普通地质学ecit09第九章全球动力学模式从板块构造到地幔柱.ppt

第九章 全球动力学模式：  从板块构造到地幔柱 板块构造学的发展和创立大致可分?3?个阶段： 1912年德国学者A.L.魏格纳提出了大陆漂移说，50年代古地磁的研究测得各地在地质时代中的磁极位置变化多端，用大陆固定论无法解释，采用大陆漂移说则可得到圆满解释，大陆漂移说随之受到重视。 60年代美国地质学家H.H.赫斯和R.S.迪茨提出了得到海底磁异常研究支持的海底扩张说，论述了壳的产生和消亡，并获得深海钻探的验证。 1965年加拿大学者J.T.威尔逊建立转换断层概念并指出，连绵不绝的活动带网络将地球表层划分为若干刚性板块。1967～1968年法国人?X.勒皮雄、美国人D.P.麦肯齐将转换断层概念外延到球面上，定量地论述了板块运动，确立了板块构造学的基本原理。 2. 板块构造的基本观点 （1）由地壳和软流圈之上的固态上地幔构成的岩石圈以洋中脊、俯冲带和转换断层为界，分成若干个刚性块体（即板块）。 （2）以地幔对流为基本动力，板块在软流圈上作大规模的水平运动。 （3）岩石圈板块间的相对运动分为三种形式：沿洋脊裂谷系的分离运动导致海底扩张而生成新的洋壳；沿沟岛弧系和大陆新造山带的汇聚运动导致大洋板块俯冲至大陆板块之下的地幔深处消亡，引起造山运动和陆壳增生作用；沿转换断层的平移运动，这里岩石圈板块既不生长也不消减。 （4）板块内部基本不变形。 （5）板块边缘是地壳活动最强烈的地带。 （6）板块的相互作用控制了各种内动力地质作用过程，是地球表面最重要的构造作用。 3. 板块的边界类型及板块的划分 从板块之间的相对运动方式可将板块边界分为三种基本类型: 分离（离散）型板块边界 汇聚（会聚）型板块边界 俯冲带 碰撞带 平错型板块边界 全球岩石圈板块的划分 依据：地震带 六大板块(1968年法国勒皮雄X.LePichon划分) 欧亚板块、非洲板块、印度板块（或称大洋洲板块、印度-澳大利亚板块）、太平洋板块、美洲板块和南极洲板块。 12大板块（许多微板块） 欧亚板块、北美板块、南美板块、非洲板块、阿拉伯板块、南极洲板块； 太平洋板块、菲律宾板块、印度-澳大利亚板块、加勒比板块、纳兹卡板块和可可板块。 板块构造理论的提出，成功的回答了先前其他构造学说难于解释的地学问题，诸如大陆裂解、大洋扩张、板块俯冲、板块碰撞、火山地震分布等许多地学现象。 最大的成功之处就在于解决了这些现象产生的动力来源问题，认为板块的相互作用是引起大地构造活动的基本原因。比如汇聚型板块边界，当大洋岩石圈与大陆岩石圈板块相遇时，比重较大的洋壳板会下插或俯冲到陆壳板块之下；但如果是陆壳板块之间会聚，由于两者性质相似，将不会发生类似洋壳与陆壳板块之间的俯冲事件，其最终结果是碰撞上隆形成山脉。 板 块 运 动 及 大 洋 的 形 成 板 块 运 动 及 大 洋 的 闭 合 板块构造学说虽然被称为地学革命，但随着科技的发展，其不完善之处也逐渐显而易见，主要表现在板块构造的驱动力问题和板块内部地质现象问题等 。 但对于地幔对流的具体动力学过程有分歧： 一种认为地幔对流囊括整个地幔； 一种认为对流仅局限于上地幔软流圈，下地幔粘性太大，不足以引起对流； 还有一种双层对流模式，认为对流分别在上、下地幔两层中进行，因为在650 km深度存在的不连续面可能是物质的分隔界面。 二、地幔柱理论 地幔柱假说最初是用于解释夏威夷火山岛的成因，逐渐完善后成功地解释了对板块构造学说最具挑战性的海底火山链和大陆溢流玄武岩(CFB )的成因，提出了板块内部和地球深部的活动性问题，深化、完善了板块构造学说。 1. 地幔柱的概念 Morgan 最早描述的地幔柱大致意思是，地幔柱（plume）是一种起源于深部地幔、能在地表形成“热点”(hot spots)的相对原始热物质流，其形成主要是由于地幔的热浮性(thermal buoyancy)。 地幔柱（plume）可以说至今在地学领域还没有精确的定义，也没有得到广泛的接受，而且在不同学科里所表示的意义也不尽相同。 What is the plume hypothesis? Proposed by Morgan (1971). Hot upwellings of relatively primordial materia