3.4板塊構(gòu)造理論

1、 第四節(jié) 板塊構(gòu)造基本理論板塊構(gòu)造基本原理的內(nèi)容板塊劃分方案與板塊邊界類型 (三類7種形式)三個板塊之間的邊界組合類型1板塊，全稱是巖石圈板塊，是指構(gòu)成地球上部巖石圈的不連續(xù)球面板狀塊體。板塊構(gòu)造說本身則是大陸漂移和海底擴(kuò)張說的引伸和發(fā)展，涉及全球（不分大陸和海洋）的構(gòu)造活動與演化，所以它又被稱為新全球構(gòu)造學(xué)說或全球構(gòu)造學(xué)說。2一 板塊構(gòu)造基本原理的內(nèi)容：垂向上：固體地球上層可劃分為物理性質(zhì)截然不同的兩個圈層上部剛性巖石圈和下墊的軟流圈2.側(cè)向上：巖石圈在可分為若干大小不一的板塊。板塊內(nèi)部穩(wěn)定，邊界為最具活動性的構(gòu)造帶。板塊是運(yùn)動的，其邊界性質(zhì)可分為三大類：分離擴(kuò)張型，俯沖會聚型，平移剪切型3

2、3.巖石圈板塊橫跨地球表面作大規(guī)模水平運(yùn)動；板塊的旋回性：全球范圍內(nèi)，板塊沿分離型邊界的擴(kuò)張?jiān)錾?，與沿會聚型邊界的壓縮消亡相互補(bǔ)償?shù)窒?. 巖石圈板塊運(yùn)動的驅(qū)動力來自地球內(nèi)部，最有可能的是地幔物質(zhì)對流4二 板塊劃分與三類板塊邊界類型51. 板塊劃分依據(jù)及劃分結(jié)果地球表面大約12個板塊在運(yùn)動，速度幾個厘米/年（最高15 cm/y)板塊以不同速度向不同方向運(yùn)動所以板塊邊界容易發(fā)生地震和變形所以地震帶可以標(biāo)示活動的板塊邊界，地震是板塊劃分最重要的標(biāo)志。 6環(huán)太平洋地震帶，通過地震釋放的能量約占全球總量的80；阿爾卑斯喜馬拉雅地震帶，釋放的能量占今世界總量的10以上；大洋中脊地震帶，釋放的能量約為總

3、量的5。 全球淺、中、深源地震震中的分布（據(jù)Hamblin and Christiansen 1998） 板塊邊界特征：地震7板塊邊界特征：地形 板塊邊界一般都與大范圍連續(xù)延伸的地形梯度有關(guān)陸地：白色海洋：黃色8板塊邊界特征：火山作用火圈：環(huán)繞太平洋沿岸的活動火山帶藍(lán)線為現(xiàn)今活動的俯沖帶火圈標(biāo)志了太平洋, 菲律賓, Cocos, 和Nazca 板塊的邊界9以地震活動為最大特征的構(gòu)造活動帶把全球巖石圈分割成許多板狀塊體，即板塊。有不同劃分方案。按照板塊劃分面積的大小，一般分為大、中、小、微四級。1) 大板塊：67分方案2) 中板塊：12分方案10全球六大巖石圈板塊（據(jù)Le Pichon 1968

4、） 七分方案：美洲板塊分為南，北美板塊大板塊一般既包括陸地也包括海洋，如太平洋板塊 11納茲卡板塊、可可斯板塊、加勒比板塊、菲律賓海板塊和阿拉伯板塊 全球十二板塊的分布 全球十二板塊的分布 122. 兩個板塊邊緣的類型及其特征A、匯聚邊界；B、離散邊界； C、轉(zhuǎn)換斷層邊界13第一大類：離散邊界地球上的巨型張裂帶構(gòu)成全球裂谷系統(tǒng)，按其所處位置可進(jìn)一步分為陸內(nèi)、陸間裂谷洋中脊裂谷（或稱中央裂谷），兩者中只有洋中脊裂谷才可成為板塊邊界14離散型板塊邊界（Divergent plate boundary）： 陸內(nèi)、陸間裂谷東非裂谷和紅海裂谷地貌圖東非大裂谷是離散板塊邊界開始發(fā)育的雛形。15離散邊界 洋

5、中脊16A 上涌的巖漿的熱能造成陸殼凸出，膨脹，產(chǎn)生大量斷裂；B.陸殼拉伸和減薄，中脊裂谷發(fā)育，巖漿流到裂谷之上基性、超基性巖漿不斷補(bǔ)充，冷凝形成新的海洋巖石圈，添加到向兩側(cè)運(yùn)動的板塊后緣。；C.持續(xù)的擴(kuò)張進(jìn)一步將大陸分離知道狹窄的海道產(chǎn)生；D.洋中脊系統(tǒng)形成，大洋盆地發(fā)育增長。紅海是大洋發(fā)育完全階段，將位于離散邊界的兩板塊分離開。離散邊界演化模式圖17主應(yīng)力：拉張。離散板塊邊界的特征是：往往伴有很高的熱流值。由于新增生的巖石圈厚度很小，故地震震源極淺，發(fā)生的地震以正斷層型為主，地震集中在極狹窄的地帶，一般不超過20 km。加之新生巖石圈的強(qiáng)度較低，所以發(fā)震頻率低，震級小，大多地震在5級以下，

6、最大震級也不會超過7級。 18第二大類： 匯聚（擠壓）型板塊邊界： (Convergent Plate Boundaries)兩板塊間的應(yīng)力場以擠壓作用為主，邊界兩側(cè)板塊相對運(yùn)動向一起聚合匯集，故又稱匯聚型或聚斂型板塊邊界。自拉張型邊界形成的巖石圈經(jīng)過遠(yuǎn)距離運(yùn)動在這里消亡，所以也有的稱其為消亡型或破壞型板塊邊界。由于兩板塊在這里聚合，在壓性力作用下，地震活動以逆掩斷層型為主。在擠壓型邊界，構(gòu)造活動強(qiáng)烈而復(fù)雜，這就決定了這類板塊邊界的復(fù)雜性，因此可進(jìn)一步細(xì)分為兩種亞型：a.俯沖型 b.碰撞型19大致與溝弧體系相當(dāng)，邊界兩側(cè)相向運(yùn)動的板塊前緣一般是大洋巖石圈和大陸巖石圈，而且總是大洋板塊俯沖于大陸

7、板塊之下，可能因?yàn)榇笱蟀鍓K厚度小、密度大、位置低、易于下沉，而大陸板塊則厚度大密度小、位置高、容易上浮之故。兩種形式： 洋殼陸殼俯沖型板塊邊界 洋殼洋殼俯沖型板塊邊界 a. 俯沖板塊邊界：20洋陸俯沖溝弧體系因其構(gòu)成的差別，又分為 海溝島弧體系（西太平洋大陸邊緣） 海溝陸緣山弧體系（東太平洋大陸邊緣，秘魯智利海溝安第斯山）21俯沖型邊界：洋內(nèi)俯沖洋殼洋殼俯沖型板塊邊界洋殼洋殼匯聚邊界也會導(dǎo)致海底火山的形成。數(shù)百萬年來，噴發(fā)的巖漿和火山殘骸在洋底堆積，直到海底火山升至海平面形成火山島。這種火山通常連成線狀，稱島弧。當(dāng)兩個洋殼板塊相遇，通常一個俯沖到另一個板塊之下，形成海溝。如馬里亞納海溝為菲律賓

8、板塊俯沖到太平洋板塊之下形成。22俯沖板塊邊界特點(diǎn)是：從海溝向島弧或大陸方向，依次出現(xiàn)淺源、中源和深源地震，地震記錄顯示在平面上形成很寬的地震帶。 如“環(huán)太平洋地震帶”。這是因?yàn)樵诟_邊界兩板塊相互迭覆，大洋板塊俯沖潛沒，大陸板塊仰沖，彼此傾斜接觸，使板塊間接觸面增大。加之大洋巖石圈從生成運(yùn)移到俯沖帶，經(jīng)過了160 Ma左右的時間，因冷卻增厚（大約在80 km以上），冷的剛性巖石圈沿海溝向下俯沖，一直穿過軟流圈至幾百公里深處才能地幔同化，這之前一直保持著其剛性和很高的強(qiáng)度。板塊沿俯沖帶的俯沖作用因摩擦生熱，所以熱流值從海溝向島弧或陸側(cè)呈升高趨勢，在島弧或陸緣山弧還會發(fā)生強(qiáng)烈的火山作用?！碍h(huán)太平

9、洋火山帶”即與俯沖邊界的兩板塊的相互作用有關(guān) 23陸間海式板塊邊界；兩相向運(yùn)動而接近的兩陸塊間的海洋尚未完全閉合，如非洲與歐洲間的地中海。與大陸現(xiàn)代年輕造山帶相當(dāng)，主要分布于歐亞板塊南緣，又稱阿爾卑斯喜馬拉雅型匯聚邊界。 縫合線式板塊邊界碰撞的兩陸塊接觸、擠壓形成高大山脈，在兩板塊間只是留下殘留有洋殼組成的狹窄構(gòu)造帶，稱為縫合線或縫合帶，如亞洲與印度次大陸間的喜馬拉雅山。b. 碰撞型邊界2425 可以想象，兩陸塊的相撞必然產(chǎn)生巨大的擠壓作用，使巖層不斷彎曲、破裂、逆掩、變質(zhì)，不同類型的巖石相互混雜在一起。 如果板塊相對運(yùn)動停止，則活動性消失，這時主要受外力作用，在地質(zhì)歷史上將成為古縫合線（su

10、ture zone），標(biāo)志著這里曾是板塊邊界，如烏拉爾山、北祁連山等。 26碰撞型邊界特點(diǎn)是：地震帶極寬，以淺、中源地震為主，最大震級為8.7級。 由于巖石圈上部的陸殼古老而復(fù)雜，發(fā)育了眾多的斷層，有許多薄弱帶，伴有比較強(qiáng)烈的巖漿活動，熱流值相對較高。事實(shí)上，這類邊界是兩個大陸板塊相互作用的極寬闊而復(fù)雜的地帶。而不是一條明確的界線。在大陸發(fā)生碰撞之后，板塊的相對運(yùn)動和沿邊界的擠壓作用仍然持續(xù)著，如亞洲板塊重迭在印度板塊之上，結(jié)果使該板塊邊界具有正常大陸地殼兩倍的厚度（陸殼增厚），這已成其為一大特點(diǎn)，是造成喜馬拉雅山帶和青藏高原巨大海拔高度和使地震帶、巖漿活動帶變寬的主要原因。27全球俯沖碰撞山

11、脈的分布28會聚擠壓型板塊邊界的兩種亞型(俯沖型和碰撞型)和4種形式（洋內(nèi)俯沖、陸緣俯沖和陸間海式、縫合帶式）是一脈相承的，它們代表板塊俯沖碰撞的不同階段，構(gòu)造活動強(qiáng)烈而復(fù)雜，以地震活動和火山活動為最大特征。 29第三大類：轉(zhuǎn)換斷層邊界 走滑轉(zhuǎn)換邊界 轉(zhuǎn)換斷層邊界包括平行于板塊邊界的位移部分。Juan de Fuca 板塊由大洋巖石圈組成，其邊界包括：與北美洲板塊相連的匯聚邊界，與大西洋板塊相連的離散邊界，轉(zhuǎn)換斷層則成為兩板塊邊界。 San Andrea Fault是一個轉(zhuǎn)換邊界，容納了太平洋板塊和大西洋板塊直接的相對運(yùn)動。303132轉(zhuǎn)換型（剪切型）板塊邊界特征：剪切型板塊邊界與轉(zhuǎn)換斷層相當(dāng)

12、。在轉(zhuǎn)換斷層上確定的震源機(jī)制屬“剪切”型，表明這里的應(yīng)力場以剪切作用為主，剪切方向與借助磁異常確定的板塊相對運(yùn)動方向一致。即相鄰兩板塊沿邊界彼此向相反方向滑動。在這樣的邊界，既沒有板塊增生，也沒有板塊消亡，僅只是一些滑移跡線，有人稱其為守恒板塊邊界。這類板塊邊界上所發(fā)生的地震以走向滑動類型為主，地震活動大都為淺源地震，地震帶較窄，地震頻度和震級明顯比洋中脊為代表的拉張型邊界大，最大地震可達(dá)8.4級這可能是由于巖石圈厚度隨著離開中脊軸部逐漸增大之故。這里在地貌上表現(xiàn)為“地塹型”谷地，它不是一條斷層，而是長而平直的破碎帶，寬十幾公里到幾十公里。33兩板塊之間邊界類型小結(jié)（三大類七形式）一 離散型拉

13、張1 大陸裂谷 （東非裂谷）2 洋中脊裂谷 （紅海）二 會聚型擠壓俯沖 3 洋殼陸殼俯沖型 ： 海溝島弧體系 （西太平洋） 海溝陸緣山弧體系（美洲西海岸） 4 洋殼洋殼俯沖型 （馬里亞納海溝）碰撞 5 陸間海式 （歐非之間地中海） 6 縫合帶式 （喜馬拉雅山）三 轉(zhuǎn)換型剪切 7 （大洋中脊）34在板塊分布圖上，經(jīng)?？梢娙齻€板塊邊界相交于一點(diǎn)，為三個板塊匯聚或裂解的鄰接點(diǎn)，它是球面上的板塊邊界開始或終止的端點(diǎn)。三條板塊邊界相交于一點(diǎn)的現(xiàn)象，這一個交點(diǎn)就叫做板塊三聯(lián)接合點(diǎn)(triple junction 簡稱三聯(lián)點(diǎn))。 與三聯(lián)點(diǎn)相接的板塊邊界可以是拉張型、擠壓型或剪切型邊界。板塊三聯(lián)接合點(diǎn)在板塊構(gòu)

14、造研究中具有重要意義。 三. 三個板塊之間的邊界組合類型35AAA（分布最廣，例如東太平洋洋隆和Galapagos洋中脊區(qū)，印度洋中脊二分支的匯合點(diǎn)，太平洋板塊、納茲卡板塊與可可斯板塊鄰接處）CCC（日本中部的日本海溝、西南日本海溝和小笠源海溝的交匯處）CCT（秘魯智利海溝和西智利洋?。㏕TA（可能在Owen（歐文）破碎帶以及Carlsberg洋中脊）TTC（圣安德列斯斷層和門多西諾破碎帶）ACT（加利福尼亞灣德出口處）AAC（亞速爾群島）。A-Ridge; C-Trench; T-Transform fault現(xiàn)今板塊構(gòu)造中只出現(xiàn)了7類三節(jié)點(diǎn)，分別是36AAA型三聯(lián)點(diǎn)The junction

15、 of the Red Sea, the Gulf of Aden and the 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. 37AAA型三聯(lián)點(diǎn)Map of East Africa showing some of the historically active volcanoes

16、(red triangles) and the Afar Triangle (shaded, 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). 38AAA型三聯(lián)點(diǎn)39CCC型三聯(lián)點(diǎn)日本中部的日本海溝、西南日本

17、海溝和小笠源海溝的交匯處40TTC型三聯(lián)點(diǎn)On the west coast of North 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 Ame

18、rican plate (T). To the north lies the Cascadia 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 Pacific plate. Where the three come together, a TTC triple junction - and another geologically complex zone - results. 41全球板塊格局中的不同類型三聯(lián)點(diǎn)CCCAAATTCACT42第三章 洋殼起源與海底構(gòu)造第一節(jié) 板塊構(gòu)造學(xué)簡介一、板塊構(gòu)造學(xué)概念二、發(fā)展階段三、板塊構(gòu)造學(xué)的特點(diǎn)第二節(jié) 大陸漂移說一、魏格納的大陸漂移說二. 大陸漂移機(jī)制三. 大陸漂移說的缺