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板块构造

[日期:2015-04-07]    [字体: ]

板块构造

 

板块构造是解释岩石圈(地壳和上地幔顶部软流层)构造和运动的全球构造模型,是现代地球动力学的基础。板块构造学说认为陆海地壳被分割为几个巨大的刚性板块,漂浮在相对比较热和软的地幔之上做相对运动。板块的边界地带是现今构造运动最强烈的区域,板块间的挤压碰撞也造成板块内部剧烈构造运动;板块从大洋中脊产生,在与海沟相联系的俯冲带(消减带)消亡。

 

板块构造说的先驱

大陆漂移说

1912年德国气象学家魏格纳(A.Wegener)提出:远古时期存在一个泛大陆,由于受到地球自转等作用,在侏罗纪开始分裂,而后在漫长的年代中脱离漂移,形成现今的大陆分布。

证据:各大陆(实际是海下的大陆坡)边界彼此吻合;不同大陆的有相同年代的山系和岩层;有相同年代的古生物化石;有相同年代古冰川遗迹;古地磁变化分析支持等。

质疑:地球自转不均匀产生的力不足以产生漂移;自转影响大陆漂移方向不符;海洋地壳有煤,岩石年龄与古陆不符等。

贡献:大陆是分块且移动的。

 

人工复原的过去不同时期的地球上各板块的相对位置,5幅图的时间分别为:2.25亿年前; 2亿年前; 1.35亿年前; 6500万年前; 现在。板块构造提供了地球表面的运动图象,从地球表面运动的角度提供了地球活动的证据。

 

 

 

全球各大陆有相同时代古生物化石,说明这些大陆在远古有相同的环境,以后逐渐漂移远离。

 

 

海底扩张说

1960-1962年美国地质学家赫斯(H.Hess)和迪茨(Diets)分别提出:地幔中存在对流,上升流在地壳薄弱的大洋形成中脊,并向两侧对称扩张,受阻于大陆,在海沟处俯冲下插消亡,新陈代谢,从而使洋底地壳在2亿年间更新一次。

证据:海底地壳岩石年龄新;地形对称分布;岩石年龄离中脊越远越老;海底地磁场周期性倒转,且呈斑马状对称性条带异常;海底巨大的平错型转换断层说明存在水平位移;太平洋海沟的深地震呈斜向自大洋向大陆方向的倾斜带分布(贝尼奥夫带)。

贡献:说明岩石圈运动的动力源;海底地壳运动和物质的长消和规律。

问题:只涉及海底构造,未说明与大陆关系。

 

地幔内的高温物质上升到岩石圈底部,并开始水平运动、冷却下沉及再加热上升,形成一个周而复始的物质循环。沿大洋中部穿透岩石圈的裂缝或裂谷向两侧扩展并导致新生洋壳。新上涌侵入的地幔物质把原已形成的洋壳向裂谷两侧推移扩张,致使洋底不断新生和更新。由于洋壳不断向外推移,及至海沟岛弧一线,便受阻于大陆而俯冲下插于地幔,达到新生和消亡的消长平衡,从而使洋底地壳在2~3亿年间更新一次。

 

板块构造说

    板块基本构架

全球分为若干个大板块:太平洋板块,欧亚板块,北美洲板块,南美洲板块(或合并为美洲板块),非洲板块,印度-澳洲板块和南极洲板块,和若干次级小板块,如菲律宾板块,柯柯斯板块,纳斯卡板块,加勒比板块和阿拉伯板块等。

 

 

 

全球主要板块分布

 

②板块的边界有三种:大洋中脊为主的扩张中心;以海沟为主的汇聚中心;连接板块的转换断层。

 

 

板块的三种边界

 

板块覆盖在相对热和软的地幔软流层上,软流层的地幔物质做热对流运动。

地幔物质从大洋中脊涌出,向两侧逐步冷却做对称水平扩张运动,形成新洋底,在海沟消减带俯冲沉入地幔。

陆地被海底运动“传送带”拖运,因其密度较小,而不会潜入地幔。

板块间的挤压碰撞也造成陆地板块边界剧烈构造运动,如造成喜马拉雅山等高耸山系和板块内部一系列地震。

 
   

 

 

 

 

中国处于欧亚板块,印度板块,太平洋板块之间,受到印度板块挤压,在中国大陆西部造成强烈的构造运动,形成喜马拉雅山等东西向高山峻岭,以及南北向的横断山脉,这一带是强震活动的集中区域,其中以南北地震带为最著名。台湾处于太平洋板块的俯冲带,更是强震频发。

 

 

板块构造说证据

地震活动

全球地震分布集中成带,地震带与大洋中脊、海沟消减带、转换断层、板块接触带高度对应,为板块划分的依据之一;在海沟消减带,地震分布呈斜向大陆的俯冲带;震源机制解得到的主应力方向与洋脊断层性质一致;地震波传播品质因子Q值分布对应板块不同深度岩性性质等。

 

全球地震带与火山活动带,主要沿大洋的洋脊和板块边界分布。

 

 

②古地磁

古地磁的磁极移动路线与板块运动符合;记录洋底板块运动的地磁异常呈条带形对称分布,平行于洋脊,与海底扩张一致。

地热学

大洋中脊为高热流区;消减带为低热流区,深大洋盆地平均热流低;火山链的分布(如夏威夷火山链)估计出海底扩张速度;洋壳岩层温度与年龄相符。

 

 

威尔逊旋回(循环)

描述岩石圈构造运动和地壳结构形成的假说,试图说明海陆板块结构运动、形成、消亡的全过程。分为几个阶段:

①萌芽阶段。在地幔物质驱动力作用下,陆壳因拉张而开裂形成大陆裂谷,但尚未形成海洋。如东非大裂谷,北美裂谷。以地堑和大断裂为构造特征。

初始阶段。陆壳继续开裂,上升的岩浆形成狭窄的海湾,局部出现洋壳。如红海、亚丁湾.

成熟阶段。新的海底以大洋中脊为中心向两侧不断扩张,大洋迅速扩张,且推动所属板块运动,即大陆漂移。如大西洋形成,将美洲和非洲大陆分离。

 

 

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大西洋洋底地形图,可见大西洋中脊的山岭和转换断层,不断上涌的地幔物质使海底扩张,推动美洲和欧洲、非洲向两侧推移。

 

衰退阶段。海底扩张中远端不断冷却,厚度和密度变大,在海沟向地幔俯冲沉降,消减进入地幔而消亡。如现今太平洋。.

残余阶段。随着洋壳海域的缩小,终于导致两侧陆壳地块相互逼近,大洋中脊消失,其间仅存残留小型洋壳盆地。如地中海,阿留申群岛。

消亡阶段。海洋消失,大陆相碰,使大陆边缘原有的沉积物强烈变形隆起成山。如喜马拉雅山,阿尔卑斯山脉.

回流到地幔的物质参与下一个循环,周而复始。

这个假说只是勾画地壳运动的轮廓,实际情况比较复杂,有些区域板块不见得经历所有阶段。

 

 

 

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