板块构造课件.ppt
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1、1板块构造Plate Tectonics2PART ONE前言请在此处添加具体内容,文字尽量言简意赅,见到那描述即可,不必过于繁琐,注意版面美观度。3主要内容板块构造学说的提出板块构造学说的基本内容板块的划分板块边界类型板块的运动方向和速度板块运动的驱动机制板块运动与地震、火山板块运动与无震海岭大洋盆地的演化与威尔逊旋回4板块构造学说的提出“板块(plate)”这一术语是由Wilson(1965)首先提出,指的是岩石圈被活动带分割而成的大小不一块体。它的面积很大,并依地球表面轮廓弯曲。J.Tuzo Wilson(1908-1993)5板块构造学说的提出1968年,在一次学术交流会上,当时的几位
2、青年地质学家麦肯齐(D.P.Mckenzie)(英国剑桥大学)、摩根(W.J.Morgan)(美国普林斯顿大学)、勒比雄(X.LePichon)(美国拉蒙特地质研究所)不约而同地提出了板块构造学说。6板块构造学说的提出板块构造学说是在大陆漂移和海底扩张学说的基础上,综合了岩石圈、软流圈、转换断层、板块俯冲与消减、大陆碰撞、地幔对流、地震及火山等一系列概念而提出的。板块构造在更广泛的基础上,阐明了地球活动和演化的许多重大问题,因而也被称为新全球构造学说(New GlobalTectonics)。板块构造学说就是关于岩石圈板块相互作用,并认为这种相互作用是大地构造活动基本原因的学说。7板块构造学说
3、的提出板块构造说是海底扩张说的发展和延伸,而从海底扩张到板块构造,又促进了大陆漂移的复活。因此,人们称大陆漂移、海底扩张和板块构造为不可分割的“三部曲”。8板块构造学说的基本内容1)漂浮于软流圈之上的刚性岩石圈并非统一的整体,被活动带和断裂带分割成若干大小不同的球面块体,即岩石圈板块,简称板块;9板块构造学说的基本内容2)板块是刚性的和相对稳定的,并按球面运动规律不断改变着彼此之间的相对位置;10板块构造学说的基本内容3)板块边界为大陆裂谷、洋中脊、岛弧海沟系、地缝合线和转换断层等构造活动带,因而具有强烈的活动性,全球的地震、火山主要沿板块边界分布;11板块构造学说的基本内容4)板块在离散边界
4、处扩张增生,而在汇聚边界处俯冲消减,二者相互补偿,地球体积保持不变;12板块构造学说的基本内容5)地幔中的热对流是板块运动的驱动力。13板块的划分1968年,勒比雄(X.LePichon)按照地震活动带、洋底地貌和洋底磁异常条带图式等,将全球的岩石圈划分为六大板块,即欧亚板块、太平洋板块、美洲板块、非洲板块、印-澳板块和南极洲板块。这六大主要的板块属于一级板块,它们决定了全球板块运动的基本特点。14板块的划分六大板块,即欧亚板块、太平洋板块、美洲板块、非洲板块、印-澳板块和南极洲板块15板块的划分海陆边缘与板块边界在大多数情况下并不一致,海岸线对于板块的划分没有任何意义,因为每一个板块一般都包
5、含了陆地和海洋两个部分。16板块的划分如美洲板块除美洲大陆和西伯利亚最东端的楚科奇地区外,还包括大西洋中央裂谷以西的半个大西洋。17板块的划分随着板块构造学说的发展和应用,人们提出了更多的、更复杂的板块划分方案。20世纪90年代初,德梅兹(Demets)等人提出14个板块的划分方案。又划分出8个次一级板块:纳兹卡板块、科科斯板块、菲律宾板块、阿拉伯板块、加勒比海板块、胡安德富卡板块、斯科舍板块。此外,美洲板块分为北美板块和南美板块2个次一级板块。18板块的划分14个板块划分19板块边界的类型根据板块边界的性质、特征和板块间相对运动方式,可将板块边界划分为三种类型:离散型板块边界 Diverge
6、nt Boundary汇聚型板块边界 Convergent Boundary转换型板块边界Transform Fault Boundary20板块边界的类型21板块边界的类型离散型板块边界也称生长边界。特点是两板块做背离运动,向两侧分离、散开,由于它的应力状态是拉张的,故又称拉张型板块边界。正因为应力拉张,所以边界线常呈锯齿状。22板块边界的类型离散型板块边界离散边界既可发生于大洋岩石圈,也可发生于大陆岩石圈。发生于大洋岩石圈之间者见于大洋中脊轴部。洋脊拉开,地幔物质上涌,形成新的洋底。新洋底对称地添加到两侧板块边界的后缘,使洋底岩石圈在大洋中脊轴部不断增生。23板块边界的类型离散型板块边界2
7、4板块边界的类型离散型板块边界Iceland25板块边界的类型离散型板块边界离散型边界发生于大陆岩石圈之间者称大陆裂谷带,如东非裂谷带,是索马里板块与非洲板块的离散边界。26板块边界的类型离散型板块边界东非裂谷带27板块边界的类型离散型板块边界东非裂谷DaUre Volcanic vent and rift opened in Sept 2005 in Afar28板块边界的类型离散型板块边界板块的三联点三联点形成,陆块开始破裂29板块边界的类型离散型板块边界板块的三联点三联点形成,陆块开始破裂30板块边界的类型汇聚型板块边界也称消亡边界,相当于海沟和活动造山带,所伴随的是洋壳消亡和大陆碰撞。
8、由于汇聚应力是挤压的,故又称挤压型边界。汇聚型边界可进一步划分为俯冲边界和碰撞边界。31板块边界的类型汇聚型板块边界1)俯冲边界相当于海沟;相邻板块相互叠覆,厚度小、密度大、位置低的大洋板块俯冲于厚度大、密度小、位置高的大陆板块之下。32板块边界的类型汇聚型板块边界1)俯冲边界俯冲边界又包括:岛弧海沟系,岛弧远离大陆,发育于洋壳之上,沿着岛弧,一大洋板块俯冲于另一大洋板块之下。33板块边界的类型汇聚型板块边界1)俯冲边界俯冲边界又包括:安第斯型大陆边缘,大洋板块沿陆缘俯冲于大陆之下。34板块边界的类型汇聚型板块边界2)碰撞边界也称地缝合线,是大洋板块俯冲殆尽,两侧大陆相遇汇合开始碰撞时的边界,
9、表现为活动造山带。两陆块碰撞导致地壳压缩增厚,地面大幅度抬升,形成宏伟的褶皱山系,喜马拉雅山便是始新世以来板块碰撞边界的典型实例。35板块边界的类型汇聚型板块边界2)碰撞边界36板块边界的类型转换型板块边界也称平移型边界或剪切型边界,是相互剪切、滑动的两个板块之间的边界,其边界线即转换断层线。沿这种边界通常既没有板块的生长,也没有板块的消减,但伴有频繁的浅震活动。37板块边界的类型转换型板块边界转换型板块边界的代表是加利福尼亚的圣安德烈斯断层,它是北美板块和太平洋板块的一段边界。38板块边界的类型转换型板块边界加利福尼亚的圣安德烈斯断层39板块运动的方向和速度40板块运动的方向和速度41板块运
10、动的方向和速度orange:divergenceblue:convergencegreen:transcurrent单位:cm/a42板块运动的驱动机制在刚性岩石圈之下,塑性较大且较易流动的软流圈的存在,是板块能够运动的物质基础。然而,使得扳块发生运动的驱动力,如地幔对流、边界力等是迄今仍在探索的问题。任何一种合理的驱动机制,至少要满足以下一些条件:第一,能够产生足够大的力;第二,必须合乎物理学,包括流体动力学、热力学、力学的基本原理;第三:应符合根据地球物理观测得出的地球内部的性质;第四,驱动机制所产生的效应要与现代岩石圈的性状和动态一致,应能解释板块运动在地质历史中的演变过程(Jacobs
11、等,1974)。43板块运动的驱动机制1)板块运动的驱动力1975年,日本学者上田诚也等认为作用于岩石圈板块上有8种力。44板块运动的驱动机制1)板块运动的驱动力其中作用于板块底面的有两种力:地幔拖曳力和大陆拖曳力;45板块运动的驱动机制1)板块运动的驱动力作用于板块边界上的有6种力:3种是驱动力,即洋中脊处的脊推力、俯冲带处的板块拉力和海沟引力;另3种是阻力,即转换边界上的转换阻力、板块相遇处的碰撞阻力和潜没板块前端的板块阻力。46板块运动的驱动机制迄今为止提出的板块运动驱动机制有主动机制和被动机制之分,地幔对流机制是一种板块运动的被动驱动机制,而推拉模式则是板块运动的主动驱动机制。不过,关
12、于板块的驱动机制问题,仍停留在推理和探索阶段。47板块运动的驱动机制迄今为止提出的板块运动驱动机制有主动机制和被动机制之分,地幔对流机制是一种板块运动的被动驱动机制,而推拉模式则是板块运动的主动驱动机制。不过,关于板块的驱动机制问题,仍停留在推理和探索阶段。48板块运动的驱动机制1)地幔对流模式地幔对流的概念实际早在1881年就由费希尔(Fisher)提出,随后霍姆斯用来解释大陆漂移。随着板块学说的诞生,以及对地球演化期间热能产生和消耗情况的估算,地幔对流说得到更多人的拥护。49板块运动的驱动机制1)地幔对流模式通常认为,板块的离散边界位于对流的上升流处,板块的汇聚边界位于对流的下降流处。地幔
13、物质从离散边界向两侧分流,逐渐变冷,至汇聚边界成为下降流,在地幔深处,重新加热,从汇聚边界反回离散边界下面,成为上升流,开始新一轮循环。50板块运动的驱动机制1)地幔对流模式地幔对流的类型和规模地幔中的对流有两种类型,即热对流和重力对流。热对流是由地球深部和浅部物质的温度差引起的,通常说的地幔对流主要指热对流。51板块运动的驱动机制1)地幔对流模式地幔对流的类型和规模关于地幔对流问题的争论是对流仅发生在上地幔的软流圈还是整个地幔。52板块运动的驱动机制1)地幔对流模式地幔对流的类型和规模有人认为对流仅限于上地幔软流圈,主要理由是下地幔粘性太大,不足以引起对流,上地幔下部的相变亦可能阻碍对流。5
14、3板块运动的驱动机制1)地幔对流模式地幔对流的类型和规模然而,根据瑞利理论(Rayleigh,1916),对流的水平尺度与垂直尺度一般相差不大,而软流圈的厚度有限,理论上只能形成小尺度的对流体。小尺度对流体的运动难以与一些大型板块的运动相适应,因此,把对流限制在上地幔软流圈中不太合理。54板块运动的驱动机制1)地幔对流模式地幔对流的类型和规模后来人们从北美冰后期的均衡抬升、地球自转速度变化等方面分析得出下地幔的粘滞系数比原来的估计要小得多,因此认为下地幔也可以产生热对流。55板块运动的驱动机制1)地幔对流模式地幔对流与板块运动的关系驮在软流圈之上的岩石圈板块是由于地幔对流的拖曳作用而运动的。地
15、幔上升流使板块分离,水平流使板块做大规模的水平位移,下降流则使板块敛合。在地幔深处岩石圈物质重新变热,开始又一次对流旋回。56板块运动的驱动机制2)推-拉模式1967年,埃尔萨瑟(W.M.Elsasser)等提出了重力驱动板块运动的推-拉模式。他们认为,在重力场中运动的板块,主要是受洋脊推力和下沉板块的拉力而运动。57板块运动的驱动机制2)推-拉模式当热地幔物质上侵于中脊轴部,就如同在板块中间不断地打进楔子,从而把板块向两侧推开,并使板块沿洋中脊两翼的斜坡滑动。58板块运动的驱动机制2)重力推-拉模式海沟处由于板块的冷却变重导致板块的俯冲潜没,下潜板块与周围地幔之间的密度差产生了下拉力。59板
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