內(nèi)動力地質(zhì)作用和規(guī)律（巖漿作用、地殼運動和變質(zhì)作用）

1、內(nèi)動力地質(zhì)作用和規(guī)律（巖漿作用、地殼運動和變質(zhì)作用）第一節(jié) 巖漿作用第二節(jié) 地殼運動第三節(jié) 變質(zhì)作用能量來自地球內(nèi)部，作用于地殼內(nèi)部。能量來自地球外部，主要作用于地殼表層附近。內(nèi)動力地質(zhì)作用外動力地質(zhì)作用地球內(nèi)圈，軟流圈 活動的巖石圈：變形、巖漿。地球外圈，水、大氣、生物：對地殼表層破壞、改造。地質(zhì)作用：由自然動力引起的地殼物質(zhì)組成、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、地表形態(tài)(發(fā)生)變化的作用。地殼內(nèi)巖體變形，結(jié)晶巖地貌，沉積物地表、地表附近內(nèi)動力地質(zhì)作用能量來自地內(nèi),從內(nèi)部作用于地殼。巖漿從地球深部上涌侵入地殼、噴出地表 巖漿作用；活動的巖石圈，使地殼內(nèi)巖體變形、破壞 地殼運動；地?zé)?、地殼運動、巖漿作用的高溫、高壓

2、及化學(xué)活動性流體，作用于已形成巖體，使其成分、結(jié)構(gòu)(結(jié)晶大?。┘皹?gòu)造（晶體的分布及排列)發(fā)生改變 變質(zhì)作用。第一節(jié) 巖漿作用和巖漿巖一、巖漿作用形成于上地?；虻貧ど钐幍母邷兀囟仍?00C以上）熔融硅酸鹽物質(zhì)（巖漿），侵入地殼或噴出地表，稱為巖漿作用。侵入作用-巖漿侵入地殼內(nèi)部；噴出作用(火山作用)-巖漿沖出地表。巖漿作用的結(jié)果：侵入和噴出的巖漿體 冷凝 巖漿巖（火成巖）?；鹕阶饔?、火山碎屑 火山碎屑巖。巖漿體 高溫、化學(xué)活動性的氣液流體 作用于圍巖。二、巖漿的基本特征1、巖漿的化學(xué)成分：主要成分是硅酸鹽。硅酸鹽巖漿的化學(xué)成分表達 為氧化物形式：SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、MgO

3、、CaO、Na2O、K2O、H2O等。其中最主要的是SiO2，其含量可達40-75%。揮發(fā)份,含量在巖漿中一般不超過6%，主要為水蒸氣，其次為CO2、CO、N2、SO2、SO3、H2S、HCl、H2F 等。2、巖漿的溫度現(xiàn)代火山熔巖流的溫度范圍一般在7001300范圍內(nèi)。三、巖漿作用方式和巖漿巖的產(chǎn)狀巖漿侵入地殼及噴出地表所形成巖體的形態(tài)、規(guī)模大小，及與圍巖的接觸關(guān)系，稱為產(chǎn)狀。侵入地殼的巖漿體，通常在深部為規(guī)模較大的（數(shù)公里以上）塊狀，向淺部地表附近越來越小，成較窄（幾米寬）的帶狀。前者稱為深成侵入巖（3-5km以下）。后者稱為淺成侵入巖（3-5km以上）。噴出巖產(chǎn)狀，主要和噴出方式有關(guān)：熔

4、透式、裂隙式，中心式。熔透式（面式）噴發(fā)地質(zhì)歷史早期，地殼較薄、地下巖漿熱力較強。巖漿上升將其頂部圍巖熔透，巖漿在地表大面積溢流。裂隙式（線式）噴發(fā)巖漿沿著斷裂上升，噴出地表。形成狹長連續(xù)的噴發(fā)帶，或呈線狀排列的獨立的火山。經(jīng)常形成大面積的熔巖臺地。Fernandina volcano，Island，2009Hawaii，1984中心式（點式）噴發(fā)巖漿沿頸狀管道的噴發(fā)形式，噴發(fā)通道在平面上為點狀，又稱點狀噴發(fā)。通常在火山口周圍形成火山錐。近代火山大都屬于這種類型。Arenal Volcano, Costa Rica ，2005Mount St. Helens Volcano 云南騰沖火山群（裂

5、隙式和中心式）巖漿巖的產(chǎn)狀：噴出巖：火山作用形成的巖漿巖體；淺成巖：巖漿侵入到地殼淺部薄弱帶（如斷層面或者巖層面）形成的帶狀巖體，其深度通常在3-5km以內(nèi)；深成巖： 3-5km深度以下，通常為大體積巖體。噴出巖：火山頸、火山錐、熔巖被（流） 、熔巖臺地。淺成巖：巖床（沿沉積巖層面侵入的帶狀巖體)， 巖墻 （沿斷裂侵入的帶狀巖體，通常接近直立)。深成巖：巖基（100km2以上），巖株。 火山錐火山頸Devils Tower，USAShiprock，USATengger caldera，Indonesia意大利埃特納火山夏威夷基拉韋厄火山熔巖流圖片來自 攝影師 JohnFan巖墻 -沿斷裂侵入的

6、帶狀巖體，通常接近直立。巖 墻巖墻巖墻 -沿斷裂侵入的帶狀巖體，通常接近直立。巖墻巖床 - 沿沉積巖層面侵入的帶狀巖體目前全球有活火山1500多座。休眠火山約有1000-1500個。中國近代火山遺跡：黑龍江五大連池火山，長白山天池。長白山天池火山遺跡五大連池火山遺跡（黑龍江得都縣。噴發(fā)于1719年-1720年）國外，日本富士山，意大利維蘇威火山，菲律賓菲律賓皮那圖博火山，美國夏威夷火山，美國圣海倫斯火山。日本富士山(1707年最后一次噴發(fā))美國圣海倫斯火噴發(fā)（1980年 5月18日）前美國圣海倫斯火噴發(fā)（1980年 5月18日）中美國圣海倫斯火噴發(fā)（1980年 5月18日）后菲律賓皮那圖博火山

7、（1991年6月）夏威夷火山現(xiàn)代全球火山分布1)環(huán)太平洋火山帶(火環(huán))；2)地中海喜馬拉雅-印度尼西亞火山帶；3)洋脊及大陸裂谷(東非裂谷)火山帶。第二節(jié) 地殼運動巖石圈的活動在地殼中造成擠壓拉伸或水平錯動。這種使地殼內(nèi)巖體發(fā)生位移變形的作用，稱為地殼運動。 大地不是固定不變的 - 一些自然現(xiàn)象:詩經(jīng)（公元前11世紀(jì)至公元前6世紀(jì)）：“燁燁震電，不寧不令。百川沸騰，山冢崒崩。 高岸為谷，深谷為陵?！?這是描述地震使大地形態(tài)發(fā)生變化的情景 。 古人已從陸地山上的海生貝殼化石，認識到滄桑之變：唐顏真卿(公元709-785年)；北宋沈括(公元1031-1095）。一、地殼升降運動現(xiàn)象和證據(jù)意大利那不

8、勒斯海灣，塞拉比斯古建筑廢墟：3根12米高的大理石柱（建于公元105年的古羅馬帝國時代）。石柱上遺留的特征表明，2000年來這些石柱曾因地殼下沉而末入海水中至少6米多。 上段5.7米，因暴露于大氣中，受到風(fēng)雨侵蝕而不甚光滑。一直在海水面之上，未被海水淹沒。中段2.7米，多許小孔，海生瓣腮類動物（石蜊和石蟶）侵蝕造成。下段3.6米，因曾被火山灰掩埋，柱面光滑。(17世紀(jì)中發(fā)掘)。 其它升降運動證據(jù): 山海關(guān)長城，現(xiàn)已有部分淹沒于海水中。 珊瑚的生活環(huán)境，溫暖的淺海(70米)，但現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)有的珊瑚礁沉沒于數(shù)百米深的海底，或高出海面(西砂群島，高出海面15米)。 海相沉積的地層（如淺海石灰?guī)r），在陸地

9、上很常見。如青臧高原上，主要為海相沉積地層。二、地殼水平運動的現(xiàn)象和證據(jù)地層沉積時都是水平延展的；擠壓作用使之傾斜和彎曲；傾斜和彎曲的地層,在野外很常見；傾斜的巖層褶皺彎曲的巖層西藏大褶皺 美國西部圣安德列斯大斷裂(持續(xù)快速活動的斷裂)三、地殼運動的速度和規(guī)模水平運動：速度 - 10mm/a規(guī)模 - 數(shù)千公里洋脊擴張速度：可達1015 cm/a。圣安德列斯大斷裂： 7米/16年（1906年舊金山大地震前）。 480公里/1.5億年（侏羅紀(jì)末至今）。 大西洋：大陸分裂后形成。印度板塊：從南半球向北漂移達7000公里。三、地殼運動的速度和規(guī)模垂直運動：速度 - 數(shù)mm/a規(guī)模 - 數(shù)km珠峰地區(qū)的

10、平均上升速度為3.6 mm/a（1966-1992年）。25百萬年前，青臧高原位于海底（海相地層）。現(xiàn)代地殼運動表現(xiàn)為地震四、地殼運動的空間分布地殼運動(擠壓，拉伸和相對錯動)的空間分布很不均勻。1) 環(huán)太平洋帶2) 地中海喜馬拉雅印度尼西亞帶3)大洋洋脊及大陸裂谷帶五、板塊構(gòu)造學(xué)說簡介 1 活動倫和固定論的爭論20世紀(jì)前，人們對地殼活動的主流認識限于地殼的升降運動。對地殼發(fā)生大規(guī)模水平運動認識不足。19世紀(jì)末20世紀(jì)初，活動觀點逐漸萌芽和興起。1620年，英國哲學(xué)家培根（Francis Bacon）就注意到南美洲東海岸與非洲西海岸彼此吻合的現(xiàn)象，并提出了西半球曾經(jīng)與歐洲和非洲連接的可能性。1

11、885年，奧地利地質(zhì)學(xué)家修斯(ESuess)根據(jù)地層的一致性，認為南半球各大陸是從一個原始的岡瓦納古陸(Gondwanaland)分裂開來的?！皩呒{古陸”的范圍包括現(xiàn)代的南美洲、非洲、南極洲、澳大利亞以及印度半島和阿拉伯半島。泰勒 （）（1908）貝克(H.B.Baker)（1911） 魏格納）（1912)受大西洋兩岸彎曲形狀的相似性啟發(fā)，德國科學(xué)家魏格納，1880-1930) 于1912提出了大陸漂移的假說。大陸與海洋的起源，法蘭克福，1912。海陸的起源，1915。此后，魏格納為宣揚大陸漂移學(xué)說與固定論展開了十幾年的激烈論戰(zhàn)。大陸漂移學(xué)說的依據(jù)不只是大西洋兩岸的海岸線形態(tài)的相互對應(yīng)。兩岸

12、的美洲和非洲、歐洲在古生物化石、巖石地層、冰川、大地構(gòu)造（古褶皺山系）等方面，有非常好的對應(yīng)關(guān)系，表明地質(zhì)歷史上大西洋兩側(cè)的大陸曾相連接。一些陸生植物和動物同時出現(xiàn)于現(xiàn)在彼此分離的南部各個大陸：南美、非洲、南極洲、澳大利亞、印度。犬頜獸（三疊紀(jì)），發(fā)現(xiàn)于阿根廷和南非中龍（石炭紀(jì)、二疊紀(jì)），發(fā)現(xiàn)于巴西和非洲舌羊齒 （泥盆紀(jì)-三疊紀(jì)），發(fā)現(xiàn)于南部所有大陸水龍獸（三疊紀(jì)），發(fā)現(xiàn)于非洲、阿根廷和印度晚古生代(距今約360250百萬年),冰川覆蓋了南半球大陸的大部分。 整個南半球都是極地氣候？根據(jù)冰川沉積物的分布和下伏巖石上留下的冰川擦痕，可以判斷其范圍和運動方向。 冰川由海洋向內(nèi)陸方向運動？大陸漂移可

13、以給出合理的解釋。固定論反對大陸漂移的主要論據(jù)，是對地殼發(fā)生漂移的地球物理學(xué)機制的質(zhì)疑：長距離漂移的大陸，其輪廓保持不變表明大陸是在近于剛性的條件下發(fā)生漂移的，而剛性巖石之間的摩擦力之大是難于克服的。到1930年魏格納在地質(zhì)考察中以身殉職后，活動論沉寂了二十多年。但這期間及其后地球物理和地質(zhì)學(xué)的一些重大發(fā)現(xiàn)，逐漸給人們重新認識地殼運動提供了事實。2 活動論的再興起 - 板塊構(gòu)造學(xué)說軟流圈的確認 在大約100-200km深度的位置上有一個橫波S波的低速層，科學(xué)家們因此推測該層物質(zhì)的塑性程度較高，稱之為軟流圈。軟流圈之上的上地幔和地殼則合稱之為巖石圈。原來概念比較模糊的軟流層得到確認，地球上層巖石

14、圈/軟流圈的劃分方案得到越來越多的承認和重視。軟流圈的存在使得大陸以巖石圈板塊的形式在軟流圈上的漂移成為可能，原來的難以克服的摩阻力問題得到了解決。1950年代，洋底地形測量發(fā)現(xiàn)了分布于世界各大洋洋中脊體系，這里火山和地震活動頻繁。洋中脊體系的發(fā)現(xiàn)洋底玄武巖年齡從洋中脊向兩側(cè)越遠越老，兩側(cè)古地磁條帶呈對稱分布。這是洋底在洋中脊處增生、向兩側(cè)擴展的結(jié)果洋底玄武巖的年齡，在洋中脊處最新，向外越來越老。洋底最老的巖石是侏羅紀(jì)（億年前），位于遠離洋中脊、靠近大陸邊緣的地方。在太平洋四周遠離洋脊的大陸邊緣，同樣發(fā)現(xiàn)一些劇烈的火山地震活動帶。地震研究表明，在這里，大洋地殼俯沖到大陸地殼之下，從而形成一個傾

15、向大陸、深入地幔的發(fā)震帶。巖石圈的大規(guī)模水平運動（擠壓、拉伸或錯動）和巖漿作用，主要集中在一些狹長構(gòu)造帶上：環(huán)太平洋構(gòu)造帶（擠壓）、地中海-喜馬拉雅構(gòu)造帶（擠壓）、大洋中脊和大陸裂谷（拉伸）、轉(zhuǎn)換斷層（錯動）。構(gòu)造帶之間，是相對剛性和穩(wěn)定的單元，即板塊?，F(xiàn)代地震和火山活動，是巖石圈板塊運動的表現(xiàn)。3 板塊的邊界類型板塊的邊界有三種類型：1) 離散型邊界、2) 匯聚型邊界和3) 轉(zhuǎn)換型邊界。 1) 離散型邊界在洋中脊及大陸裂谷地區(qū)，板塊在這里向兩側(cè)分離，以拉張作用為特征，地幔的玄武質(zhì)巖漿從這里上升沿著拉張裂隙侵入或噴出。這些巖漿冷卻之后成為巖石圈板塊的一部分。所以這里也是巖石圈新生（增生）的地方

16、。東非裂谷被認為是沿初期離散型板塊邊界形成的，以裂谷及火山活動為特點，進一步發(fā)展將成為紅海裂谷那樣。2) 匯聚型邊界匯聚型邊界兩側(cè)的板塊相向運動，形成強烈的擠壓，它以巖漿作用和構(gòu)造變形變質(zhì)作用為特征。相向運動的結(jié)果表現(xiàn)為兩種形式：俯沖型邊界和碰撞型邊界。密度較的大洋殼板塊俯沖到密度較小的大陸板塊之下，消減熔入軟流圈。俯沖作用通常會形成海溝、島弧、弧后盆地的地貌組合。環(huán)太平洋構(gòu)造帶是俯沖型邊界的典型代表。俯沖型邊界兩塊大陸板塊相互擠壓，以變形縮短和巖漿作用為主，并最終“焊接”在一起，在板塊的結(jié)合處形成一系列的山脈，這里也叫地縫合線。以喜馬拉雅山為代表的特提斯構(gòu)造帶是碰撞型邊界的代表。碰撞型邊界3

17、) 轉(zhuǎn)換型邊界轉(zhuǎn)換型邊界位于相鄰板塊相互錯動的地方，表現(xiàn)為轉(zhuǎn)換斷層。轉(zhuǎn)換型邊界兩側(cè)板塊相對運動的方與邊界平行，這里沒有物質(zhì)的增生和消減。北美西海岸的向圣安德烈斯斷裂就是一個轉(zhuǎn)換斷層，這里是美洲板塊和太平洋板塊之間的邊界。4 板塊劃分方案根據(jù)全球規(guī)模的構(gòu)造帶分布所構(gòu)成的自然邊界，巖石圈中主要由7大板塊構(gòu)成：歐亞板塊、非洲板塊、印度澳洲板塊、北美洲板塊、南美洲板塊、南極州板塊、太平洋板塊。還有幾個小板塊。5 板塊運動的驅(qū)動機制大多數(shù)學(xué)者認為板塊運動的基本能量來自于地球內(nèi)部，地幔對流是引起板塊運動的根本原因。地幔熱物質(zhì)在洋中脊處上升，到巖石圈底部，然后開始水平運動，使得漂浮在它上面的巖石圈板塊也被帶

18、動向洋中脊兩側(cè)各自做分離的運動。地幔熱物質(zhì)在遠離洋中脊處冷卻下沉，帶動巖石圈板塊被一直傳送到下沉的消減帶（海溝島弧處）。巖石圈沿俯沖帶下沉，又回到高溫的地幔層中， 在地幔深處再加熱上升，形成一個物質(zhì)循環(huán)，這一循環(huán)周而復(fù)始。（地幔對流理論，還有很多洋底地?zé)岱矫娴难芯孔C據(jù)）板塊驅(qū)動的機制 - 地幔對流大陸地殼發(fā)生破裂，兩側(cè)的大陸塊相背運動。以東非大裂谷系統(tǒng)為代表。大陸板塊在下部地幔對流的作用下發(fā)生解體，形成一個長軸狀的線性裂谷,其中央部分多發(fā)育河流,兩側(cè)部分通常是由拉張應(yīng)力產(chǎn)生的巨大下降斷塊。 6 大洋的演化過程 - 威爾遜旋回加拿大地質(zhì)學(xué)家威爾遜把大洋從張開到閉合的演化過程分成六個階段，稱為威爾

19、遜旋回。 a. 東非裂谷階段Great Rift Valley, Kenya由大陸裂谷發(fā)展為陸間裂谷，出現(xiàn)了新生洋殼和擴張增生的洋中脊，中脊發(fā)育有中央裂谷和轉(zhuǎn)換斷層。以紅海、亞丁灣為代表?，F(xiàn)在的阿拉伯半島已經(jīng)完全與非洲分離,并且正在產(chǎn)生一個新的線性洋盆。b. 紅海階段此時大洋已經(jīng)發(fā)育成熟，形成包括中脊和洋盆的完整大洋，以大西洋為代表。此時仍以洋殼增生為主，未出現(xiàn)俯沖消減作用。 c. 大西洋階段大洋發(fā)育成熟之后就逐漸地進入衰退期。這一階段最典型的特點是大洋的增生和消減并存，但俯沖消減的速度要大于增生的速度。太平洋就是處于衰退期的典型大洋。d. 太平洋階段這一階段大洋已不再增生，在俯沖作用下，大洋的規(guī)?？s小，不久將要完全閉合。地中海是大洋演化終了期的典型。今天的地中海只有很少的古特提斯大洋殼的殘余。e. 地中海階段：大洋演化的最后階段就是完全閉合，兩側(cè)的大陸發(fā)生碰撞，留下一條古大洋的遺跡，結(jié)束了大洋的演化。喜馬拉雅山脈就是印度大陸塊與亞洲大陸塊之間擠壓碰撞的結(jié)果。f. 喜馬拉雅階段大洋底的運動，帶動板塊之間相互離開、匯合和錯動，形成洋中脊、大洋邊緣島弧海溝復(fù)雜的地貌，也造成大陸上巨大的山系。板塊構(gòu)造控制了整個地球的地殼運動格局和地表形態(tài)。 第三節(jié) 變質(zhì)作用和變質(zhì)巖一、變質(zhì)作用在地殼內(nèi)部，由于高溫、高壓、及外來化學(xué)活動性流