第九章海底擴張與板塊構(gòu)造

第9章海底擴張與板塊構(gòu)造

前寒武紀古地理中生代晚期的古地理中新世的古地理

板塊構(gòu)造學(xué)說認為，地球表層是由一些大小不一的、堅硬的板塊鑲嵌構(gòu)成。板塊之間的邊界處是內(nèi)動力地質(zhì)作用表現(xiàn)最為強烈的地帶。如構(gòu)造運動、地震、火山活動等。

20世紀40年代后,出于軍事和海底資源開發(fā)上需要,大規(guī)模開展了海底地質(zhì)調(diào)查,取得了豐碩成果,導(dǎo)致了板塊構(gòu)造說的誕生。應(yīng)該說,這個關(guān)于全球構(gòu)造的理論的問世,標志著地質(zhì)學(xué)界的一場深刻的革命,它刷新了人們過去從大陸地質(zhì)研究得出的許多傳統(tǒng)認識,把各種地質(zhì)作用統(tǒng)一到板塊的相互作用這一根本性的動力中,從而將許多分離的地質(zhì)學(xué)分科又納入到綜合研究的軌道。它找到了各種地質(zhì)作用之間的內(nèi)在聯(lián)系,對各種地質(zhì)現(xiàn)象作出了合理的回答,把地質(zhì)科學(xué)推向了一個嶄新的階段。

大陸漂移學(xué)說海底擴張學(xué)說板塊構(gòu)造學(xué)說板塊構(gòu)造板塊構(gòu)造學(xué)說是60年代興起的一種構(gòu)造運動理論。它是在大陸漂移學(xué)說、海底擴張學(xué)說的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。大陸漂移學(xué)說1915年德國氣象學(xué)家魏格納正式提出大陸漂移說。

(1)人們發(fā)現(xiàn)大西洋兩岸大陸的輪廓非常吻合,似乎大陸沿大西洋發(fā)生過裂開和漂移。魏格納系統(tǒng)地作了地質(zhì)古生物證據(jù)方面的搜集研究。

(2)許多動物,尤其是陸生動物,它們只能在同一大陸內(nèi)遷移而不能遠渡海洋。但是,在大西洋兩岸許多淺?；蜿懙厣仙畹膭游锓N屬相同(歷史時期)。明顯的例子是二疊紀生活在內(nèi)陸的爬行類--中龍,分別發(fā)現(xiàn)于非洲和南美洲(現(xiàn)也發(fā)現(xiàn)于南極洲)。

(3)非洲高原出露的An片麻巖在巴西也有出現(xiàn),明顯呈帶狀可連。

(4)非洲南部二疊系巖層組成的開普山脈向西延伸,這種巖層也出現(xiàn)在南美洲的布宜諾斯艾利斯;在北半球,一條從挪威向西南延伸到蘇格蘭的加里東褶皺帶消失于大西洋之后,在北美東海岸的加拿大和美國境內(nèi)又神奇地再現(xiàn)。

(5)古生代冰川分布范圍,明顯隔海呼應(yīng)。

(6)另一方面,古冰川活動的分布,對南半球各大陸曾發(fā)生分裂漂移提供了有力的證據(jù)。石炭二疊紀的冰川活動遺跡發(fā)現(xiàn)于印度、澳大利亞、非洲、南美洲、南極洲?，F(xiàn)今南極洲位于極地位置,而遠隔重洋的其它大陸分別位于熱帶或赤道的不同地帶,現(xiàn)今的氣候條件無法形成大陸冰川。

(7)魏格納還參考了地球物理與大地測量方面的資料,提出了大陸漂移假說。

魏格納認為,大約在距今150百萬年前,地球表面有個統(tǒng)一的大陸,稱為聯(lián)合古陸。從侏羅紀開始,聯(lián)合古陸逐步分裂成幾大塊,并各自漂移形成現(xiàn)今的海陸分布。大陸花崗巖層漂浮在玄武巖層之上,如舟行于水。奧地利地質(zhì)學(xué)家休斯進一步設(shè)想,古大陸不是一個而是兩個,北半球為勞亞古陸,南半球為岡瓦納古陸,其間為特提斯海(古地中海)。

大陸漂移說的主導(dǎo)思想是正確的,但這一很有希望的學(xué)說卻受到宗教勢力的反對,加上本身不完善而受到地質(zhì)界尤其是地球物理學(xué)者的反對,沉默了20多年(?),到50年代海底擴張理論才使其復(fù)活。

海底擴張學(xué)說第二次世界大戰(zhàn)后廣泛開展了海底地質(zhì)研究:(1)(回聲)水深測量技術(shù)和深潛水考察探明了洋底地貌、地質(zhì);(2)海洋地球物理研究,地磁、重力、地震以及地?zé)釡y量使人們了解到洋底結(jié)構(gòu)與組成;(3)海底鉆探取樣研究。

大西洋的海底地形

大量事實使人們認識到海底在擴張:洋底在洋脊裂谷帶形成,接受分裂,并不斷向兩側(cè)擴張,同時老的洋底在海溝處潛沒消減,因而洋殼不斷更新。洋底的擴張是由于剛性的巖石圈塊體在軟流圈之上運動的結(jié)果,運動的驅(qū)動力是地幔物質(zhì)的熱對流。洋脊軸部是對流圈的上升處,海溝是對流圈的下降處。地幔對流說表明,不是"舟行于水",而是軟流圈類似"傳送帶"的作用。如果上升流發(fā)生在大陸下面,就導(dǎo)致大陸的分裂和大洋的啟開。海底擴張：美國的赫斯和迪茨在地幔對流說的基礎(chǔ)上，提出了海底擴張說。這一學(xué)說認為，地幔物質(zhì)從大洋中脊和大陸裂谷處上升涌出，涌出的地幔物質(zhì)冷凝成新的洋底，并推開先形成的洋底，逐漸向兩側(cè)對稱擴張。當(dāng)洋底擴張到達海溝處，向下俯沖，重新回到地幔中。

板塊運動及大洋的形成板塊運動的驅(qū)動力——地幔對流1965年，加拿大的威爾遜在大陸漂移、海底擴張說的基礎(chǔ)上，提出轉(zhuǎn)換斷層的機制，并通過布拉德對大陸的拼接后，才逐漸創(chuàng)立了板塊構(gòu)造說。近幾年來，板塊構(gòu)造理論迅速進展，它把全球構(gòu)造作為整體來研究。因此，被稱為“全球構(gòu)造說”的理論。板塊構(gòu)造學(xué)說(海洋開合過程)從大陸分裂到大洋形成,然后從大洋收縮到大洋關(guān)閉和消失,是一個連續(xù)演變的過程。威爾遜旋回分6個階段。1.萌芽階段:巖石圈受拉力變薄?，F(xiàn)代代表是東非裂谷.

2.幼年階段:海洋初成,海灣式的狹窄盆地。紅海、亞丁灣.

3.成熟階段:廣闊的大洋,其中部為洋脊,兩側(cè)穩(wěn)定大陸邊緣,大西洋.

威爾遜旋回

4.收縮階段:沿穩(wěn)定大陸邊緣與洋底交接帶,巖石圈發(fā)生斷裂,洋殼俯沖形成島孤-海溝或山孤-海溝。太平洋.5.結(jié)束階段:大洋板塊進一步俯沖,殘留狹窄的洋盆。地中海.6.大陸碰撞階段:海洋消失,大陸相碰,使大陸邊緣原有的沉積物強烈變形隆起成山。喜馬拉雅山.上述海洋開閉過程在地質(zhì)歷史中反復(fù)出現(xiàn),即構(gòu)造運動具周期性。

1968年法國勒皮雄根據(jù)地震帶、地形和地質(zhì)等方面的資料將全球劃分為七大板塊：太平洋板塊、歐亞板塊、印度板塊、非洲板塊、北美板塊、南美板塊和南極板塊。

北美板塊南美板塊太平洋板塊南極板塊非州板塊印度板塊歐亞板塊全球十二個主要板塊的分布板塊邊界類型及運動方向離散型板塊邊界會聚型板塊邊界平錯型板塊邊界板塊的邊界類型

海底沿洋脊脊軸擴張等海底知識的積累,板塊構(gòu)造說應(yīng)運而生。從大陸漂移到海底擴張再到板塊構(gòu)造,被人們稱為板塊構(gòu)造的三步曲。它立足于海底,而面向全球。要點:

1.剛性的巖石圈由巨大斷裂分割成許多塊體,叫(巖石圈)板塊;2.板塊由于軟流圈運動而運動,如傳送帶;3.板塊邊界是地殼活動性強烈的地帶,板塊的相互作用,從根本上控制了各種內(nèi)力地質(zhì)作用以及沉積作用的進程;板塊內(nèi)部相對穩(wěn)定;4.板塊邊界:(山弧)島弧-海溝系、洋中脊、轉(zhuǎn)換斷層,在大陸內(nèi)部的地縫合線。前三種邊界位于洋底或洋陸交接處。

Fig.8-13

5.各邊界運動方式:島弧-海溝系---相向運動消減作用,屬聚斂性板塊邊界。大洋板塊發(fā)生俯沖潛沒,擠壓引起強烈地震和構(gòu)造變形。由于俯沖板塊在深部被熔融而形成巖漿,就引起島弧(山弧)火山作用與侵入作用,以及與構(gòu)造變形及巖漿活動相關(guān)的變質(zhì)作用。會聚型板塊邊界洋中脊---離散性板塊邊界,巖石圈分裂和擴張,地慢物質(zhì)涌出產(chǎn)生新的洋殼,生長作用。大量玄武巖漿噴發(fā)、淺源地震以及地塹型斷裂活動,高熱流引起廣泛但輕度的變質(zhì)作用(玄武巖-->綠色片巖;超基性巖-->蛇紋巖)。

離散型板塊邊界轉(zhuǎn)換斷層---沿此種邊界既無板塊增生,又無板塊消減而是相鄰板塊作剪切錯動。與洋脊或海溝相伴。地震和構(gòu)造變形。平錯型板塊邊界大西洋的海底地形地縫合線---特殊的消減作用邊界,兩個大陸之間的碰撞帶。當(dāng)大洋板塊俯沖到最后階段,洋殼消亡,兩側(cè)大陸碰撞拼合,由于擠壓在其焊接帶形成高聳的山脈,并伴隨著強烈的構(gòu)造變形、巖漿活動以及區(qū)域變質(zhì)作用。

安地斯山脈的形成美國加利福尼亞圣安得魯斯斷裂

科學(xué)是不斷發(fā)展的，板塊構(gòu)造理論并不是盡善盡美的終極真理，它只是當(dāng)代地質(zhì)學(xué)對地殼或巖石圈演化規(guī)律的認識，還存在許多不能解決或解釋的難題?？梢灶A(yù)料，隨著地球科學(xué)的發(fā)展，板塊構(gòu)造理論也將不斷地得到修正和發(fā)展。

槽臺學(xué)說:黃汲清、任紀舜.地殼可分為地槽、地臺兩種構(gòu)造單元。地槽是活動區(qū),包括巖漿活動、變質(zhì)作用、構(gòu)造運動強烈,沉積不穩(wěn)定型,內(nèi)生礦產(chǎn)發(fā)育。地臺是地殼上穩(wěn)定區(qū),由地槽演變而來,沉積穩(wěn)定型,外生礦產(chǎn)發(fā)育。地臺底下有地槽階段產(chǎn)物。華北地臺,揚子地臺,塔里木地臺,華南地槽系,興蒙地槽系,秦嶺地槽系,西太平洋地槽系。

中國七大學(xué)派2.地洼