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大地構(gòu)造學(xué)說第1頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月一、地槽—
地臺學(xué)說二、多旋回構(gòu)造與地洼學(xué)三、地質(zhì)力學(xué)學(xué)說四、板塊構(gòu)造學(xué)說第2頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月
概述地殼運動學(xué)說(又稱大地構(gòu)造學(xué)說),是地質(zhì)科學(xué)的重要理論。其內(nèi)容主要是研究地質(zhì)構(gòu)造的分布規(guī)律,地殼運動發(fā)生的時間、運動方式和規(guī)模,以及地完運動的起因和動力來源。直到現(xiàn)在還沒有一個學(xué)說能全面完整地解釋各種問題,因而各家提出的多還是一些假說。有關(guān)地殼運動及其成因的假說很多,主要有:收縮說、膨脹說、均衡說、對流說、波動說、大陸漂移說等等。下面簡介四個重要的地殼運動學(xué)說第3頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月一、地槽—地臺學(xué)說第4頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月
地槽—地臺學(xué)說(傳統(tǒng)大地構(gòu)造學(xué)說)。是在19世紀(jì)中期以來研究大陸型地殼構(gòu)造而逐漸建立起來的。
基本觀點:地殼運動主要受垂直運動所控制,水平運動是次要的,地殼運動的動力來源是地球內(nèi)部物質(zhì)的重力分異作用,物質(zhì)受熱變輕向上流動造成地表上升降起,物質(zhì)冷卻變重下沉則造成地表下降凹陷。地球上的海陸變遷和地質(zhì)構(gòu)造,主要就是由地殼這樣的升降運動所造成。
因此,它根據(jù)各個地區(qū)的升降運動、沉積建造、構(gòu)造變動、巖漿活動、變質(zhì)作用等方面進(jìn)行分析,確定地殼在各個不同發(fā)展階段的性質(zhì),而把地殼劃分為地槽、地臺和過渡區(qū)等構(gòu)造單元。第5頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月(一)地槽區(qū)
1、地槽的概念、
地槽(geosyncline
)——是地殼中強烈活動的地帶,多呈狹長帶狀。在這里,升降運動的速度和幅度很大,因而在地槽凹陷里堆積了巨厚的沉積物,構(gòu)造變動和巖漿活動激烈頻繁,變質(zhì)作用顯著,是地殼上相對活動的構(gòu)造單元。
槽臺說認(rèn)為,現(xiàn)今世界上幾乎所有的大山脈,原來都是地槽而裕皺升起的。因此根據(jù)對巨大的榴皺山脈的研究,認(rèn)為地槽的發(fā)展經(jīng)歷了兩大發(fā)展階段。第6頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月2、地槽的發(fā)展過程
第一階段:強烈下降為主的階段。總下降速度和幅度都很大,但內(nèi)部還是有差異的,有的地方下降幅度大些,稱為地向斜,是地槽中最活動的部分;有的地方下降得慢些,相對地隆起,稱為地背斜。因此,地槽內(nèi)部實質(zhì)是由一系列平行排列的勘陷和隆起所組成。由于地槽下降幅度大,從鄰區(qū)搬來的大量碎屑物迅速堆積,形成巨厚的沉積層(厚達(dá)1-2萬m)。隨著地槽不斷下降,海侵逐漸加大,沉積物由顆粒較粗的碎屑巖漸變?yōu)轭w粒較細(xì)的碎屑巖到石灰?guī)r。在地槽強烈下降過程中,可導(dǎo)致地殼產(chǎn)生斷裂,造成巖漿通道,出現(xiàn)有基性到中性的海底火山噴發(fā)。第7頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月
第二階段:強烈上升為主的階段(回返階段)。當(dāng)?shù)乜陆颠_(dá)到極限時,就開始上升。上升也是不平衡發(fā)展的。一般從最活動的——地向斜開始,由于地向斜上升隆起,叫做“中央隆起”,在中央隆起的兩側(cè)相對發(fā)生拗陷.稱“邊緣拗陷”,在兩個相鄰的中央隆起中間,形成“山間拗陷”。伴隨地槽的上升而發(fā)生海退,陸地漸增。沉積物由碳酸鹽類沉積變成具有明顯韻律層理的碎屑沉積。第8頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月
由于在沉積過程中,地槽時升時降,巖性和巖相反復(fù)變化,故常出現(xiàn)砂巖一頁巖一泥灰?guī)r等交替的沉積韻律,這套巖層稱之為復(fù)理石建造。在地槽強烈回返上升時,原來下降時沉積的巨厚巖層受到擠壓,發(fā)生強烈的褶皺和斷裂,巖漿也隨之大規(guī)模侵入,形成以酸性為主的侵入巖,巖層也遭受強烈的區(qū)域變質(zhì)。第9頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月
最后,地槽的各個部分都先后褶皺隆起,海水完全退出,地槽變成錯綜復(fù)雜的山脈(又稱褶皺帶)。當(dāng)?shù)夭廴炕胤敌纬筛呗柹絽^(qū)時,在各個拗陷中迅速堆積了由山上剝蝕下來的大小碎屑物,形成很厚的分選差的粗碎屑巖,這套巖層稱為磨拉石建造。從地槽下降經(jīng)回返、褶皺隆起成為褶皺帶,這樣一個完整的過程,稱為一個構(gòu)造旋回。地槽區(qū)經(jīng)歷一個旋回發(fā)展后,就由相對活動轉(zhuǎn)為相對穩(wěn)定的地區(qū)。有些地槽區(qū)經(jīng)一次構(gòu)造旋回發(fā)展就轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的地臺區(qū),而有些地槽區(qū)要經(jīng)過多次構(gòu)造旋回才轉(zhuǎn)變成地臺,稱多旋回發(fā)展(圖3)。第10頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月地槽形成過程示意圖第11頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月3.地槽區(qū)的特征
1.巨厚的沉積建造
2.強烈的構(gòu)造變動
3.頻繁的巖漿活動
4.顯著的變質(zhì)作用
5.豐富的礦產(chǎn)資源第12頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月(二)地臺區(qū)
1、地臺的概念
地臺——是地槽經(jīng)回返上升后轉(zhuǎn)化而成的相對穩(wěn)定的地區(qū),或者說是褶皺帶經(jīng)準(zhǔn)平原化以后轉(zhuǎn)變而成。所以,地臺是地殼上相對穩(wěn)定的構(gòu)造單元,活動性比較輕微,只以大面積的緩慢的升降運動為主,構(gòu)造變動、巖漿活動相變質(zhì)作用都比較微弱,形狀多成較平坦的巨大地塊。第13頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月
2、地臺區(qū)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)由于地臺還是有升降運動,因此上升的部分成為陸地,而下降的部分可發(fā)生海侵形成地臺淺海,或者形成內(nèi)陸盆地而接受沉積。由地臺下降沉積形成的巖層稱之為沉積蓋層。因此,地臺的結(jié)構(gòu)可以分為兩個基本構(gòu)造層(稱雙層結(jié)構(gòu)),下構(gòu)造層為褶皺基底,上構(gòu)造層為沉積蓋層,中間為一個不整合面分隔開(圖3.70)。
褶皺基底是地臺形成前的地槽階段形成的,巖層時代較老,褶皺復(fù)雜,變質(zhì)強烈,主要出結(jié)晶變質(zhì)巖組成。第14頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月圖3-70地臺結(jié)構(gòu)示意圖第15頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月第16頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月
沉積蓋層是在褶皺帶形成后,經(jīng)長期剝蝕準(zhǔn)平原化之后再下降接受沉積而成的新巖層(即地臺階段的沉積)。由于這時已轉(zhuǎn)變成較穩(wěn)定的地臺,故沉積的巖層層次清楚,巖性、巖相變化小,分布面積廣泛,但厚度較小(幾十至幾千米)。地臺一般具有此雙層結(jié)構(gòu)特征,但也有些長期上升的部分,內(nèi)于沒有沉積,就不一定有此雙層結(jié)構(gòu),褶皺基底直接裸露于地表,地臺的這些部分稱為地盾,如我國的膠遼地盾,北美的加拿大地盾等。第17頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月
根據(jù)地臺基底的形成時期,可分成古地臺和年青地臺。基底形成時代在寒武紀(jì)以前的,稱為古地臺,如我國的華北地臺,俄羅斯地臺等;基底形成于寒武紀(jì)以來的地臺,稱年青地臺。
寒武紀(jì)以后由地槽回返形成的地臺,多還存在山岳狀態(tài),很少用年青地臺這個名字,而用褶皺帶來稱呼.故一般所說的地臺是指古地臺而言。第18頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月3.地臺區(qū)的基本構(gòu)造
1.臺盾
是指地臺區(qū)中有大面積基底巖石出露的地區(qū)。
臺盾是從古生代以來趨向上升的構(gòu)造單元,長期穩(wěn)定隆起,遭受剝蝕,沒有蓋層(即只有一層結(jié)構(gòu)),或只在局部徹陷中有薄的蓋層,它通常具有乎緩的凸面,且被有蓋層的地臺所環(huán)繞。世界上著名的地盾有加拿大地盾、波羅的海地盾等,我國華北地臺上有膠遼地盾、淮陽地盾等。第19頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月
2.臺向斜是地臺區(qū)長期趨向下降的次一級構(gòu)造單元,面積廣闊,直徑由數(shù)百至上千千米。上面覆有沉積蓋層,具二元結(jié)構(gòu)。
3.臺背斜是地臺區(qū)長期穩(wěn)定隆起的次一級構(gòu)造單元,面積相當(dāng)廣闊,沉積蓋層由邊緣向中心逐漸變薄。
4.沉降帶(臺褶帶)
第20頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月4.地臺區(qū)的特征
1.厚度小的沉積建造
2.不強烈的構(gòu)造變動
3.較微弱的巖漿活動
4.不顯著的變質(zhì)作用
5.較豐富的沉積礦產(chǎn)第21頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月三、過渡區(qū)
在地地槽皺隆起過程中,在其與地臺交界的地區(qū),同時形成了大型帶狀拗陷,稱為前緣拗陷,它具有從地槽向地臺過渡的性質(zhì),所以又稱為過渡區(qū)或過渡帶。
過渡區(qū)的結(jié)構(gòu),往往是不對稱的,與地槽毗鄰的一邊具有地槽的特征;與地臺毗鄰的一邊又具有地臺的性質(zhì)。過渡區(qū)的沉降幅度可達(dá)四、五千米,介于地槽區(qū)和地臺區(qū)之間。由于隆起的褶皺山系急劇上升,剝蝕大量粗碎屑物質(zhì)堆積于前緣拗陷中,形成磨拉石建造;如氣候濕潤,樹木繁茂,還可形成臺煤或油頁巖建造,沿山藤呈帶狀分布,厚度很大;如有還原環(huán)境,則可發(fā)育成含油建造。如氣候炎熱干燥,還可形成紅色巖或含鹽建造。這里的構(gòu)造形態(tài)也常具有過渡性質(zhì),斷裂比較發(fā)育,并常存在著深斷裂。第22頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月四.固定論和活動論槽臺說第一次揭示了地殼構(gòu)造發(fā)展中的兩大構(gòu)造單元及其所反映的本質(zhì)上的差別.這是它的重要貢獻(xiàn)。槽臺說是以沉積建造和巖相分析為基礎(chǔ)建立起來的,它對于古地理的恢復(fù),大地構(gòu)造單元的劃分,以及揭露礦產(chǎn)的形成和分布規(guī)律,都有著重要的作用。地槽說主張地殼是運動的和發(fā)展的,但這種運動主要是升降運動,是在原地活動,大陸和海洋的位置不變,僅僅表現(xiàn)為海侵和海退,陸地面積的擴大或縮小,地殼的隆起和勒陷等。因此,這一學(xué)說被稱為“固定論”或“隆起說”。其工作方法主要是地層古生物方法,從時間上研究地殼的發(fā)展規(guī)律,所以又稱之為“歷史學(xué)派”或“傳統(tǒng)派”。第23頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月
與槽臺說針鋒相對的另一派,是“活動論”。活動論實際主要是從空間研究地殼構(gòu)造的分布規(guī)律,其作用力主要是水平作用力,認(rèn)為地殼運動使大陸發(fā)生了漂移,因此.這一學(xué)說又稱為“水平論”或“漂移說”。活動論者認(rèn)為過去大陸是連在一起的。后來分裂開來了,所以才有這種現(xiàn)象。這種觀點很容易為人所接受。實際上,活動論與固定論,隆起說與漂移說,歷史學(xué)派與力學(xué)學(xué)派,都是指兩個對立的學(xué)派而言,只是名稱不同而已,本世紀(jì)中期固定論占優(yōu)勢,目前活動論占有重要地位。這兩派從本世紀(jì)開始爭論,根據(jù)許多事實來看,活動論日益得到人們的承認(rèn)。第24頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月第25頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月二、多旋回構(gòu)造和地洼學(xué)說黃汲清陳國達(dá)第26頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月
我國有兩位地質(zhì)學(xué)者在槽-臺說的基礎(chǔ)上,經(jīng)過多年實踐和研究,提出有創(chuàng)見性的大地構(gòu)造學(xué)說,這就是:
黃汲清——“多旋回構(gòu)造運動說”
陳國達(dá)——“地洼學(xué)說”。第27頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月
2、地槽多旋回構(gòu)造說
德國著名地質(zhì)學(xué)家H.施蒂勒曾提出地槽發(fā)展的單旋回觀點,多年來一直為各國地質(zhì)學(xué)者所接受。其要點是:
任何地槽從下降沉積開始,然后地槽上升轉(zhuǎn)化為地臺,這就是一個構(gòu)造旋回。第28頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月
黃汲清在長期研究并總結(jié)我國地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育特征的基礎(chǔ)上,于1945年指出:地槽的發(fā)展不是單旋回的,而是多旋回的。新中國成立以來,由于我國大量地質(zhì)資料的積累,黃汲清不斷闡述地槽褶皺帶的多旋回觀點,并初步建立起多旋回模式。即一個褶皺帶的形成,往往要經(jīng)歷許多發(fā)展階段,即:前期旋回→主旋回→后期旋回。每個旋回都可以出現(xiàn)施蒂勒所說的各種巖漿活動,而沉積建造、構(gòu)造運動、變質(zhì)作用和成礦規(guī)律等也都是多旋回的。以天山優(yōu)地槽為例,它的發(fā)展共經(jīng)歷了加里東旋回→華力西旋→回燕山旋回。第29頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月深斷裂的多旋回理論
50年代黃汲清在深入研究深斷裂后,初步提出了中國深斷裂類型。近年來,結(jié)合地球物理資料,把深斷裂進(jìn)行了分類:斷到上地殼的硅鋁層深斷裂;斷到下地殼的硅鎂層深斷裂;切過巖石圈的巖石圈深斷裂;達(dá)到軟流圈的超巖石圈深斷裂。他強調(diào)超巖石圈斷裂即板塊構(gòu)造說的貝尼奧夫帶(即俯沖帶),并為深斷裂也是多旋回活動的。第30頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月板塊運動的多旋回理論
70年代以來,黃汲清進(jìn)一步把多旋回構(gòu)造運動理論與板塊構(gòu)造學(xué)說結(jié)合起來,認(rèn)為板塊運動也是長期的、多旋回發(fā)展的。例如澳大利亞的塔斯馬尼亞地槽的發(fā)展由六個楷褶皺旋回組成,它是太平洋板塊向西、向澳大利亞大陸板塊下六次俯沖的結(jié)果,每次俯沖都發(fā)生了蛇綠巖套、稻皺運動、花崗巖侵入和安山巖噴發(fā);而深海溝即俯沖帶隨著褶皺運動由陸地向大洋方向遷移,這叫做向洋遷移運動。日本地槽褶皺帶的向洋遷移運動也十分明顯,那里發(fā)生了五個褶皺旋回,每一次板塊俯沖結(jié)束之后,地槽即向東、向太平洋方向遷移。在中國,特提斯—喜馬拉雅地槽褶皺帶的向洋遷移運動同樣十分明顯。第31頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月
地槽的發(fā)生、發(fā)展也和世界上一切事物一樣,不是簡單的多次重復(fù),而是多旋回的,螺旋式的上升發(fā)展運動。黃汲清指出:多旋回構(gòu)道理論與板塊構(gòu)造學(xué)說不但沒有矛盾,而且可以互相補充、互相滲透和相互結(jié)合。板塊構(gòu)造學(xué)說必須將多旋回的規(guī)律納入其模式,而多旋回學(xué)說又可由板塊構(gòu)造學(xué)說部分地解決其運動機制問題,解決驅(qū)動力問題。在研究中國大地構(gòu)造過程中,把這兩種學(xué)說密切結(jié)合起來,是我們的長期任務(wù)。第32頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月多旋回學(xué)說的形成和我國構(gòu)造域經(jīng)歷了三個階段。1945年黃汲清教授寫成“中國主要大地構(gòu)造單元”一文,從地槽一地臺角度區(qū)分了穩(wěn)定區(qū)和活動帶并比較了它們與歐美的地槽-地臺的異同。1959完成“中國大地構(gòu)造圖”,正式提出多旋回構(gòu)造是中國大地構(gòu)造的基本特征,不象歐美的地槽那樣只經(jīng)過一次造山就回返了。
70年代,提出世界上一切著名的地槽都具有多旋回發(fā)展的特點,地槽多旋回發(fā)育是一個普遍規(guī)律,甚至板塊活動也是多旋回的。
第33頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月
多旋回說用深層構(gòu)造來解釋地槽的形成和發(fā)展。中國的地槽系,分別隸屬于:
古亞洲構(gòu)造域、濱太平洋構(gòu)造域、特提斯-喜馬拉雅構(gòu)造域,以銀川-六盤山-龍門山-康滇重力梯度帶和西昆侖-阿爾金-北祁連-北秦嶺-北淮陽重力梯度帶為分開三者的界線。從時間序列看:中條旋回使中朝準(zhǔn)地臺形成;揚子旋回使揚子和塔里木準(zhǔn)地臺形成,并與中朝準(zhǔn)地臺等連接成古中國地臺。
興凱旋回時古中國地臺解體,地槽出現(xiàn)。
第34頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月古亞洲構(gòu)造域的發(fā)育期是古生代,加里東運動是早期旋回,海西運動是主旋回。
特提斯-喜馬拉雅構(gòu)造域則是中-新生代形成發(fā)展的,經(jīng)歷了印支、燕山、喜馬拉雅三個運動。
濱太平洋構(gòu)造域也是中生代才有的,其發(fā)育成了影響古生代褶皺帶的后期旋回。
這三大構(gòu)造域的殼、幔構(gòu)造有不同的特點,反映了巖石圈的不均一性,因而這三者的交切和復(fù)合控制了古生代以來中國大地構(gòu)造的發(fā)展,也是形成多旋回造山運動的主要原因之一。
第35頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月多旋回發(fā)展理論的影響
以黃汲清為代表的地殼構(gòu)造多旋回發(fā)展理論,長期以來對國內(nèi)外地質(zhì)界有較大的影響,特別是在區(qū)域地質(zhì)調(diào)查中有廣泛的應(yīng)用。
20世紀(jì)60年代以來,一些國外地質(zhì)工作者也采用了多旋回觀點來分析褶皺運動、巖漿活動和成礦作用的相互聯(lián)系,并已在俄、美以及日本的部分地質(zhì)工作者的著作中得以引用。第36頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月2、地洼學(xué)說
槽臺說認(rèn)為:相對話動的地槽區(qū)和相對穩(wěn)定的地臺區(qū)是地殼構(gòu)造的兩大基本單元,而地臺區(qū)是由地槽區(qū)演化而來的,并且是地殼發(fā)展的最后階段,這種觀點曾為多數(shù)地質(zhì)學(xué)者所接受。但后來人們發(fā)現(xiàn),有些所謂穩(wěn)定的地臺區(qū)又變得活動起來,把這種現(xiàn)象稱為地臺活化,或叫地臺回春;而把這樣的地臺則稱為“活化地臺’,但也有人認(rèn)為池臺既然活化,那就不屬于地臺的范疇,而應(yīng)屬于地槽的性質(zhì),管它叫“再生地槽”。第37頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月第三種大地構(gòu)造單元—地洼
陳國達(dá)在多年考察實踐中,注意到中國地臺從中生代以來的活化現(xiàn)象。比如在古老變質(zhì)基底的上面覆蓋了古生代的蓋層,而在厚度一般不大的古生代的蓋層上面卻又覆蓋了巨厚的甚至達(dá)六七干米的中生代地層,且常伴隨著大量侵入巖和噴出巖、火山碎屑巖,稻皺和斷裂構(gòu)造也非常復(fù)雜,等等。說明中國地臺區(qū)到了中生代發(fā)生劇烈捌陷,巖漿活動和火山活動頻繁而強烈,構(gòu)造運動也十分劇烈。第38頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月
50年代末期,陳國達(dá)認(rèn)為中生代以來地殼演化進(jìn)入了新階段,其大地構(gòu)造性質(zhì)既不屬于地臺,也不同于地槽,而是一種新型活動區(qū),是從地臺區(qū)向活動區(qū)轉(zhuǎn)化的產(chǎn)物。陳國達(dá)把這種新型活動區(qū)叫做“地洼區(qū)”,它是大陸殼發(fā)展演化的第三個構(gòu)造單元。地洼區(qū)的最主要待征是地殼運動強烈,區(qū)內(nèi)出現(xiàn)強度很大的構(gòu)造起伏,既形成卜升的短帶狀隆起.稱為“地穹區(qū)”,各隆起之間,也形成相對下陷的短帶狀盆地,稱為“地洼區(qū)”。地洼中充填了池洼沉積,因此地洼具有三層結(jié)構(gòu),即:地臺基底、地臺蓋層、地洼沉積層。第39頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月
地洼區(qū)的發(fā)現(xiàn)和闡明,揭示了大陸殼的發(fā)展過程,并非如梢臺說認(rèn)為的那樣,直線式的僅由池槽階段發(fā)展到地臺階段,而是多階段發(fā)展的。地洼說認(rèn)為:地殼由池槽區(qū)演化到池臺區(qū),是由動到“定”;由地臺區(qū)演化到地洼區(qū),是由“定”到動;地殼的活動區(qū)與相對穩(wěn)定區(qū)相互轉(zhuǎn)化和交替更迭的過程,稱之為動“定”轉(zhuǎn)化。
地洼說還認(rèn)為:這種動“定”轉(zhuǎn)化并非地殼構(gòu)造單元的簡單重復(fù),而是由低級向高級、由簡單到復(fù)雜,螺旋式不斷向前發(fā)展(例如地洼區(qū)還要進(jìn)一步向著另一新型的穩(wěn)定發(fā)展,……),這種發(fā)展過程,稱之為“遞進(jìn)”。地殼的發(fā)展規(guī)律叫做“動‘定’轉(zhuǎn)化遞進(jìn)律”(圖9—3)。第40頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月第41頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月
地洼說認(rèn)為;地殼運動的動力來源于上地慢物質(zhì)因熱力和重力作用產(chǎn)生的離心擴散和向心凝聚。當(dāng)上地慢下部物質(zhì)受熱膨脹時發(fā)生以水平運動為主的強烈地完運動,地殼趨于活動;當(dāng)上地攝上部物質(zhì)自淺處向深處凝聚、進(jìn)行重力分異和散熱收縮時,發(fā)生以垂直運動為主的地殼運動,池殼趨于穩(wěn)定。
地殼發(fā)展就是這樣在地球內(nèi)部物質(zhì)的凝聚與擴散的矛盾中互相轉(zhuǎn)化而遞進(jìn)的。
地洼說認(rèn)為:地洼區(qū)不僅在中國最為典型,而且遍及世界各地。第42頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月他提出了一種新的成礦作用,從新的角度探索成礦規(guī)律,擴大了找礦領(lǐng)域。地洼區(qū)礦產(chǎn)有自己的特色,不僅蘊藏著豐富的內(nèi)生礦床(鎢、錫、鑰、恢、銅、鉛、鋅、銻、程、銨、鏡、鈕、鈾以及鐵、金、汞等),而且也形成豐富的煤、石油以及其他沉積礦床。以石油而論,過去僅知地槽型(如臺灣)、地臺型(如大慶)油田,但我國還蘊藏著許多地洼型油田(如大港、勝利等),這是原來的找油理論所未論及的。
地洼區(qū)除自身的成礦作用外,還繼承了歷代前身的礦產(chǎn).因此區(qū)內(nèi)地下資源綜合多樣,并常形成既大且富的疊加礦床和多成因礦床?;谶@種原因,地洼說的創(chuàng)立引起國內(nèi)外學(xué)術(shù)界的廣泛重視。第43頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月陳國達(dá)院士
創(chuàng)立地洼學(xué)說突破地槽地臺學(xué)說的院士陳國達(dá)
陳國達(dá),地質(zhì)學(xué)、土地構(gòu)造學(xué)家。廣東新會人。1934年畢業(yè)于中山大學(xué)。中南工業(yè)大學(xué)顧問,中國科學(xué)院長沙大地構(gòu)造研究所名譽所長、研究員,中國地洼學(xué)會理事長,國際地洼構(gòu)造與成礦研究總中心主席。
最大貢獻(xiàn)是于1956年創(chuàng)立地洼學(xué)說,突破1959年以來美澳學(xué)者創(chuàng)建的地槽地臺學(xué)說,為進(jìn)一步認(rèn)識地殼演化規(guī)律及找礦開辟了新思路。從60年代起這一學(xué)說被陸續(xù)介紹到十幾個國家,推動了有關(guān)學(xué)科的深入發(fā)展。1991年又提出了殼體(歷史-因果論)大地構(gòu)造學(xué),即把巖石圈的演化與運動統(tǒng)一研究的學(xué)術(shù)思想。1980年當(dāng)選中國科學(xué)院院士(學(xué)部委員)。
第44頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月主要論著
1
陳國達(dá).地臺活化說及其找礦意義.地質(zhì)出版社,19602
陳國達(dá).地洼區(qū)的特征和性質(zhì)及其與所謂“準(zhǔn)地臺”的比較.地質(zhì)學(xué)報,1960,40(2)3
陳國達(dá)等.中國大地構(gòu)造概要.地震出版社,19774
陳國達(dá)主編.中國大地構(gòu)造圖.(1∶400萬)(按地洼學(xué)說編制).地圖出版社,19775
陳國達(dá).地洼學(xué)說文選.中南工業(yè)大學(xué)出版社,19866
陳國達(dá).地洼學(xué)說的新進(jìn)展.科學(xué)出版社,19927
ChenCuoda.TectonicsofChina.IAD-PergamonPress,Oxfora,U.K.19888
ChenGuoda.SelectedWorksofChenGuoda'sTheoryofActivateaorGeodepresson(Diwa)Tectonies,CentralSouthUniversityofTechnologyPress,19919
陳國達(dá).亞洲陸海殼體大地構(gòu)造圖(1∶800萬).科學(xué)出版社,1994第45頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月陳國達(dá)簡介
陳國達(dá),1912年1月22日生于廣東省新會縣。他家境貧寒,幼年就跟做陰陽先生的父親在野外跑,對大自然發(fā)生了濃厚的興趣。1930年考入中山大學(xué)地質(zhì)專業(yè),每逢寒暑假回家,他便運用所學(xué)的知識,在新會縣考察山川。1932年,他寫出《廣東新會地質(zhì)試勘》這篇處女作,寄到國立北平研究院,竟獲得了該院當(dāng)年的地質(zhì)礦產(chǎn)研究獎金。1933年,他又將自己在廣州附近考察得來的資料寫成《廣州三角洲問題》的論文,寄給上?!犊茖W(xué)》雜志。不久,他收到中國科學(xué)社的一筆獎金和一枚刻有“格物致知,利用厚生”的金質(zhì)獎?wù)?。1934年,他以廣東境內(nèi)大片出露的中新生代紅層為選題,完成了《廣東之紅色巖系》的畢業(yè)論文。文中寫到的中新生代紅層的沉積環(huán)境和構(gòu)造背景,就是他后來提出的“地洼”盆地的典型構(gòu)造。論文被選入《國立北平研究院院務(wù)匯報》,他再次獲得地質(zhì)礦產(chǎn)研究獎金。以上三篇論文,實際上是他后來建立地洼學(xué)說的最初的基礎(chǔ)工作。
第46頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月創(chuàng)立地洼學(xué)說,實現(xiàn)飛躍
1952年,我國高等院校實行調(diào)整,在風(fēng)景秀麗的岳麓山下創(chuàng)辦中南礦冶學(xué)院,陳國達(dá)從中山大學(xué)調(diào)來擔(dān)任地質(zhì)系主任。他開始接觸馬克思主義,學(xué)習(xí)了《實踐論》、《矛盾論》等哲學(xué)著作,并逐漸運用辯證唯物主義的觀點來整理多年積累的資料。一次,他讀到恩格斯在《自然辯證法》一書中批評英國地質(zhì)學(xué)家C.賴爾(Lgell)的“漸變論”有“靜態(tài)的缺陷”時,深得領(lǐng)悟。對動搖“地槽—地臺”學(xué)說,并否定地殼僅由活動階段進(jìn)入穩(wěn)定階段就不再發(fā)展的觀點,從哲學(xué)上受到了啟發(fā)。思想的閃光在他腦海里掠過,既然中國東南部地區(qū),一不像地槽區(qū),二不像地臺區(qū),為什么不能是另外一種構(gòu)造單元呢?
第47頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月地洼學(xué)說形成國際學(xué)派
創(chuàng)立一種學(xué)說,要付出艱巨的勞動;要使它得到社會公認(rèn),則要付出更多的艱辛?!拔幕蟾锩敝校赝輰W(xué)說橫遭厄運,國家為發(fā)展地洼學(xué)說設(shè)立的大地構(gòu)造研究室被解散。為了挽救事業(yè)上的損失,陳國達(dá)整日足不出戶,潛心撰寫我國第一部研究成礦構(gòu)造的專著——《成礦構(gòu)造研究法》。洋洋68萬字,三易其稿,從起草、修改、謄抄到繪圖、剪貼,樣樣靠自己的雙手。他知道,當(dāng)時書稿不能出版,權(quán)且“孤芳自賞”吧!
第48頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月
就在這時,國際上崛起了另一派大地構(gòu)造新理論——板塊學(xué)說。它源于“大陸飄移說”和“海底擴張說”,1965年由加拿大的J.T.威爾遜(Wilson)集大成而創(chuàng)立,論證了大陸移動的動力,打破了地殼以垂直運動為主的傳統(tǒng)觀念。板塊學(xué)說與地洼學(xué)說,分別是對“地槽—地臺”學(xué)說從空間(運動方向)和時間(發(fā)展階段)上的突破。
正當(dāng)板塊學(xué)說異軍突起時,地洼學(xué)說幾乎偃旗息鼓了,陳國達(dá)感到心痛。當(dāng)時他不知道身外的世界,外國人卻知道中國有個陳國達(dá)。自從蘇聯(lián)科學(xué)院副院長A.Λ.揚申(Яншон)院士首先將“地洼區(qū)”和“第三構(gòu)造單元”的概念介紹到蘇聯(lián),蘇聯(lián)的地質(zhì)學(xué)家即運用地洼學(xué)說研究遠(yuǎn)東和西伯利亞的成礦規(guī)律。第49頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月對此,蘇聯(lián)科學(xué)院院士、國際礦產(chǎn)成因協(xié)會主席A.Д.謝格洛夫(щеялов)一再指出:“我們的‘構(gòu)造—巖漿活化’理論,是在地洼學(xué)說基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,陳國達(dá)教授是我們理論的第一代引路人?!疤K聯(lián)成礦學(xué)家И.H.湯姆遜(Tомсон)在《活化區(qū)成礦分析》一書中,把地洼學(xué)說與板塊學(xué)說相提并論,認(rèn)為“現(xiàn)階段地質(zhì)學(xué)的發(fā)展,決定于兩個新學(xué)說:一是板塊構(gòu)造,一是由構(gòu)造巖漿活化過程所決定的第三構(gòu)造發(fā)展類型,這兩個學(xué)科都成了重新審查成礦理論的基礎(chǔ)。”
美國《經(jīng)濟(jì)地質(zhì)》雜志更明確地評價說:“功勞歸于中國的陳國達(dá)。”此外,在亞洲、歐洲、美洲和大洋洲的一些國家,都相繼發(fā)現(xiàn)和證實了地洼區(qū)的存在,甚至在人跡罕至的南極洲,科學(xué)家在那里也取得了證明。
第50頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月嚴(yán)冬過去,科學(xué)的春天來臨。1978年,陳國達(dá)帶著《中國大地構(gòu)造概要》和新編的《中國大地構(gòu)造圖》出席全國科學(xué)大會,這兩項成果均在大會上獲獎。經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn),設(shè)立了由陳國達(dá)任所長的中國科學(xué)院長沙大地構(gòu)造研究所,批文中明確規(guī)定辦所的方向和任務(wù)是:“研究和發(fā)展我國的大地構(gòu)造理論地洼學(xué)說,運用地洼學(xué)說研究我國區(qū)域大地構(gòu)造特點和發(fā)展史、礦產(chǎn)形成條件和分布規(guī)律,為找礦勘探服務(wù)?!?/p>
第51頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月三、地質(zhì)力學(xué)李四光第52頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月第53頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月
地質(zhì)力學(xué)是運用力學(xué)原理研究地殼構(gòu)造和地殼運動規(guī)律的一門科學(xué),它由我國地質(zhì)學(xué)家李四光先生(1889—1971)根據(jù)國內(nèi)外地質(zhì)工作成果,特別是研究了我國地質(zhì)構(gòu)造特點之后,逐漸總結(jié)創(chuàng)立起來的。
地質(zhì)力學(xué)認(rèn)為:由于地殼不斷地運動變化,地殼內(nèi)部必然有地應(yīng)力的存在和作用,當(dāng)?shù)貞?yīng)力作用超過了巖石的強度后,巖石就會產(chǎn)生變形,造成了褶皺、節(jié)理、斷層等一系列的構(gòu)造現(xiàn)象,地質(zhì)力學(xué)稱之為構(gòu)造形跡。第54頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月
對現(xiàn)在保留在地殼巖石中的這些構(gòu)造形跡的研究,特別是分析其力學(xué)作用方式,就可推斷地質(zhì)歷史時期地殼運動的方式和方向,進(jìn)而探索地殼運動的起源。這種研究,不是簡單地對構(gòu)造形跡進(jìn)行幾何形態(tài)的描述和分析,而是把它們分成不同的力學(xué)結(jié)構(gòu)面來進(jìn)行研究,若是由:壓應(yīng)力作用形成的稱為壓性結(jié)構(gòu)面;張應(yīng)力作用形成的稱為張性結(jié)構(gòu)面;扭應(yīng)力(剪應(yīng)力)作用形成的稱扭性結(jié)構(gòu)面;在所有的地質(zhì)力學(xué)研究內(nèi)容中,構(gòu)造體系是其核心。第55頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月(二)構(gòu)造體系
1、構(gòu)造體系的概念
地質(zhì)力學(xué)認(rèn)為,地殼上構(gòu)造形跡的出現(xiàn),都不是孤立存在的,每項構(gòu)造形跡都有和它相伴生的一群構(gòu)造形跡,它們之間互有聯(lián)系并有一定的分布規(guī)律。例如,在任一褶皺帶,常有和它走向一致的壓性斷裂,并有與其走向垂直的張性斷裂和與其斜交的扭性斷裂等等一系列構(gòu)造形跡相伴生,它們在形成和發(fā)展過程中有其內(nèi)在聯(lián)系,這種內(nèi)在聯(lián)系叫成生聯(lián)系。這些具有成生聯(lián)系的構(gòu)造形跡群有規(guī)律地組合成一個總體,這個統(tǒng)一的總體就稱為構(gòu)造體系。第56頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月
概括地說:“構(gòu)造體系是由許多不同形態(tài)、不問性質(zhì)、不同級別、不同序次,但具有成生聯(lián)系的各項結(jié)構(gòu)要家組成的構(gòu)造帶以及它們之間所夾的巖塊或地塊組合而成的總體”(李四光)。這就是說,組成構(gòu)造體系可以是各種各樣的構(gòu)造形跡,如褶皺、斷裂、節(jié)理、火成巖體、巖層和地塊等等,而且這些構(gòu)造形跡的力學(xué)性質(zhì)、規(guī)模大小、形成的先后次序可以不同.但只要是具有成生聯(lián)系的,都可以把它們歸為一個構(gòu)造體系。這里所說的成生聯(lián)系,指的是這個總體是由一定動力作用方式的構(gòu)造運動而產(chǎn)生,如來自某一方向的水平擠壓或拉張運動等。第57頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月
—個構(gòu)造體系可以由一次構(gòu)造運動造成,也可以由方式相同的幾次構(gòu)造運動造成。構(gòu)造體系有大有小,大者可縱橫幾千公里,并相應(yīng)地在地形上得到反映。一個復(fù)雜的構(gòu)造體系可由較小一級的構(gòu)造體系組合而成。由于構(gòu)造應(yīng)力場的不同,構(gòu)造體系便有各種類型,已確定的可劃分成三大類:
1.
緯向構(gòu)造體系
2.經(jīng)向構(gòu)造體系
3.扭動構(gòu)造體系(圖3.71)。第58頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月第59頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月第60頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月2、構(gòu)造體系的主要類型
(1)緯向構(gòu)造體系
是由若干東西走向的巨型復(fù)雜構(gòu)造帶組成,故又稱東西復(fù)雜構(gòu)造帶。巨型的東西復(fù)雜構(gòu)造帶往往出現(xiàn)在一定緯度上,在地形上常表現(xiàn)為橫亙東西的大山脈。它的主體由東西向的復(fù)式褶皺帶和擠壓斷裂帶構(gòu)成,同時有扭斷裂與它斜交。張斷裂與它垂直,并常伴生東西向的巖漿帶,它反映了地殼受南北方向擠壓力作用造成的結(jié)果。它的發(fā)展歷史很長,經(jīng)歷多次的構(gòu)造運動,對各種礦產(chǎn)分布有重要的控制作用。我國巨型的東西復(fù)雜構(gòu)造帶主要有三條,由北而南是:第61頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月陰山——天山構(gòu)造帶:
本構(gòu)造帶主體大致位于北緯40030’—42030’之間。局部寬窄不一,走向略有改變。這帶中間部分構(gòu)成陰山山脈,往西經(jīng)大青山與天山山脈相連;再向西經(jīng)中亞費爾干納、土耳其北部至東歐巴爾干山脈及西班牙的比利牛斯山脈,往東至朝鮮北部及日本北部。這個構(gòu)造帶在元古代時已經(jīng)存在,自古生代以來經(jīng)受過多次強烈構(gòu)造運動,最近一次發(fā)生在侏羅紀(jì)以后。第62頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月秦嶺——昆侖構(gòu)造帶:
本帶主體位于北緯32030/—34030/
之間。此帶中間形成一條橫亙我國中部的秦嶺山脈,無論從地史發(fā)展或自然地理景觀上,都把我國分成南方和北方兩個不同部分。自秦嶺往西在青海境內(nèi)與昆侖山脈連,再向西進(jìn)人阿富汗北部山脈,一直延至非洲北部的阿特拉斯山,進(jìn)人大西洋至美國洛杉礬附近。秦嶺往東組成了伏牛山、大別山構(gòu)造帶,再向東進(jìn)入太平洋形成了摩利大斷層。這個構(gòu)造帶自古生代以來經(jīng)反復(fù)多次強烈的構(gòu)造運動,至侏羅紀(jì)后才形成現(xiàn)在的基本面貌。
第63頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月南嶺構(gòu)造帶:
本帶主體大致位于北緯240—25030’之間:它西起云南,向東延伸經(jīng)過桂北、湘南、粵北、贛南、閩西,渡海達(dá)臺灣。自我國向西可至印度北部、阿拉伯灣北部,再西經(jīng)北非至美洲大安的列斯群島。此外,在地球上還存在若干緯向構(gòu)造帶,由此看出,地球表面的緯向構(gòu)造帶是全球性的,且有一個明顯的特征,就是大約每隔8—9個緯度出現(xiàn)一個帶,每個帶寬2個緯度。第64頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月(2)
經(jīng)向構(gòu)造體系
主體由一些南北止向的構(gòu)造帶組成,故又稱南北構(gòu)造帶:它的規(guī)模不等,性質(zhì)也不盡相同,可以是壓性的,也可以是張性的。
壓性南北構(gòu)造帶是地殼遭受東西向擠壓作用而產(chǎn)生,主要出定向南北的擠壓招皺帶和壓性斷裂組成,伴生有張性和扭性斷裂及火成巖帶。
張性的南北構(gòu)造帶是地殼受東西向的拉張作用而產(chǎn)生,主要友觀為南北走向的斷裂谷,如東非大裂谷、大西洋海嶺裂谷、西歐的萊苗河谷等。在我國出露的南北構(gòu)造帶主要是壓性的,最顯著的是川滇南北構(gòu)造帶,分布在川西、滇中,地理上稱為橫斷山脈地區(qū)。
此外,歐亞大陸交界的烏拉爾山,美洲西部的科迪勒拉山系、安第斯山系等都是規(guī)模巨大的經(jīng)向壓性構(gòu)造帶。第65頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月(3)扭動構(gòu)造體系
上面講到的緯向構(gòu)造體系和經(jīng)向構(gòu)造體系是全球性的,它反映了地完遭受經(jīng)向或糾向的擠壓或拉張作用,這是地殼運動的兩個基本方向。但是,由于地完組成的不均勻性,使沿著緯向或經(jīng)向的作用力發(fā)生變化,導(dǎo)致局部地區(qū)的地殼發(fā)扭動,形成各種各樣的扭動構(gòu)造體系,它反映了區(qū)域地殼運動的特點。從扭動構(gòu)造體系形成方式看,大致可分成直線扭動和曲線扭動兩種型式。
1.直線扭動的有:多字型構(gòu)造、山字型構(gòu)造、人字型構(gòu)造等;2.曲線扭動的有:帚狀構(gòu)造、蓮花狀構(gòu)造、歹字型構(gòu)造和S型構(gòu)造等。我國發(fā)育最良好的有:第66頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月新華夏系構(gòu)造
是多字型構(gòu)造的一種型式。多字型構(gòu)造是由一些走向大致平行的斜列展布的擠壓構(gòu)造帶(包括褶皺、壓性斷裂等)以及與其垂直的張性斷裂所組成,組合形態(tài)仿佛象個“多”字,故稱多字型構(gòu)造。它是由于組成多字型構(gòu)造的地區(qū)曾受過直線相對扭動的結(jié)果(圖3.71)第67頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月
新華夏系構(gòu)造在我國東部和東亞大陸瀕臨太平洋地區(qū)非常發(fā)育,為大致平行的北北東向(一般為NNEl80—250)擠壓構(gòu)造帶和與其近直交NWW西西向張性斷裂構(gòu)成。其主體構(gòu)造由東向西為規(guī)模相當(dāng)雄偉的一級沉降帶和隆起帶組成。
最東邊的一條隆起帶是東亞島弧,由千島群島、日本列島、琉球群島、臺灣島、菲律賓群島和巴拉望等山脈構(gòu)成;
向西.是由鄂霍次克誨、日本海、黃海、東海、南海等構(gòu)成的沉降帶;第68頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月
再往西,是由錫霍特嶺、張廣才嶺、長白山、膠東半島山地至閩西的武夷山等山脈構(gòu)成的第二隆起帶:
再西則是由東北平原、華北平原、江漢平原、北部灣等構(gòu)造盆地所組成的第二沉降帶;
更西邊則內(nèi)大興安嶺、太行山、雪峰山等脈所組成的第三隆起帶;
最西邊則內(nèi)呼倫貝爾一巴音和碩、鄂爾多斯、四川等盆地構(gòu)成的第三沉降帶。新華夏系一級構(gòu)造與前述的東西向構(gòu)造帶相復(fù)合,組成了我國東部地區(qū)的構(gòu)造骨架(圖3.72)。第69頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月
新華夏系構(gòu)造的成因及其研究意義
新華夏系構(gòu)造主要形成于中生代末期到第三紀(jì)木期,局部地區(qū)現(xiàn)在還有活動。它反映了亞洲大陸東部與太平洋地殼發(fā)生了相對的南北向扭動的結(jié)果,太平洋底相對向北移,大陸相對向南移,因而造成了一系列北北東向的隆起帶和沉降帶及與其垂直的張裂帶所組合成的多字型構(gòu)造。新華夏系構(gòu)造控制著東亞大地貌格局和礦產(chǎn)分布規(guī)律,隆起帶的內(nèi)生礦床和沉降帶的外生礦床。第70頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月新華夏系構(gòu)造示意圖第71頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月第72頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月(三)地殼運動的起因和動力來源
從上面構(gòu)造體系介紹可以看出,地殼運動的方式和方向是有規(guī)律的,即不是經(jīng)向的水平運動就是緯向的水平運動。
經(jīng)向的水平運動導(dǎo)致地殼上層物質(zhì)從高緯度向低緯度推移或受到南北向的擠壓力作用,形成了緯向構(gòu)造體系。
緯向的水平運動則導(dǎo)致地殼上層物質(zhì)由東往西推移或受到東西向的作用力作用,形成了經(jīng)向構(gòu)造體系。
相鄰陸塊或陸塊之間發(fā)生相對的剪切扭動,就會產(chǎn)生各式各樣的直線或曲線扭動構(gòu)造。第73頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月
是什么力量使地殼發(fā)生水平運動呢?
地質(zhì)力學(xué)認(rèn)為:地球自轉(zhuǎn)速度變化所產(chǎn)生的經(jīng)線離心力和緯向慣性力,是推動地殼運動的主要動力來源,是引起地殼運動的根本原因:
經(jīng)線離心力造成地殼沿經(jīng)向的水平運動;
緯向慣性力造成地殼沿緯向的水平運動。第74頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月
1.慣性離心力—經(jīng)向(S-N)作用力的來源
地球自轉(zhuǎn)時,球面上任一點必定會產(chǎn)生一個慣性離心力
F
,據(jù)物理公式:
F=rω2m(3.I)
式中
r
為地面某點至自轉(zhuǎn)軸的距離,M為地球自轉(zhuǎn)角速度,m為地面某點的質(zhì)量。F為慣性離心力,f1是垂直分力,它為重力所抵消;f2為水平分力,其作用與經(jīng)向一致,指向低緯度。因此,慣性離心力的水平分力是積極推動地殼表層物質(zhì)自高緯度向低緯度運動的作用力。這個水平分力的大小與所在的緯度正弦成正比。即第75頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月
2.緯向慣性力:緯向(E-W)作用力的來源
地球繞軸自西向東旋轉(zhuǎn)、當(dāng)自轉(zhuǎn)速度變快時,地表上每一點都會產(chǎn)生切向加速度,就會受到平行緯線方向的慣性力作用,其方向與加速度方向相反,即地球轉(zhuǎn)速加快時,緯向力從東指向西,轉(zhuǎn)速減慢時,從西指向東;所以,當(dāng)?shù)厍蜃赞D(zhuǎn)速度加快時,地球外殼一些粘著不牢的部分路不上地球整體加速的要求,就會在緯向慣性力作用下發(fā)生從東往西的滑動,從而產(chǎn)生經(jīng)向構(gòu)造體系。最明顯的例子是美洲大陸相對歐、非大陸,在慣性力作用下向西滑動,從而在它們之間產(chǎn)生了大西洋和大西洋海嶺張裂帶。美洲大陸向西滑動過程中,西緣遇著太平洋底阻檔擠壓,形成了南北向的科迪勒拉一安第斯山系(圖3.73)。第76頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月第77頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月引起地球自轉(zhuǎn)速度變化的原因
引起地球自轉(zhuǎn)速度變化的原因很多,主要是其內(nèi)部因素,即地球內(nèi)部物質(zhì)的運移規(guī)律。地球是個旋轉(zhuǎn)體,它必須符合角動量守恒原理。這個原理是:旋轉(zhuǎn)體的自轉(zhuǎn)角速度和轉(zhuǎn)動慣量的乘積恒為一常數(shù),
即
ωI=C
I=∑mr2
式中:ω地球自轉(zhuǎn)角速度,I地球轉(zhuǎn)動慣量。當(dāng)?shù)厍蛭镔|(zhì)在重力作用下向地球內(nèi)部集中時,地球轉(zhuǎn)動慣量減少,地球自轉(zhuǎn)角速度就會加快;當(dāng)轉(zhuǎn)速加快到一定程度,就發(fā)生大規(guī)模的地殼運動。第78頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月
在加大的離心力水平分力作用下,地殼表層就會沿著經(jīng)向自高緯度地區(qū)向低緯度地區(qū)推擠;在轉(zhuǎn)速加快的同時,由于角加速度的產(chǎn)生、就會產(chǎn)生平行緯線方向的慣性力,使地殼某些粘著不牢的部分發(fā)生相對的緯向運動。強烈的地殼運動發(fā)生后,地殼深部乃至上地幔較重的物質(zhì)伴隨斷裂向上侵入和噴出地表,導(dǎo)致了地球轉(zhuǎn)動慣量加大,加上潮汐影響,在這些因素作用下,就對地球自轉(zhuǎn)起到自動剎車似的作用,使地球的自轉(zhuǎn)速度又逐漸緩慢下來。隨之,因重力作用,密度較大的物質(zhì)又逐漸向地球內(nèi)部滲透聚集,使地球質(zhì)量又趨于集中,便又進(jìn)入了新的轉(zhuǎn)速加快的過程,準(zhǔn)備著新的地殼運動的到來。
地殼就是如此不斷地運動和發(fā)展著。第79頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月四、板塊構(gòu)造學(xué)說——新全球構(gòu)造理論第80頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月
板塊構(gòu)造學(xué)說是60年代術(shù)興起的,它是在大陸漂移、海底擴張學(xué)說基礎(chǔ)上,綜合大洋和大陸的地質(zhì)研究資料發(fā)展而來的,所以又稱“新全球構(gòu)造理論”,是現(xiàn)今世界上最盛行的大地構(gòu)造學(xué)說。第81頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月(一)大陸漂移說的發(fā)展和由來
1912年德國學(xué)者魏格納提出了大陸漂移說。他認(rèn)為:在大約3億年前的石炭紀(jì)后期,地球上所有的大陸曾經(jīng)聯(lián)結(jié)在一起,構(gòu)成一個統(tǒng)一的大陸(稱泛大陸),圍繞它的是一片廣闊的海洋(稱泛大洋),后來由于受地球自轉(zhuǎn)離心力和潮汐力的作。從中生代開始,泛大陸逐漸破裂、分離.由硅鋁層組成的較輕的陸殼浮在較重的硅鎂層洋殼之上漂移(像冰山漂浮在水面上),直至形成規(guī)代的誨陸分布輪廓。大西洋、印度洋、北冰洋都是在大陸漂移過程個形成的.太平洋則是泛大洋的殘余。第82頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月第83頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月大陸漂移說主要是證據(jù)
主要是根據(jù)大西洋兩岸大陸輪廓、地層、地質(zhì)構(gòu)造、古生物、古氣候等方面的相似性和連續(xù)性而提出的。如:1.南美洲和非洲兩大陸相對著的海岸線驚人地相似,完全可拼合在一起;2.
非洲南部的開普山脈可與南美的布宜諾斯文利斯山脈連接;3.
北美與西北歐的加里東褶皺帶和海西褶皺帶完全可沿走向相接;4.
從古氣候、古生物群的分布看,南美、非洲、印度、澳大利亞在古生代時都很相似,而中生代以后則有顯著不同。這些都說明大陸曾聯(lián)結(jié)一起,以后才逐漸分離。第84頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月
因為這個學(xué)說與當(dāng)時盛行的海陸固定論的的觀點相抵觸,受到占統(tǒng)治地位的固定論者的激烈反對,加上漂移說對驅(qū)動力的解釋,尤其對陸殼可以漂浮在洋殼之上等理解有不足之處,結(jié)果到20世紀(jì)30年代未,大陸漂移說被冷落了;到20世紀(jì)50年代以來,由于古地磁及海洋地質(zhì)等方面的研究,提供了許多新的論據(jù),才使一度沉寂的大陸漂移說重新復(fù)活和得到發(fā)展。第85頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月第86頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月
古地磁是研究地質(zhì)歷史時期形成的在巖石中保存下來的剩余磁性。巖漿冷卻成巖時或深海沉積物在沉積時,都會按當(dāng)時的地磁場方向被磁化,也即在巖石中保留有它形成時的地磁場方向。據(jù)此,用精密儀器測定巖石中剩余磁性的方向和強度,便可知道在巖石形成時的地磁南、北極的地理坐標(biāo)位置.測定的結(jié)果發(fā)現(xiàn):第87頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月
①在一個大陸中不同地質(zhì)時代的滋極位置并不相同,其連線呈一條平滑曲線,稱古地磁極游移軌跡;②在不同大陸同一時代的巖石中測出的地磁極位置也有顯著差異。即每個大陸部有一條磁極游移軌跡,而最終都交匯于現(xiàn)今的磁極位置(圖3.74)。
事實上,地球的磁極與轉(zhuǎn)動極是大致吻合的,每個時代都只有一個磁南、北極,所測得的這種地磁極不一致的現(xiàn)象,只能說明地球磁極不是有很多個或位置有很大的變動.而是各大陸曾發(fā)生過大幅度漂移的結(jié)果。第88頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月第89頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月
古地磁極的移動軌跡對于古大陸的復(fù)原提供了極為重要的證據(jù)。1965年布拉德等人按照大陸架外緣約915m等深線為標(biāo)淮,應(yīng)用電子計算機技術(shù)成功地完成了大西洋兩側(cè)大陸的拼接。以后又有人把南極洲、大洋洲和印度有效地拼接在一起,復(fù)原了2億年前的聯(lián)合古陸圖像(圖3.75)。從復(fù)原圖看,2億年前的聯(lián)合古陸有二列大陸峙立南北.像倒臥的“
v”
字,中間為被兩大陸夾持的開口向東的古地中海,聯(lián)合古陸是在2億年前才逐漸分離、漂移至現(xiàn)代的海陸面貌。第90頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月第91頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月
(二)海底擴張說的提出
20世紀(jì)50年代以來,對洋底進(jìn)行了大規(guī)模的考察,考察結(jié)果發(fā)現(xiàn),每個大洋底都有一條洋脊(又稱海嶺),洋脊軸部有中央裂谷,其熱流慎很高。洋脊幾乎由基性火成巖組成,洋底的沉積物很薄,其厚度在洋脊最小,向兩側(cè)逐漸增加。深海鉆探還發(fā)現(xiàn)洋底年齡十分年青,組成洋殼最老的巖石年齡未超過1.95億年,比大陸上的巖石年青很多,且從洋脊軸部向兩側(cè),巖石年齡由新到老逐漸增加。海底地磁測定發(fā)現(xiàn),海底的地磁場方向變化是有規(guī)律的.其正向和反向的磁條帶都是沿著洋脊對稱排列(地磁南北極方向與現(xiàn)在一致的稱正向,相反的稱反向),洋脊上磁條帶年代最新,離洋脊越遠(yuǎn)年代越老。第92頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月
綜合上述考察的新資料,在20世紀(jì)60年代初,美國學(xué)者赫斯和迪茲提出了海底擴張學(xué)說。該學(xué)說認(rèn)為:洋底一方面在不斷生長擴張,另方面卻不斷在消亡。洋底生長的地方在祥脊,洋脊中間的裂谷是海洋地殼的分裂帶,地慢物質(zhì)呈熔漿沿裂谷向上涌出,然后冷凝成新洋殼,并把原來的洋底向兩側(cè)對稱推移。出于熔漿不斷地涌出和冷卻,結(jié)果使洋殼不斷地沿洋中脊生長,并向兩側(cè)不斷椎移擴張(據(jù)計算,其擴張速率大約每年數(shù)公分),因而造成了洋中脊的巖石年齡最新,向剛咽來越老,以及地磁異常條帶沿洋脊兩側(cè)對稱相間排列的現(xiàn)象(圖3.76)。第93頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月第94頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月海底擴張模式圖(圖3.76)第95頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月第96頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月
當(dāng)海洋地殼與大陸地殼相遇時,由于海洋地殼密度大,就俯沖到大陸殼之下,進(jìn)入地性逐漸熔化消失,并在海洋殼體俯沖之處形成了深海溝。因而洋底是從洋中告不斷生長擴張,又在海溝處不斷俯沖消亡,大約2億年左右洋底就可更新一次。故洋底沒有比中生代更老的巖石,不管是新生的大洋還是古老的大洋(如太平洋),它們的洋殼是相當(dāng)年青的.沉積層也很薄(圖3.77)。第97頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月(三)板塊構(gòu)造學(xué)說
1.概述:
在海底擴張說提出并得到承認(rèn)后,在20世紀(jì)60年代后期,一批學(xué)者又進(jìn)一步提出了巖石圈板塊構(gòu)造學(xué)說的觀點(簡稱板塊構(gòu)造),它是大陸漂移和海底擴張學(xué)說的引伸和發(fā)展。把海底擴張說原理擴大應(yīng)用到大陸,形成對整個巖石因的運動、演化規(guī)律的認(rèn)識,在更廣泛的領(lǐng)域闡明地球活動和演化的許多重大問題。
第98頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月
板塊學(xué)說認(rèn)為:巖石圈也不是整體一塊,而是被一些構(gòu)造活動帶(如洋脊、海溝、斷層等)分割成若干塊體,每個塊體就像木板那樣馱在地幔軟流圈上漂移運動,由于這些板塊的相互運動而產(chǎn)生的一系列構(gòu)造現(xiàn)象,稱之為板塊構(gòu)造
(圖3.78)。
板塊內(nèi)部是比較穩(wěn)定的,板塊之間的邊緣則是活動的,因而板塊構(gòu)造的主要表現(xiàn)是在邊界上.板塊的邊界是最活動的地帶,且不同的邊界,有不同性質(zhì)的相對運動型式。
巳知板塊的邊界有三類四型:第99頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月
2.板塊邊界的基本類型
(1)分離型(張性)板塊邊界
在大洋中為洋中脊,加大西洋海嶺中脊、太平洋中隆等;在大陸上為裂谷帶.如東非大裂谷等。兩側(cè)板塊在此受到拉張作用而相背分離運動、隨著板塊的分離拉開,地怪物質(zhì)沿著裂谷上涌,造成大規(guī)模的巖漿侵入和噴出或形成新洋底。此種板塊邊界是巖石圈重要的張裂帶、巖漿帶和地震帶。
(2)匯聚型(擠壓)板塊邊界
兩側(cè)板塊相向運動,在此對沖、擠壓、聚合,構(gòu)造活動極為復(fù)雜強烈,按板塊匯聚性質(zhì),又可分為俯沖型和碰撞型(圖3.79)。第100頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月1.山弧—海溝系(西美)第101頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月2.島弧—海溝系(東亞型)第102頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月3.山弧—地縫合線(秦嶺型)第103頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月第104頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月
①
俯沖型邊界——
相當(dāng)于海溝,相鄰板塊相互疊置。由于大洋板塊密度大、位置低,俯沖向下形成深海溝,如環(huán)太平洋有許多深海溝,為太平洋板塊與亞洲板塊及美洲板塊的邊界線。大陸板塊由于密度小、位置高,仰沖向上,并被擠壓拾升成高峻的山脈,如美洲西岸的科迪勒拉—安第斯山系(又稱山弧—海溝系),亞洲東部的東亞島弧(又稱島弧—誨溝系)、俯沖型板塊邊界為強烈的擠壓構(gòu)造活動帶、造山帶、強烈的地震帶、火山帶和變質(zhì)帶。第105頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月
②
碰撞型邊界——
又稱山弧一地縫合線型,為大洋閉合后兩個大陸塊體聚合碰撞、互相推擠,形成規(guī)模巨大的山脈。它處在兩個板塊縫合之處,故稱地縫合線?,F(xiàn)代碰撞邊界主要見于歐亞板塊南緣,如雅魯藏布江地縫合線,是印度板塊與亞洲板塊碰撞焊接的界線。此類板塊邊界為世界上強烈的擠壓構(gòu)造活動帶、造山帶、地震帶和變質(zhì)帶。第106頁,課件共122頁,創(chuàng)作于2023年2月
(3)平錯(剪切)型板塊邊界
相當(dāng)于轉(zhuǎn)換斷層,兩側(cè)板塊相互剪切活動,板塊不發(fā)生褶皺、增生和消亡。海洋探測時發(fā)現(xiàn)大洋海嶺被一系列垂直海嶺走向的橫斷層所切斷,但這些橫斷層不是一般的平移斷層.而是斷層產(chǎn)生后,由
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