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1、大地构造学说,一、板块构造学说板块构造学说是在大陆漂移学说和海底扩张学说的基础上发展起来的，因此先简单看一下这两个学说的基本理论（一）大陆漂移说其他天体对地球表面的引力及地球自转离心力的合力在海洋中表现最为明显，表现为海水有规律的涨落，出现通常所说的“潮汐”，所以这种力量也叫“引潮力”。泛大陆在引潮力的作用下，与大洋硅镁层间出现摩擦，在大陆逐渐分开。一方面自东向西漂移同时也使其自两极向赤道漂移，形成了目前的海陆分布大势。,.基本观点：现在的大陆在2亿前年是联合在一起的，此后才逐渐分开。大陆移动的形式是硅铝质陆块在硅镁质洋块上浮移。漂移的动力是地球自转产生的离心力和其他天体对地球表面的引力。,2
2、.主要证据魏格纳（A.Wegener）的证据大陆漂移学说首先是德国气象学家A.Wegener于1912年提出来的。其主要证据是大西洋两岸的陆地轮廓吻合性以及地层、构造、古生物、古气候和冰川等其他现象的相似性、相关性和连续性。五十年代以后的新证据 A.各大陆岩石的古地磁极与现代地磁极不重合，而且各大陆磁极移动轨迹不同。,a.古地磁学世纪50年代，古地磁学得到了迅速发展。地球是一个具有磁性的巨大球体，在地球外围有众多条磁力线，在岩石形成时，尤其是岩浆岩形成时，矿物被地球磁场所磁化，并按地球磁力线的方向有规律排列。被磁化了的岩石颗粒的磁性具有稳定性，即不再受后来岩石位置变化的影响，位置变化后岩石磁的
3、北极与南级所指方向不变与实际的地磁极的北极和南极不相符合。岩石的这种磁性叫剩余磁性。那么研究岩石剩余磁性的科学叫古地磁学,用精密仪器测定岩石剩余磁性的方向和大小，即可知道在岩石形成时地球南北磁极的具体地理位置。如果世界各大陆的位置在地球形成之初就是这样，那么各时代的岩石剩余磁性的南北磁极就会是一个确定的点，并且与现代地磁极相吻合。根据上述思路，古地磁科学工作者对世界各大陆不同时期岩石的剩余磁性进行了精确测量，其研究结果与上述设想截然不同。那么得到了什么结果呢？,b.重要发现 同一大陆不同时期的岩层所指示的磁极位置不同。将各时期磁极的移动点连结起来，即得到该大洲磁极移动曲线。古地磁工作者分别在亚
4、洲、美洲和欧洲进行了测定，结果得到了三条磁极移动曲线，它们互不重合。这只能是各大陆发生了方向不同的非均速移动所致。,B.用电子计算机技术拟合了各大陆的边界。布拉德（）等人应用电子计算机技术成功地完成了大西洋两侧陆块的拼接。南北美洲的东海岸和非洲欧洲的西海岸经过理想化的移动后，可以较好的拼接在一起，中间所剩的空隙很小。之后人们也发现南半球各大陆也能很好的吻合，这一现象决不是“偶然的巧合”，而确实是各大陆在地质历史时期曾经是一个大陆，后来由于某种原因才分离开来。,（二）海底扩张说海底扩张说是1961年美国学者赫斯（Hess）和狄兹（Dietz）创立的。1.基本观点地幔物质（岩浆）不断从大洋中和裂谷
5、体系处溢出，冷凝后形成新的大洋地壳，并向两侧扩张。世纪二次世界大战以后，海洋科学有了长足的进展，发现在各个大洋的中央位置有大洋中脊和裂谷体系，它有两排平行的岭脊和中间的裂谷组成。,该学说认为，大洋裂谷是地幔物的涌出口。涌出后冷凝形成新的洋底。随着地幔物质的不断涌出和冷凝，新的洋底不断出现，迫使大洋地壳自大洋中脊向两侧扩张。扩张的速度为每年1-5cm。,扩张的大洋地壳遇到大陆地壳时便俯冲到地幔中，重新熔融为地幔物质。随着大洋地壳的不断扩张，大洋地壳和大陆地壳之间就会出现强大的挤压力，导致逆断层的发生。断层面的倾角大致为40o，上盘为大陆地壳，下盘为大洋地壳。可见这一庞大的断层为一逆掩断层，其下盘
6、潜入地幔中，逐渐在高温高压作用下熔化为地幔物质。上盘上升形成沿海山脉。,海底扩张的动力是地幔物质的对流。地幔物质是熔融状态。地幔的下部靠近地核部分，温度最高，就会从下部上升到达地壳下部。有时沿中央裂谷喷出，冷凝后形成新地壳，有时在壳下部作水平流动，在流动过程中热量逐渐散失，便逐渐下沉到达地核上部，并向岩浆上升的地方水平流动，完成地幔物质对流循环，在流动过程中温度又增高上升，开始另一新的对流循环。在大洋中脊下边地幔物质向两边作水平流动，此时大洋地壳好象坐在一条柔软的传送带上，也向两边移动扩张。所以海底扩张的动力是地幔物质的对流。,2.主要证据大洋地壳的年龄较轻，并且中央岭脊附近年龄最轻，向两侧逐
7、渐变老，呈对称分布。分析：大陆上最古老的岩石为35亿年左右，而在大洋地壳没有发现1.9亿年以前的岩石，所以大洋地壳同大陆地壳比较起来是相当年轻的。为什么会出现这种情况呢？很可是海底扩张造成的。,前边已经说过，海底扩张的速度为1-5cm/年，据此计算在1-2亿年中，海底扩张的速度可达几千公里，整个洋底可以更换一次。所以在大洋地壳中不可能发现1.9亿年以前的岩石。以前的岩石那里了，俯冲到了地幔中又变地幔物质。最近的研究表明，洋底的年龄中央岭脊处最年轻，向两侧逐渐变老，并呈对称分布。,从大洋中脊向两侧古地磁异常和地磁倒转也是呈对称分布的。一个地方的地壳岩石磁性异常，是指那里的岩石磁场强度超过或低于该
8、地区应有的正常磁场强度。超过正常为正异常，不及正常的为负异常。为什么产生了地磁异常我们不管它，我们感兴趣的是大洋地壳中的地磁异常自大洋中脊开始向两侧呈对称分布。为什么会出现这种情况呢？这是因为岩浆自大洋裂谷处涌出冷凝时，岩石中保留下来了当时地球磁场的强度大小的痕迹。地球磁场强度是不断变化的，所以大洋中脊两侧岩石的地磁异常呈对称分布。,地磁倒转即地质历史时期地球南北磁极与现在地磁南北极相反的现象。在地质历史时期地球南北磁极发生过多次更换。有些时期地球的南北极同我们现在一样，我们称磁场正向，而有些时期地球的南北极同我们现在的南北极相反，即现在的北极是当时的南极，而现在的南极则是当时的北极，这种情况
9、我们称磁场负向。地磁倒转必然在地层岩石中留下磁场正向或负向的痕迹。经过对大洋地壳地磁倒转的观测研究，也发现自中央海岭向两侧地磁的正向和负向变化呈明显的对称性分布，这正是海底扩张学说的一个有力证据。,（三）板块构造说1.基本观点板块构造学说的基本观点有以下几点：地球的岩石圈是由相互独立的板块构成的。板块之间存在着相对的水平运动。板块运动的动力是地幔物质的对流。板块运动是比较稳定的区域，而板块边缘是地质活动强烈的地区。为了说明板块构造说，我们准备讨论以下几个问题。,2.板块的概念板块是岩石圈被一些构造活动带分割成的相互独立的构造单元。构造活动带是指大洋中脊和裂谷、海沟、大的断层和山脉等。这些地方都
10、是地质活动比较频繁的地区，如火山、地震经常发生。根据板块的定义，1968年法国地质学家勒皮松（X.Lepichon）将地球岩石圈共划分为六大板块，分别是太平洋板块，亚欧板块、美洲板块、非洲板块、大洋洲（或印度洋）板块和南极洲板块。,地球表面的板块构造,岩石圈可以划分成太平洋板块、欧亚板块、印度-澳大利亚板块、非洲板块、南美洲板块、北美洲板块和南极洲板块七个大板块和阿拉伯、菲律宾等小板块。全球板块划分见下图。,六 大 板 块（有的学者将南、北美板块合在一起，称为美洲板块）,3.板块之间的边界类型,(1)扩张型（增生分离型）边界一般指大洋中脊，海岭。（美洲板块与非洲板块之间的大西洋海岭，非洲板块与
11、印度洋海岭等）新地壳生成的地方，喷出的岩浆冷凝为玄武质新地壳并在地幔物质对流的作用自大洋中脊两侧扩张，地壳所受的应力以张应力为主，地壳在张应力的作用常常出现正断层，断层发生时错位并产生地震。不过大洋中脊处的地壳较薄，断层发生引起的地震强度不大，地震震源与较浅。,俯冲型（汇聚型）边界俯冲型边界出现在两个板块相汇聚成消亡的地方。大洋地壳俯冲到大陆的地壳下边，进入地幔中，在高温高压作用下，逐渐被熔融消失。完成地幔物质的循环进程。边界根据相汇聚的形式又可分为两种边界。,A 岛弧海沟型边界,B.地缝合线型边界 当两个大陆板块相撞时，由于彼此轻重相当，产生大规模水平挤压作用，形成巨大的褶皱山系，而将原来分
12、离的大陆板块缝合在一起，这种边界类型叫地缝合线。例如：亚欧大陆与南亚次大陆之间，原来是分离的，谓之古地中海，后来印度洋大板块向欧亚板块的南缘冲击，古地中海消失形成巨大东西向褶皱山脉，即我国西南边境处的喜玛拉雅山系。这条山系就是一条地缝合线。在地缝合线处，地震也比较频繁。目前喜玛拉雅山仍以2.4cm/年的速度上升，这说明现在印度洋板块还继续向欧亚板块的南缘冲击。,转 换 断 层,在转换断层型边界上，即没有板块的新生，也没有板块的消亡，只是表现为板块的平移和错断。,转换断层型（次生型）边界 通过对海底的大量研究，发现各大洋中脊并不是连续的，而是被许多断层割成一段一段，彼此错开的山脊和峡谷。这种断层
13、乍看起来与平推断层相同，但仔细观察与平推断层是不同的。在错开的两盘上，地层均自大洋中脊向两侧扩张，结果在中脊断裂轴之间的地段，断层两盘的运动方向与中脊错开的方向正好相反，而在中脊断裂轴两侧，两盘运动方向是相同的。这种非常特殊的断层首先被加拿大地质学家威尔逊（）于1965年定名为转换断层。,4.板块的驱动力板块发生移动的动力是地幔物质的热力对流，地幔物质的上升流，导致板块的分离并向两侧水平移动，地幔物质的下降流，导致板块的汇聚。大洋中脊是新地壳生成的地方，生成的新地壳不断向两侧移动；在大陆地壳的大洋地壳交接处是地幔物质的下降处，生成的地壳又重新回到地幔中。这一点与海底扩张说的解释是相同的。同时，
14、板块构造学说认为，新地壳不仅在大洋中脊处生成，也可以在大陆内部发生。,因为地幔对流在大陆的深处也进行着。东非大裂谷长达数千公里，被称之为地球的伤疤。它的形成也是地幔物质上升涌出，使地壳发生大规模断裂所致。东非大裂谷的出现正表明非洲大陆正在开始扩张发生分离，地震活动非常强烈，如埃塞俄比亚高原就是著名的火山高原。预计今后东非大裂谷的进一步发展可以形成新的海洋。由以上讨论可以发现：板块构造学说吸取了大陆漂移、海底扩张学说的观点，进行进一步推理归纳而形成。更好地解释地震火山带的分布规律；大洋的形成和年龄；地壳构造形迹的形成原因等，是当前学术界最有影响的一个大地构造学说。,是世界大陆上最大的断裂带，从卫
15、星照片上看去犹如一道巨大的伤疤。当乘飞机越过浩翰的印度洋，进入东非大陆的赤道上空时，从机窗向下俯视，地面上有一条硕大无朋的“刀痕”呈现在眼前，顿时让人产生一种惊异而神奇的感觉，这就是著名的“东非大裂谷”，亦称“东非大峡谷”或“东非大地沟”。裂谷宽约几十至公里，深达至米，谷壁如刀削斧劈一般，长度相当于地球周长的，气势宏伟，景色壮观，是世界上最大的裂谷带，有人形象地将其称为“地球表皮上的一条大伤痕”。,二、地槽地台学说 地槽地台学说是关于大地构造的传统学说，它形成于19世纪中叶，直到目前还有非常大的影响，在地理学教科书和其他文献中经常出现。（一）基本观点1.地壳地运动主要受垂直运动所控制2.地壳由
16、活动的地槽和相对稳定的地台组成3.地台是由地槽发展演化而来的,4.地壳运动的驱动力是地球重力分异和热力作用，即认为地球上的物质是处于均衡状态的，如果一些地方的物质太多，均衡状态遭到破坏，便在重力作用下沉降；同时另外一些地方物质肯定发生减少，均衡状态也遭到破坏，便上升降起，建立新的平衡。另外，在热力作用下，地幔物质膨胀，引起地表拉张，断裂下陷形成地槽或裂谷。之后，由于热量散失，地幔也开始冷却，引起侧向水平挤压，形成褶皱和构造山脉，地表出现了相对稳定的构造单元地台。这是关于地槽地台学说，地壳垂直运动的驱动力解释。,（二）地槽1.地槽的概念地槽的概念，首先是美国的霍尔在1859年提出来的。当时他对美
17、国东南部阿巴拉契亚山的研究中发现，山脉的沉积岩厚约一万米，比美国中部平原地区的岩层厚10倍左右。因此，他认为“纽约州的阿巴拉契亚山是由那些原来堆积在一个沉降槽地内的一套巨厚浅海相积物变形升高而成的。”后来（1873年）J.D.丹纳将这种沉积槽称为geosgncline，中文译为地槽。现代一般认为：地槽是地壳上具有强烈活动的狭长地带，早期强烈差异下降接受巨厚沉积，后期强烈褶皱上升形成的巨大山系的“构造单元”。,2.地槽的发展过程强烈差异下降阶段认为是地幔物质受热膨胀阶段，地壳被扩张变薄，并出现断裂，在重力作用下沉降。在这个阶段，下降幅度很大，下降速度也很快，由于海侵不断扩大，从而接受了从邻区搬运
18、来的大量沉积物，沉积厚度可达几千米至1-2万米。但是在地槽的不同部分，下降幅度和速度有很大的差异性，同时地壳的断裂伴随岩浆喷发和侵入。,强烈褶皱上升阶段通常认为是地幔接近地表热量散失，并开始收缩，使原来的地槽区在水平挤压作用下，强烈抬升，海水面积不断缩小，海相沉积发生中断。原来沉积的岩石发生大规模褶皱和断裂运动，同时岩浆也大规模侵入，形成以酸性岩浆岩为主的岩基及各种岩脉。广大地区的岩层也发生了强烈的区域变质作用和成矿作用。最后，海水完全退去，岩层褶皱成山脉，地壳活动逐渐稳定，在长期的外力作用下，被剥蚀夷平成地台。,3.地槽的主要特征巨厚的沉积建造强烈的构造变动和频繁的岩浆活动，表现为大规模的褶
19、皱和断裂显著的区域变质作用地壳大幅度拗陷及上覆巨厚岩层的形成，会使岩层受到地下高温高压的影响，引起区域变质作用的发生。同时岩浆活动也会使固岩发生热液变质，构造运动引起动力变质，形成各种变质岩。矿产资源丰富在巨厚的沉积岩中，可形成如煤、石油等有机岩石。石灰岩是重要的建筑材料。岩浆活动形成的各种岩浆中含有多种金属矿藏。,（三）地台（Platporm）1.地台的概念由地槽发展而来的，具有两层结构的相对稳定的构造单元称为地台。地台是由地槽发展而来的，当地槽隆起后，地壳活动逐渐停息，在外力作用下，地势逐渐降低，低洼处出现陆相沉积物。这种构造单元叫地台。2.地台的主要特征具有两层结构即地台的下部为岩层经过
20、褶皱并发生变质的古老岩层，称为“褶皱基底”。有些地方地势比较低洼，形成产状大致水平的陆相或湖泊沉积岩层，称之为“盖层”，在褶皱基底和陆相沉积岩层之间有一个角度不整合面。,在地势比较高的地方，长期接受风化剥蚀，而没有沉积陆相和湖相沉积物，或陆相沉积物被剥蚀，下部古老的褶皱基底露出地表，这种结构单元称为地盾。它不具有双层结构，只有一层古老变质者。构造变动和岩浆活动很微弱 地台的地貌表现比较开阔平坦，陆相沉积岩的产状多为水平状。变质作用不明显 由于地台的升降幅度小，构造运动和岩浆活动微弱，故盖层变质不太显著，很少出现区域变质现象。矿产资源丰富 在盖层中有比较丰富的煤、石油、铁和铝土等，但有色金属矿藏
21、带不多。,三 地质力学学说,地质力学是我国著名的地质学家李四光从20年代开始，逐步总结创起来的，这个学说观点新颖，解释了许多学说不能解释的地质构造现象，在国内外产生了广泛深刻的影响，也在我国国民经济建设中起到了积极的作用。（一）基本观点1.全球地质构造的展布不是杂乱无章的，而具有一定的方向和方位。2.地壳运动的主要方式是水平运动。3.地壳运动的驱动力是地球自转速度的变化，并提出了自动调节地球自转速度的“大陆东阀”假说。,（二）构造体系简介1.定义：李四光曾给构造体系下过定义：“是许多不同形态、不同性质、不同等级和不同序次，但是都有成生联系的各项结构要素组成的构造带以及它们之间所夹的岩块或地块组
22、合而成的总体。”2.构造体的基本类型 根据构造体系的受力性质和空间延伸方向，可以分为三大构造体系。纬向构造体系的特点：纬向构造体系是指主体走向大致沿纬线方向延伸的巨型交杂构造体系。A.是在南北力挤压作用下形成的压性褶皱带,B.在地貌上表现为巨大的东西向延伸的山脉C.纬向构造带的纬度间隔大致是8-10o，很有规律。例如:阴山天山构造带（40o30-42o30N）秦岭昆仑构造带（32o30-34o30N）南岭构造带（24o-25o30N）海南岛构造带（18o-20oN）,3.经向构造体系是指主要走向大致沿经线方向 延伸的规模不同的构造体系。它具有以下几个特点：A.可以由张性也可以由压性的东西向地应
23、力形成。如果是压性的，则形成南北延伸的挤压褶皱带,我国西南的横断山脉、南北美洲西部边缘的落基山脉和安第斯山脉等。如果是张性的则形成南北延伸的张裂带,东非大裂谷南北延伸长达6500公里。B.在地貌上表现为南北向巨大山系和裂谷。,扭动构造体系A.含义：受某种扭动力的作用所形成的，主要反映区域性构造运动的构造体系。地壳的物质组成是不均一的，有些地方的岩石较硬，对外力的抵抗作用较强，而有些地方的岩石较软，对外力的抵抗作用较弱。因此往往导致南北向和东西向作用力的大小和方向发生扭动性变化。使构造体系并不沿纬线或经线方向延伸，出现各种各样的偏离纬线和经线的构造体系。这种构造体系是自然界是大量出现的。,B.主
24、要类型扭动构造的类型多种多样。有多字型构造、山字型构造、入字型构造、棋盘格式构造、帚状构造、涡软状构造、莲花状构造、S型构造、多字型构造等等。其中最主要的类型是多字形构造、山字形和帚状构造（三）地壳运动的驱动力 李四光根据大量的野外观察分析，地壳运动主要以水平运动为主，垂直运动是水平运动派生出来的运动。李四光先生提出，地壳运动的发生归根结底是由于地球自转速度的变化。,我们简单地讨论了关于大地构造的几种假说，这三个假说的基本观点是不同的，是矛盾，但是它们之间有一些内部的联系，只是对同一事物从不同角度解释而言。另外，这三种假说各有优缺点，都能解释一些地质现象，但都又不能完全解释，可以相信随着科学技术的发展，特别是地球科学的发展，大地构造之谜最终要被人类揭示。,世界地震分布与板块构造的关系,图中的红点为19621967年全球浅源与深源地震的震中位置，其他时期的震中位置与此相似,地幔对流与板块运动（Strahler),板块构造学说认为，板块运动的驱动力来自于地幔，是由地幔对流驱动的。由于地幔受热不均匀，在受热强烈、温度比较高的地方，地幔物质上涌，上涌的物质受到岩石圈的阻挡，在岩石圈底下向两侧运移，到温度较低的地方下沉，形成一个完整的地幔对流旋回。在对流上升的地方，导致板块分离和新的洋壳的形成，而在对流下沉的地方，导致板块的俯冲和板块的消亡。,
