《《地球動(dòng)力系統(tǒng)》PPT課件.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《《地球動(dòng)力系統(tǒng)》PPT課件.ppt（65頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第一節(jié) 大陸漂移 第二節(jié) 海底擴(kuò)張 第三節(jié) 板塊構(gòu)造,第九章 地球動(dòng)力系統(tǒng),全球海陸面貌的形成； 各種地質(zhì)作用特別是內(nèi)部地質(zhì)作用的機(jī)理及相互聯(lián)系; 地質(zhì)歷史進(jìn)程中地殼或巖石圈演化發(fā)展的方式和規(guī)律。,全球規(guī)模的地質(zhì)過(guò)程有無(wú)規(guī)律？,收縮說(shuō) 16世紀(jì)意大利學(xué)者布魯諾最早提出：把蘋果干縮的褶皺表皮與地球表面的巖層褶皺相對(duì)比。 19世紀(jì)中葉法國(guó)學(xué)者博蒙根據(jù)拉普拉斯的太陽(yáng)系起源為由熱變冷的假說(shuō)又重新提出收縮說(shuō)，認(rèn)為地球內(nèi)部由熱變冷是地球表部收縮和褶皺及其它構(gòu)造形成的原因。,膨脹說(shuō) 17世紀(jì)英國(guó)學(xué)者培根最早提出，與收縮說(shuō)相對(duì)立。 19世紀(jì)末和20世紀(jì)初一些學(xué)者如曼托瓦尼、?？松扔玫厍蚺蛎浾f(shuō)來(lái)解

2、釋大西洋兩岸形狀的相似性和非洲裂谷系等現(xiàn)象，但膨脹說(shuō)不能解釋地球表層的眾多大規(guī)模擠壓褶皺山系。,地槽地臺(tái)學(xué)說(shuō) 19世紀(jì)中葉，美國(guó)學(xué)者霍爾、丹納和奧地利學(xué)者休斯提出：地殼的基本構(gòu)造單元是由地槽區(qū)和地臺(tái)區(qū)組成。 地槽是指地殼上的強(qiáng)烈活動(dòng)帶，分布于大陸邊緣、大陸內(nèi)部或大陸間。地臺(tái)是大陸上相對(duì)穩(wěn)定的地區(qū)，具有面積大、地形起伏小、構(gòu)造活動(dòng)弱的特點(diǎn)。,地質(zhì)力學(xué)學(xué)說(shuō) 我國(guó)地質(zhì)學(xué)家李四光于1926年提出。 主張運(yùn)用力學(xué)原理研究地殼構(gòu)造及其成因，將地殼構(gòu)造歸納為3類構(gòu)造體系： 緯向構(gòu)造體系、經(jīng)向構(gòu)造體系和扭動(dòng)構(gòu)造體系。 構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力是由于地球自轉(zhuǎn)的速度變化引起的。,板塊構(gòu)造學(xué)說(shuō) 現(xiàn)代地球科學(xué)對(duì)全球

3、動(dòng)力學(xué)認(rèn)識(shí)的主流，被譽(yù)為20世紀(jì)地球科學(xué)的革命。 是在確立了對(duì)大陸漂移與海底擴(kuò)張的認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上建立起來(lái)的。,第一節(jié) 大陸漂移,大陸漂移（continental drift） 茫茫大陸，經(jīng)歷過(guò)長(zhǎng)期的漂移，而且至今仍在不停地漂移著。 此概念今天已廣為人們接受。但這一概念從提出到接受并不是一帆風(fēng)順的，而是經(jīng)歷了提出、衰落到重新興起的過(guò)程。,魏格納最初于1912年發(fā)表大陸漂移觀點(diǎn)，至1915年著成海陸的起源一書，系統(tǒng)論述了大陸漂移問(wèn)題。 “較輕的硅鋁質(zhì)的大陸塊就像一座座塊狀冰山一樣漂浮在較重的硅鎂層之上，并在其上發(fā)生漂移”。 全世界的大陸在古生代晚期曾連接成一體，稱為聯(lián)合古大陸或泛大陸（Pan

4、gaea），圍繞聯(lián)合古大陸的廣闊海洋稱為泛大洋。,兩億年前所有陸地拼合到一起的聯(lián)合大陸可能的圖形 圖中南極周圍影區(qū)是推測(cè)的當(dāng)時(shí)冰川覆蓋區(qū),大陸漂移說(shuō)的主要根據(jù)： 大陸形狀相似性：大西洋兩岸非洲和南美洲海岸線彎曲形狀的相似性； 地層： 地質(zhì)構(gòu)造：美國(guó)阿巴拉契亞山的海西褶皺帶東北端沒(méi)入大西洋，延至英國(guó)西部和中歐一帶復(fù)又出現(xiàn)。 古生物：中龍、舌羊齒植物化石等。 古氣候等：古冰川、蒸發(fā)鹽、珊瑚礁、紅層等。,大陸的拼合好象撕碎的報(bào)紙外形和文字都可以拼合,南美洲和非洲巖石和構(gòu)造的拼合,,,,,,古冰川與大陸漂移,大陸漂移學(xué)說(shuō)的機(jī)制并未解決。該學(xué)說(shuō)受到許多地球物理學(xué)家和地質(zhì)學(xué)家的反對(duì)。20世紀(jì)30年代

5、，大陸漂移說(shuō)便逐漸衰落下來(lái)。 到50年代，由于一些新的、獨(dú)立的大陸漂移證據(jù)的發(fā)現(xiàn)，使大陸漂移說(shuō)再度活躍起來(lái)。其中最有力的證據(jù)是古地磁學(xué)研究的成果。,大陸漂移學(xué)說(shuō)的衰落與新生,地史時(shí)期地球周圍也同樣存在地磁場(chǎng)，稱古地磁場(chǎng)。 這種巖石在形成過(guò)程中所獲得的磁性稱為天然剩余磁性。這種磁性一經(jīng)形成便具較強(qiáng)的穩(wěn)定性，可一直保存至今。借助于巖石的化石磁性，可以追溯巖石形成以后所發(fā)生的水平運(yùn)動(dòng)情況。,若從數(shù)千年以上的時(shí)間尺度來(lái)看，地磁極的平均位置可看作與地理極重合。 根據(jù)這一原理，可把地史時(shí)期的古地磁極近似地當(dāng)作古地理極；把古地磁場(chǎng)的磁子午線方向當(dāng)作古地理經(jīng)線；古地磁場(chǎng)的等磁傾角線則可看作古地理緯度線。

6、 巖石剩余磁性的磁化方向可用來(lái)確定古經(jīng)線的方向，測(cè)定巖石中化石磁性的磁傾角可確定所處的古緯度。,古地磁研究在20世紀(jì)50年代時(shí)曾盛極一時(shí)。 如果把大陸上不同時(shí)代的巖石磁性得出的磁極位置都標(biāo)在地圖上，發(fā)現(xiàn)地質(zhì)時(shí)代越古老，古地磁極位置偏離現(xiàn)代磁極位置越遠(yuǎn)，把各時(shí)代的古地磁極連起來(lái)即可得出該大陸的古地磁極的遷移軌跡。但實(shí)際上地磁極基本上位于地理極附近不動(dòng)，極移曲線本身反映了大陸漂移的路線。,北美大陸和歐洲大陸極移曲線圖,古地磁研究使漂移說(shuō)復(fù)蘇以后，人們又開(kāi)始深入探討與大陸漂移有關(guān)的一些問(wèn)題，并獲得了許多新的證據(jù)和資料。 例如，英國(guó)學(xué)者布拉德等借助電子計(jì)算機(jī)對(duì)大西洋兩岸（按約1000m的等深線）

7、進(jìn)行了十分完美的拼接， 此外，南極洲及其它大陸發(fā)現(xiàn)的古生物、地層、構(gòu)造新資料等也都進(jìn)一步證實(shí)了大陸漂移的存在。 然而大陸漂移的機(jī)制問(wèn)題依然懸而未決。,一、海底擴(kuò)張說(shuō)的提出 二、海底擴(kuò)張說(shuō)的驗(yàn)證,第二節(jié) 海底擴(kuò)張,二次世界大戰(zhàn)后，工業(yè)較發(fā)達(dá)的西方各國(guó)受各自利益的驅(qū)動(dòng)開(kāi)展了廣泛的海底地形與地質(zhì)調(diào)查。 例如，利用回聲測(cè)深等高精度的水深測(cè)量方法研究海底地形并繪制出精確的海底地形圖； 用重力、地震、地磁及地?zé)岬鹊厍蛭锢砜碧椒椒ㄑ芯亢５椎牡刭|(zhì)構(gòu)造特征等。,一、海底擴(kuò)張說(shuō)的提出,1、全球大洋中脊及 中央裂谷系的發(fā)現(xiàn) 50年代晚期發(fā)現(xiàn)了縱貫世界大洋洋底的大洋中脊和裂谷體系。 大洋中脊在各大洋中互相

8、連接，延伸總長(zhǎng)約64000km。,在洋中脊軸部常發(fā)育有平行洋脊的巨大的中央裂谷，谷深可達(dá)10002000m，谷壁陡峭，實(shí)際上是一系列向谷內(nèi)陡傾的張性斷裂。裂谷寬數(shù)十至百余公里，窄的谷底寬度不過(guò)幾公里。 大洋中脊軸部具有很強(qiáng)的構(gòu)造活動(dòng)性，常發(fā)生淺源地震及火山活動(dòng)，并有高的地?zé)崃鳟惓＃蛇_(dá)(35)41.686mW/m2）。,2、海溝及貝尼奧夫地震帶 主要發(fā)育于太平洋及印度洋東北部邊緣； 沿大陸邊緣的島弧線狀延伸。 其橫剖面多呈V字形，溝底深度一般大于6000m，若計(jì)溝底與島弧或海岸山脈的相對(duì)高差，則可達(dá)13000m以上。 所以，海溝附近是地球上高差最為懸殊的巨型地形單元。,,,海溝的重力

9、值相當(dāng)?shù)停霈F(xiàn)負(fù)重力異常，這說(shuō)明海溝下方物質(zhì)的密度輕，是否也存在類似于高山之下的地殼“山根”插到地幔之中？ 海溝的地?zé)崃鞅日Ｑ笈栾@著低，說(shuō)明海溝下面的物質(zhì)比較冷。 但密度低的物質(zhì)必將上浮形成高的地勢(shì)，故可推測(cè)在海溝處必定有一種向下拉的作用力存在，使輕的地殼物質(zhì)強(qiáng)制下陷。,,,北海道千島群島 貝尼奧夫帶上震源深度分布剖面圖,海溝附近是最強(qiáng)烈的構(gòu)造活動(dòng)帶，如著名的環(huán)太平洋火山帶與地震帶。 50年代美國(guó)學(xué)者貝尼奧夫發(fā)現(xiàn)貝尼奧夫地震帶。即地震震源深度變化很有規(guī)律：海溝附近都是淺源地震，離海溝較遠(yuǎn)出現(xiàn)中源地震，在更遠(yuǎn)的大陸內(nèi)部則出現(xiàn)深源地震，最深達(dá)720km，震源排列成為一個(gè)由海溝向大陸方向傾斜

10、的帶，其傾角一般45左右。 此現(xiàn)象說(shuō)明，沿大陸邊緣的海溝存在著傾向大陸的、正在活動(dòng)的巨型斷裂帶。,3.洋底地殼的新認(rèn)識(shí) 20世紀(jì)50年代，確定了洋底地殼的三層結(jié)構(gòu)。 洋殼第一層即為沉積層，非常薄，平均不過(guò)0.5km。即使以每千年沉積1mm的最低沉積速度計(jì)算。故洋底沉積物年齡應(yīng)比較新。 通過(guò)在大洋裂谷及斷裂帶的基巖崖壁處施挖采樣，至60年代開(kāi)展深海鉆探以前，在洋底尚未發(fā)現(xiàn)比白堊紀(jì)更老的巖石。,,,軟流圈,,巖 石 圈,從古生物演化史以及大陸褶皺山系中的大量古老海洋沉積巖來(lái)看，地表的海水或海洋無(wú)疑在很古的時(shí)期已經(jīng)出現(xiàn)。 由此推測(cè)，洋殼發(fā)生著新舊更替，古老的洋殼已經(jīng)消失，現(xiàn)在的洋殼是后來(lái)形

11、成的。,為什么陸殼和洋殼的年代不一樣？,海底地質(zhì)新成果與新資料的積累，加之大陸漂移說(shuō)的重新興起，終于迎來(lái)了地球科學(xué)理論上的一場(chǎng)重大革新。 60年代初，美國(guó)地質(zhì)學(xué)家赫斯（Hess,1962）和迪茨（Dietz,1961）首先提出海底擴(kuò)張（sea floor spreading）說(shuō)。,海底擴(kuò)張說(shuō)的提出,這一學(xué)說(shuō)認(rèn)為，大洋中脊頂部乃是地幔物質(zhì)上升的涌出口，上升的地幔物質(zhì)冷凝形成新的洋殼，并推動(dòng)先形成的洋底逐漸向兩側(cè)對(duì)稱地?cái)U(kuò)張。 隨著熱地幔物質(zhì)源源不斷地上升并形成新的洋底，先成的老洋底不停地向大洋兩緣擴(kuò)張推移。 洋底擴(kuò)展速度大約是每年幾個(gè)厘米。,海底擴(kuò)張說(shuō)的涵義,海底擴(kuò)張示意圖,在不同海區(qū)，海底擴(kuò)張

12、產(chǎn)生的效應(yīng)可能有兩種情況： 一種是擴(kuò)張著的洋底同時(shí)把鄰接的大陸向兩側(cè)推開(kāi)，大陸仿佛凍結(jié)在相鄰的洋底上，與洋底一起向同一方向移動(dòng)。這樣，隨著新洋底不斷生成和向兩側(cè)擴(kuò)展，新生的大洋不斷張開(kāi)，兩側(cè)大陸逐漸漂移。 例如，像大西洋這樣寬的大洋，在速度為每年數(shù)厘米的海底擴(kuò)張作用下，大約需二億年才能形成。,另一種情況：當(dāng)洋底擴(kuò)展移動(dòng)至大洋邊緣的海溝處時(shí)，沿貝尼奧夫地震帶向下俯沖潛沒(méi)，重新返回到地幔中去。這時(shí)，洋底并不推動(dòng)相鄰大陸向兩側(cè)漂開(kāi)，相反，大陸逆掩于洋殼俯沖帶上。 例如，太平洋就是這樣，它本是一個(gè)古老的大洋，其洋底不斷地在洋脊處新生，同時(shí)不斷在海溝處潛沒(méi)消亡，好似一條運(yùn)動(dòng)不息的傳送帶， 這樣，

13、2億年左右洋底就可更新一次。,由于洋底一直在生長(zhǎng)和更新著，所以不管是新生的大西洋和印度洋，還是古老的太平洋，其洋底地殼都相當(dāng)年青，不老于中生代，從而接受的海洋沉積層比較薄。 大洋中脊頂部由于是熱的地幔物質(zhì)涌出的地方，故出現(xiàn)高熱流值；而海溝由于是冷的、輕的地殼物質(zhì)俯沖潛沒(méi)的地方，故出現(xiàn)低熱流值和重力負(fù)異常。,海底擴(kuò)張的地質(zhì)解釋,海底擴(kuò)張說(shuō)提出后的短短幾年時(shí)間里，新的研究成果紛紛涌現(xiàn)，進(jìn)一步證實(shí)了海底擴(kuò)張說(shuō)。 其中最有意義的是海底磁異常條帶研究、深海鉆探成果及轉(zhuǎn)換斷層的發(fā)現(xiàn)，它們被稱為驗(yàn)證海底擴(kuò)張說(shuō)的三大論據(jù)。,二、海底擴(kuò)張說(shuō)的驗(yàn)證,(一) 海底磁異常條帶研究 1.大陸上巖石古地磁的極性反轉(zhuǎn)現(xiàn)

14、象 巖石中有近一半是正向磁化（即磁化方向與現(xiàn)代地磁場(chǎng)方向相同），另一半反向磁化。 極性期：通常把保持一定的地磁極性的大階段（約隔100萬(wàn)年以上）。,4.5Ma以來(lái)地磁 場(chǎng)轉(zhuǎn)向年代表,古地磁場(chǎng)轉(zhuǎn)向年代表： 根據(jù)不同時(shí)期巖石磁化的方向排列出地磁場(chǎng)轉(zhuǎn)向的先后順序，并利用同位素定年方法測(cè)出各個(gè)極性期和極性事件的延續(xù)時(shí)間。,2、海底磁異常條帶及其成因 海底磁異常條帶是50年代后半期發(fā)現(xiàn)的， 特點(diǎn)是大致平行于洋中脊軸線延伸，正負(fù)異常相間排列并對(duì)稱分布于大洋中脊兩側(cè)，單個(gè)磁異常條帶寬約數(shù)公里到數(shù)十公里，縱向上延伸數(shù)百公里以上而不受地形影響，遇到洋底斷裂帶時(shí)被整體錯(cuò)開(kāi)。,冰島西南方向大西洋中脊實(shí)

15、測(cè)海底地磁條帶,1963年，英國(guó)學(xué)者瓦因和馬修斯結(jié)合海底擴(kuò)張假說(shuō)與地磁場(chǎng)倒轉(zhuǎn)現(xiàn)象，對(duì)海底磁異常條帶作了極為成功的解釋。 他們認(rèn)為海底磁異常條帶不是由海底巖石磁性強(qiáng)弱不同所致，而是在地球磁場(chǎng)不斷倒轉(zhuǎn)的背景下海底不斷新生和擴(kuò)張的結(jié)果。,,,60年代中期一些學(xué)者通過(guò)洋脊兩側(cè)的海底正、負(fù)磁異常條帶與大陸巖石古地磁獲得的地磁場(chǎng)轉(zhuǎn)向年代表對(duì)比發(fā)現(xiàn)： 海底正、負(fù)磁異常的排列與地磁場(chǎng)轉(zhuǎn)向年代表中的正向段和反向段完全可以一一對(duì)比。 在沉積巖心中交替地出現(xiàn)正向和反向磁化段，正向、反向磁化段的厚度可與地磁場(chǎng)轉(zhuǎn)向年代表中的時(shí)間長(zhǎng)短對(duì)比，也可與海底正、負(fù)磁異常條帶對(duì)比。,(二) 深海鉆探成果 深海鉆探始于196

16、8年，在幾年時(shí)間里，著名的深海鉆探船“格羅瑪挑戰(zhàn)者”號(hào)進(jìn)行了廣泛的鉆探和取樣，獲豐碩成果。 深海鉆探證實(shí)：深海沉積物由洋脊向兩側(cè)從無(wú)到有、從薄到厚，沉積層序由少到多，并且其年齡與海底磁異常條帶所預(yù)測(cè)的年齡十分吻合。 深海鉆探所采得的最老沉積物的年齡不老于1.7億年（晚侏羅世）。,(三) 轉(zhuǎn)換斷層的發(fā)現(xiàn) 洋脊被一系列橫向斷層切割，斷層長(zhǎng)度可達(dá)數(shù)千公里，斷層兩側(cè)洋脊被明顯錯(cuò)斷，錯(cuò)距可達(dá)數(shù)百至千余公里。 早在50年代即已發(fā)現(xiàn)，但被認(rèn)為是一般的平移斷層。 著名學(xué)者威爾遜（Wilson,1965）指出，它不是一般的平移斷層，而是自中脊軸部向兩側(cè)的海底擴(kuò)張引起的一種特殊斷層，稱為轉(zhuǎn)換斷層（transform fault）。,轉(zhuǎn)換斷層不同于一般平移斷層的特征： 其一，雖然中脊軸兩側(cè)海底不斷擴(kuò)張，斷層兩側(cè)洋中脊之間的距離并不一定加大。,轉(zhuǎn)換斷層不同于一般平移斷層的特征： 其二，相互錯(cuò)動(dòng)僅發(fā)生在兩側(cè)中脊軸之間的段落上，該段落以外的斷裂帶上，斷層兩側(cè)海底的擴(kuò)張移動(dòng)方向相同，其間沒(méi)有相互錯(cuò)動(dòng)。地震活動(dòng)幾乎都集中在被錯(cuò)開(kāi)的洋脊之間的斷層段上， 其三，轉(zhuǎn)換斷層中相互錯(cuò)動(dòng)段的錯(cuò)動(dòng)方向恰好與平移斷層中錯(cuò)開(kāi)洋脊的方向相反。,,,轉(zhuǎn)換斷層是由洋中脊的海底擴(kuò)張引起的，轉(zhuǎn)換斷層的錯(cuò)動(dòng)方向就是海底擴(kuò)張的方向。 轉(zhuǎn)換斷層的發(fā)現(xiàn)和驗(yàn)證，為海底擴(kuò)張說(shuō)提供了又一有力的依據(jù)。,轉(zhuǎn)換斷層發(fā)現(xiàn)的意義,