1、三、地台三、地台（Plateform)克拉通克拉通(Craton)（一）概念一）概念1885年奥地利人年奥地利人E.Suess提出，基本含义是：提出，基本含义是：地壳上长期稳定的、自形成以后不再遭受地壳上长期稳定的、自形成以后不再遭受褶皱变形的地区，岩层产状平，地貌平褶皱变形的地区，岩层产状平，地貌平坦。坦。（二）地台基本地质特征（二）地台基本地质特征形态成面状，不规则，地形简单，平坦，常形态成面状，不规则，地形简单，平坦，常呈高原、平原、盆地呈高原、平原、盆地具有双层结构，下部为基底，上部为盖层盖具有双层结构，下部为基底，上部为盖层盖层，层，盖层与基底之间以角度不整合面分开盖层与基底之间以角
2、度不整合面分开盖层沉积为稳定类型沉积建造盖层沉积为稳定类型沉积建造岩浆活动微弱岩浆活动微弱构造变动微弱构造变动微弱盖层基本无变质作用，或变质作用极为微弱盖层基本无变质作用，或变质作用极为微弱地台的基本结构地台的基本结构双层结构双层结构盖层：盖层：沉积较薄，岩相变化不大，稳定类型沉积较薄，岩相变化不大，稳定类型沉积，产状平缓，地壳运动为大面积的缓慢沉积，产状平缓，地壳运动为大面积的缓慢的升降运动，岩浆活动微弱，很少受变质作的升降运动，岩浆活动微弱，很少受变质作用用基底：基底：活动类型沉积，构造复杂，深成岩系活动类型沉积，构造复杂，深成岩系发育，深融作用普遍，区域变质作用强发育，深融作用普遍，区域
3、变质作用强地台典型沉积建造地台典型沉积建造石英砂岩建造石英砂岩建造石灰岩建造石灰岩建造碎屑含媒建造碎屑含媒建造膏盐建造膏盐建造红色碎屑岩建造红色碎屑岩建造（三）地台地球物理特征（三）地台地球物理特征地壳厚度一般地壳厚度一般3540km地壳结构简单地壳结构简单地热热流值较低，一般地热热流值较低，一般11.3HFU重力：布格重力异常重力：布格重力异常-10-50mg,变变化幅度和梯度均较小，显示接近均化幅度和梯度均较小，显示接近均衡状态衡状态地震活动微弱地震活动微弱（四）中国地台区的特殊性（四）中国地台区的特殊性 相对其它地台区，中国地台区在经历了相对其它地台区，中国地台区在经历了古生代稳定发展后
4、，到中新生代表现出一些古生代稳定发展后，到中新生代表现出一些与典型地台特征不相容的现象与典型地台特征不相容的现象出现巨大的断裂带出现巨大的断裂带产生巨厚的沉积产生巨厚的沉积出现较强烈的岩浆活动出现较强烈的岩浆活动几种观点：几种观点：1、别洛乌索夫（别洛乌索夫（1954）将之称为后地台阶段）将之称为后地台阶段或地台活化或地台活化 2、陈国达称后地台阶段为地洼发展阶段，作为、陈国达称后地台阶段为地洼发展阶段，作为与地槽和地台并列的第三构造单元类型与地槽和地台并列的第三构造单元类型地洼地洼 3、黄汲清提出准地台的概念，与地台活化概念、黄汲清提出准地台的概念，与地台活化概念不同的是，准地台是指活动性较
5、大的地台，活动性表不同的是，准地台是指活动性较大的地台，活动性表现在整个发展过程中，而不仅限于中新生代。现在整个发展过程中，而不仅限于中新生代。TSARJSWDDBSL与中国大陆处于与中国大陆处于三大构造动力学体系有关三大构造动力学体系有关 阿尔卑斯喜马拉雅构造动力学体系；阿尔卑斯喜马拉雅构造动力学体系；西太平洋构造动力学体系；西太平洋构造动力学体系；在古亚洲构造动力学体系基础上的中新生代在古亚洲构造动力学体系基础上的中新生代环西伯利亚构造动力学体系环西伯利亚构造动力学体系中国地台区为什么活动性较大？中国地台区为什么活动性较大？三大构造体系域三大构造体系域:阿尔卑斯阿尔卑斯喜马拉雅、西太平洋喜
6、马拉雅、西太平洋和中新生代环西伯利亚构造体系域及其复合汇交和中新生代环西伯利亚构造体系域及其复合汇交四、大陆裂谷和陆间裂谷四、大陆裂谷和陆间裂谷（Rift)(一）概念一）概念 英国地质学家英国地质学家GregoryGregory研究东非裂谷时提出，定研究东非裂谷时提出，定义为：地壳断裂作用形成的谷状地形。义为：地壳断裂作用形成的谷状地形。现在的完整理解：现在的完整理解：地壳上延伸很长，切割很深的张裂带，有两个要点：地壳上延伸很长，切割很深的张裂带，有两个要点：1 1、规模大，所发育的断裂可切割整个岩石圈。、规模大，所发育的断裂可切割整个岩石圈。2 2、处于、处于引张环境，地形上表现为纵长的凹陷
7、和谷地。引张环境，地形上表现为纵长的凹陷和谷地。简言之：裂谷是地壳岩石圈上的大型构造类型，是由简言之：裂谷是地壳岩石圈上的大型构造类型，是由于地壳或岩石圈的伸展作用而形成的延伸很长的狭长断于地壳或岩石圈的伸展作用而形成的延伸很长的狭长断陷带。陷带。发育于陆壳上的得裂谷就是大陆裂谷发育于陆壳上的得裂谷就是大陆裂谷（二）地质特征（二）地质特征1、地形上的狭长谷地，裂、地形上的狭长谷地，裂缘带常表现为陡峭断崖，缘带常表现为陡峭断崖，高约几百米甚至上千米高约几百米甚至上千米如东非大裂谷、贝加尔如东非大裂谷、贝加尔裂谷裂谷2、构造上以断裂为边界，、构造上以断裂为边界，且断层均为正断层，垂且断层均为正断层
8、，垂直断距可达几公里，形直断距可达几公里，形成盆岭构造。如美国西成盆岭构造。如美国西部盆岭区。部盆岭区。3、类型上有平行式和三叉、类型上有平行式和三叉裂谷式裂谷式 著名的著名的“东非大裂谷东非大裂谷”亦称亦称“东非大峡谷东非大峡谷”或或“东非大地沟东非大地沟”。裂谷宽几十至。裂谷宽几十至200 km，深达深达I 0002 000m，谷壁刀削斧劈，长度相，谷壁刀削斧劈，长度相当于地球周长的当于地球周长的1/6，气势宏伟，景色壮观，气势宏伟，景色壮观，是世界上最大的裂谷带，被形象地称为是世界上最大的裂谷带，被形象地称为“地球表皮上的一条大伤痕地球表皮上的一条大伤痕”。南起赞比。南起赞比西河的下游谷
9、地，向北延仲到马拉维湖北西河的下游谷地，向北延仲到马拉维湖北部，并在此分为东西两条，东面的一条是部，并在此分为东西两条，东面的一条是主裂谷，穿越坦桑尼亚中部的埃亚西湖、主裂谷，穿越坦桑尼亚中部的埃亚西湖、纳特龙湖等，经肯尼亚北部的图尔卡纳湖纳特龙湖等，经肯尼亚北部的图尔卡纳湖以及埃塞俄比亚高原中部的阿巴亚湖、兹以及埃塞俄比亚高原中部的阿巴亚湖、兹怀湖等，继续向北直抵红海和亚丁湾，全怀湖等，继续向北直抵红海和亚丁湾，全长长5000多公里多公里;西面一条经坦噶尼喀湖、基西面一条经坦噶尼喀湖、基伍湖、爱德华湖、艾尔伯特湖等一直到苏伍湖、爱德华湖、艾尔伯特湖等一直到苏丹境内的白尼罗河附近，全长丹境内的
10、白尼罗河附近，全长1 700多公里。多公里。从整个非洲大陆来看，东非大裂谷是全从整个非洲大陆来看，东非大裂谷是全非洲最高地带，属东非裂谷高原区，总面非洲最高地带，属东非裂谷高原区，总面积积500多万平方公里，占非洲面积的多万平方公里，占非洲面积的1/6多，多，非洲的几座海拔在非洲的几座海拔在4 500 m以上的高峰，全以上的高峰，全部分布在这个自然区内，其中有著名的乞部分布在这个自然区内，其中有著名的乞力马扎罗山、肯尼亚山、埃尔贡山等。力马扎罗山、肯尼亚山、埃尔贡山等。4 4、大多伴有强火山活动及深成岩浆活动，并常有、大多伴有强火山活动及深成岩浆活动，并常有地幔岩包体。大陆裂谷火山岩以碱性玄武
11、岩为主，地幔岩包体。大陆裂谷火山岩以碱性玄武岩为主，当向过渡型裂谷发展时，可以出现拉斑玄武岩。当向过渡型裂谷发展时，可以出现拉斑玄武岩。裂谷火山岩的另一特点是常出现裂谷火山岩的另一特点是常出现双峰式火山岩系列双峰式火山岩系列：基性岩浆与酸性岩浆大致同时喷发，几乎缺失过渡基性岩浆与酸性岩浆大致同时喷发，几乎缺失过渡的中性岩浆。基性岩浆属幔源，酸性岩浆属壳源。的中性岩浆。基性岩浆属幔源，酸性岩浆属壳源。5 5、堆积厚度很大，可达几公里，沉积序列一般：、堆积厚度很大，可达几公里，沉积序列一般：下部：粗碎屑岩下部：粗碎屑岩中部：深湖沉积，有泥岩和湖相浊积岩等中部：深湖沉积，有泥岩和湖相浊积岩等上部：往
12、往形成蒸发盐岩上部：往往形成蒸发盐岩地层中常厚度不等的含有火山岩地层中常厚度不等的含有火山岩（三）地球物理特征（三）地球物理特征1、浅源地震活动带，震源深度一般、浅源地震活动带，震源深度一般2045km2、一般为负的布格重力异常。负异常的的、一般为负的布格重力异常。负异常的的产生是由于厚的沉积物和下部存在低密产生是由于厚的沉积物和下部存在低密度的异常地幔度的异常地幔3、地壳厚度较薄，一般小于、地壳厚度较薄，一般小于30km。4、热流值较大，一般比两侧高、热流值较大，一般比两侧高23倍。一倍。一般大于般大于1.5HFU，最高可达最高可达3.84.4HFU.（四）裂谷形成和演化的地球动力模型（四）
13、裂谷形成和演化的地球动力模型1 1、早期成穹阶段早期成穹阶段2 2、断裂下陷阶段、断裂下陷阶段3 3、陆间裂谷阶段或裂谷消亡阶段、陆间裂谷阶段或裂谷消亡阶段拗拉槽概念：延进大陆内部以高角度和地槽相连的未得到充延进大陆内部以高角度和地槽相连的未得到充分发展的残余裂谷分发展的残余裂谷大陆裂谷 陆间裂谷 大洋中脊裂谷五、沟（海沟）五、沟（海沟）弧（岛弧）弧（岛弧）盆（边缘海）系列盆（边缘海）系列（一）大陆边缘类型（一）大陆边缘类型1 1、活动大陆边缘（太平洋型）、活动大陆边缘（太平洋型）西太平洋型活动大陆边缘（日本型）西太平洋型活动大陆边缘（日本型）东太平洋型活动大陆边缘（安第斯型）东太平洋型活动大
14、陆边缘（安第斯型）2 2、被动大陆边缘（大西洋型大陆边缘）、被动大陆边缘（大西洋型大陆边缘）（二）沟（二）沟弧弧盆系列的典型结构：盆系列的典型结构：（三）海沟及俯冲带（三）海沟及俯冲带 沟沟弧弧盆系统（或安第斯型大陆边缘）的盆系统（或安第斯型大陆边缘）的地震震源分布及其含义：地震震源分布及其含义：环太平洋是地球上最强烈的地震带，浅源环太平洋是地球上最强烈的地震带，浅源（70km)、中源中源(70300km)、深源（深源（300670）地）地震均有分布。震源的分布具有规律性。从海沟向震均有分布。震源的分布具有规律性。从海沟向大陆内部地震震源越来越深，分别从浅大陆内部地震震源越来越深，分别从浅中中
15、深，深，浅源地震多集中于海沟的陆侧斜坡及岛弧带，中浅源地震多集中于海沟的陆侧斜坡及岛弧带，中深源地震见于弧后地区，这样构成一个自海沟向深源地震见于弧后地区，这样构成一个自海沟向大陆的震源带，震源机制解反映的是逆冲剪切带，大陆的震源带，震源机制解反映的是逆冲剪切带，与俯冲带相对应，因此人们称此带为地震剪切带。与俯冲带相对应，因此人们称此带为地震剪切带。20世纪世纪50年代美国地震学家年代美国地震学家Benioff首先对此带进首先对此带进行解释，为纪念他的功绩，因而也称行解释，为纪念他的功绩，因而也称贝尼奥夫带贝尼奥夫带(毕鸟夫带）毕鸟夫带），其倾角一般在，其倾角一般在45o左右，但可以在左右，但
16、可以在1590之间变化。之间变化。活动概况活动概况（四）增生楔及其发育过程：（四）增生楔及其发育过程：1 1、物质构成、物质构成（1 1）滑塌沉积滑塌沉积（2 2）大洋板块表面铲刮下来的物质，包括）大洋板块表面铲刮下来的物质，包括洋壳表面的覆盖物、洋壳、洋岛、海山洋壳表面的覆盖物、洋壳、洋岛、海山及大陆碎块等及大陆碎块等2 2、构造：为构造混杂堆积，褶皱及逆掩断、构造：为构造混杂堆积，褶皱及逆掩断层极为发育，构造面向大陆。层极为发育，构造面向大陆。3 3、变质：高压低温变质作用，标志性矿物、变质：高压低温变质作用，标志性矿物为兰闪石、硬绿泥石，代表挤压环境的为兰闪石、硬绿泥石，代表挤压环境的动
17、力变质动力变质4 4、成因、成因俯冲带变质晕圈的形成及变质级的到转（五）火山弧（岩浆弧）（五）火山弧（岩浆弧）岩浆活动十分强烈，火山深成岩系发育，熔岩以安山岩岩浆活动十分强烈，火山深成岩系发育，熔岩以安山岩为主，常伴有玄武岩、英安岩、流纹岩等为主，常伴有玄武岩、英安岩、流纹岩等火山岩极性：靠洋一侧主要为拉斑玄武岩、中部常为钙火山岩极性：靠洋一侧主要为拉斑玄武岩、中部常为钙碱性、靠陆一侧为碱性系列碱性、靠陆一侧为碱性系列成熟岛弧与未成熟岛弧：成熟岛弧与未成熟岛弧：（1）未成熟岛弧：小岛，地壳厚）未成熟岛弧：小岛，地壳厚1020km，拉斑玄武岩拉斑玄武岩为主为主（2）成熟岛弧：大岛，地壳厚）成熟岛
18、弧：大岛，地壳厚2540km，火山岩包括拉火山岩包括拉斑玄武岩、钙碱性玄武岩甚至碱性玄武岩斑玄武岩、钙碱性玄武岩甚至碱性玄武岩注意：许多岛弧实际上是从大陆分裂出来的，如日本注意：许多岛弧实际上是从大陆分裂出来的，如日本（六）边缘海（六）边缘海1 1、位置：岛弧与大陆间的小型洋盆。、位置：岛弧与大陆间的小型洋盆。2 2、地壳厚度一般、地壳厚度一般101000 kg/s)High He isotopic ratios Low velocity(Vp)(V Courtillot et al.,2019)地慢柱与大火成岩省大火成岩省大火成岩省(Large Igneous ProvincesLarge
19、Igneous Provinces，简称简称 LIP)LIP)是指规模巨大，岩性主要是指规模巨大，岩性主要为镁铁质的喷出岩和侵入岩。它包括大陆溢流玄武岩和相伴生的侵入岩为镁铁质的喷出岩和侵入岩。它包括大陆溢流玄武岩和相伴生的侵入岩(CFBCFB，如德干高原，西伯利亚溢流玄武岩等如德干高原，西伯利亚溢流玄武岩等)，被动火山边缘，洋脊高地，被动火山边缘，洋脊高地，大洋盆地溢流玄武岩大洋盆地溢流玄武岩(如加勒比海溢流玄武岩如加勒比海溢流玄武岩)以及火山链以及火山链(如夏威夷一皇帝如夏威夷一皇帝海链海链)。LIPSLIPS具有以下重要特征具有以下重要特征:(1)(1)它由面积广瀚的熔岩流组成，覆盖面积
20、通常超过它由面积广瀚的熔岩流组成，覆盖面积通常超过10106 6 kmkm2 2，最大厚度可达，最大厚度可达5 5 kmkm。这些规模巨大的岩浆是在相当短的时间内形成的，即具有极高的喷发这些规模巨大的岩浆是在相当短的时间内形成的，即具有极高的喷发速率。喷发时限速率。喷发时限1 1 MaMa。(2)(2)以玄武质熔岩为主导地位，大多数以玄武质熔岩为主导地位，大多数CFBCFB为为S02S02含量较高的石英拉斑玄武岩，含量较高的石英拉斑玄武岩，在一些地区具有双峰式分布特征。在一些地区具有双峰式分布特征。(3)(3)玄武岩浆喷发之前，地壳通常发生弯隆，垂直幅度为玄武岩浆喷发之前，地壳通常发生弯隆，垂
21、直幅度为1 1kmkm。弯隆区基本与玄弯隆区基本与玄武岩覆盖范围相当。武岩覆盖范围相当。(4)(4)大陆区的大陆区的LIPS(LIPS(即即CFB)CFB)的同位素组成范围很大，由典型洋岛玄武岩组成到接的同位素组成范围很大，由典型洋岛玄武岩组成到接近古老地壳组成。大多数近古老地壳组成。大多数CFBCFB中等或强烈富集不相容元素，但显示强烈的中等或强烈富集不相容元素，但显示强烈的NbNb、TaTa负异常。负异常。由此可见，由此可见，LIPSLIPS是地球上所知最大的火山作用，记录了在某一特定历史是地球上所知最大的火山作用，记录了在某一特定历史时期巨量物质和能量由地球内部向外迁移。时期巨量物质和能
22、量由地球内部向外迁移。LIPSLIPS的成因显然不同于的成因显然不同于“正常正常”洋底扩张过程，难以用传统的板块构造理论来解释，而与特殊的地慢动力洋底扩张过程，难以用传统的板块构造理论来解释，而与特殊的地慢动力学过程有关。在很短时间内形成巨大的岩浆喷出量要求地慢深部有巨大的学过程有关。在很短时间内形成巨大的岩浆喷出量要求地慢深部有巨大的热异常的存在。地慢热柱学说是目前解释这一热异常最可能的模型。热异常的存在。地慢热柱学说是目前解释这一热异常最可能的模型。Three distinct mantle plumes:Arndt(2019)Global distribution of Large Igneous ProvincesCoffin&Eldholm(1992)Ontong Java峨眉山大火山岩省Emeishan LIPCourtillot et al.(2019)Temporal-spatial distribution下三叠统 Area 0.50 x 106 km2 Eruption period 1 Ma Huang et al.(1992)LT1LT2HT
