块直接的相对运动。,转换型（剪切型）板块边界特征：剪切型板块边界与转换断层相当。在转换断层上确定的震源机制属“剪切”型，表明这里的应力场以剪切作用为主，剪切方向与借助磁异常确定的板块相
12、对运动方向一致。即相邻两板块沿边界彼此向相反方向滑动。在这样的边界，既没有板块增生，也没有板块消亡，仅只是一些滑移迹线，有人称其为守恒板块边界。这类板块边界上所发生的地震以走向滑动类型为主，地震活动大都为浅源地震，地震带较窄，地震频度和震级明显比洋中脊为代表的拉张型边界大，最大地震可达8.4级这可能是由于岩石圈厚度随着离开中脊轴部逐渐增大之故。这里在地貌上表现为“地堑型”谷地，它不是一条断层，而是长而平直的破碎带，宽十几公里到几十公里。,两板块之间边界类型小结（三大类七形式）,一 离散型拉张 1 大陆裂谷 （东非裂谷） 2 洋中脊裂谷 （红海） 二 会聚型挤压 俯冲 3 洋壳陆壳俯冲型 ： 海
13、沟岛弧体系 （西太平洋） 海沟陆缘山弧体系（美洲西海岸） 4 洋壳洋壳俯冲型 （马里亚纳海沟） 碰撞 5 陆间海式 （欧非之间地中海） 6 缝合带式 （喜马拉雅山） 三 转换型剪切 7 （大洋中脊）,在板块分布图上，经常可见三个板块边界相交于一点，为三个板块汇聚或裂解的邻接点，它是球面上的板块边界开始或终止的端点。三条板块边界相交于一点的现象，这一个交点就叫做板块三联接合点(triple junction 简称三联点)。 与三联点相接的板块边界可以是拉张型、挤压型或剪切型边界。板块三联接合点在板块构造研究中具有重要意义。,三. 三个板块之间的边界组合类型,AAA（分布最广，例如东太平洋洋隆和G
14、alapagos洋中脊区，印度洋中脊二分支的汇合点，太平洋板块、纳兹卡板块与可可斯板块邻接处） CCC（日本中部的日本海沟、西南日本海沟和小笠源海沟的交汇处） CCT（秘鲁智利海沟和西智利洋隆） TTA（可能在Owen（欧文）破碎带以及Carlsberg洋中脊） TTC（圣安德列斯断层和门多西诺破碎带） ACT（加利福尼亚湾德出口处） AAC（亚速尔群岛）。,A-Ridge; C-Trench; T-Transform fault,现今板块构造中只出现了7类三节点，分别是,AAA型三联点,The junction of the Red Sea, the Gulf of Aden and the
15、 Great Rift Valley of East Africa centered in the Afar Triangle is often given as an example of a triple junction. This is the only Ridge-Ridge-Ridge triple junction above sealevel.,AAA型三联点,Map of East Africa showing some of the historically active volcanoes(red triangles) and the Afar Triangle (sha
16、ded, center) - a triple junction where three plates are pulling away from one another: the Arabian Plate, and the two parts of the African Plate (the Nubian and the Somalian) splitting along the East African Rift Zone (USGS).,AAA型三联点,CCC型三联点,日本中部的日本海沟、西南日本海沟和小笠源海沟的交汇处,TTC型三联点,On the west coast of No
17、rth America another unstable triple junction is to be found at Cape(海角) Mendocino. There the San Andreas fault, a strike-slip fault and transform plate boundary, approaches from the south. The San Andreas fault separates the Pacific plate and the North American plate (T). To the north lies the Casca
18、dia subduction zone, where the Juan de Fuca plate is being subducted under the margin of the North American plate, defining another plate boundary (C). And west, along the continental shelf, lies the Mendocino fault zone, the transform fault boundary (T) between the main Juan de Fuca plate and the P
19、acific plate. Where the three come together, a TTC triple junction - and another geologically complex zone - results.,全球板块格局中的不同类型三联点,CCC,AAA,TTC ACT,第三章 洋壳起源与海底构造,第一节 板块构造学简介 一、板块构造学概念 二、发展阶段 三、板块构造学的特点 第二节 大陆漂移说 一、魏格纳的大陆漂移说 二. 大陆漂移机制 三. 大陆漂移说的缺陷衰落 四 大陆漂移说的复活 五. 大陆漂移的新证据 六. 联合古陆重建及其裂解 第三节 海底扩张说接近和谐的诗篇 一. 产生背景及基础 二. 海底扩张说基本内容 三. 海底扩张说的三大支柱 （海底磁异常，海洋钻探，转换断层）,第四节 板块构造基本理论 一、板块构造基本原理的内容 二、板块划分方案与板块边界类型 (三类7种形式) 三、三个板块之间的边界组合类型 第五节 板块俯冲地质学 一、板块俯冲带 二、俯冲带内应力分布与地震分布 三、沟弧体系 四、双变质带 五、蛇绿岩套 六、混杂堆积岩体与增生楔状体 第六节 板块构造动力学 地幔对流,作业： 1. 板块构造学说的基本原理是什么？ 2. 简要论述两个板块边缘的类型和各自的特点。,