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第三节 大地构造学说 第三节 大地构造学说
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★大地构造学说 大地构造学说(即地壳运动学说): 主要是研究地质构造的分布规律,地壳 运动发生的时间、运动方式和规模,以
及地壳运动的起因和动力来源。 到目前为止,还没有一个学说能全 面完整地解释上述问题,为比较多人接 受的是板块构造学说。
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一、板块构造学说 ◆板块构造学说是在20世纪60年代 末兴起的,是在大陆漂移、海底扩 张学说的基础上,综合了大洋和大
陆的地质研究资料发展而来,所以 又称为 “ 全球构造理论 ” ,是当今 最盛行的大地构造学说。
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(一)大陆漂移说 1、大陆漂移说的起源 1912年,德国学者魏格纳 (A . Wegener)提出了 “ 大陆漂移说 ” 。
1880~1930
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2、大陆漂移说的主要观点 在大约 2.5 亿年前的石炭纪后期,地 此后,受地球自转离心力和潮汐力的 球上所有的大陆曾经连结在一起,构成一
个统一的大陆(称为泛大陆),围绕它的 是一片广阔的海洋(称为泛大洋)。 此后,受地球自转离心力和潮汐力的 作用,从中生代开始,泛大陆逐渐破裂、 分离,由硅铝层组成的、较轻的陆壳在较 重的硅镁层洋壳之上漂移,直至形成今天 的海陆分布格局。大西洋、印度洋、北冰 洋是在大陆漂移过程中形成的,而太平洋 则是泛大洋的残余。
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3、大陆漂移说的主要论据 ①大陆轮廓相吻合:如大西洋两岸的南 美洲和非洲轮廓可以很好地拼合在一起; ②地质构造的连续性:如非洲南部的开
普山脉可与南美的布宜诺斯艾利斯山脉 连接,北美与西北欧的加里东褶皱带和 海西褶皱带完全可沿走向相接; ③古生物群、古气候的分布:如南美、 非洲、南极、澳洲、中国、印度等地在 古生代的生物群都很相似,同样有石炭 二叠纪冰川遗迹分布,但中生代后则明 显不同。
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4、大陆漂移说的致命缺陷 ①大陆能漂浮吗? 花岗岩的熔点比玄武岩低,如果地温 高至玄武岩岩层熔化并容许大陆漂移的程
度,而花岗岩却依然保持固态浮于其上, 这是违反物理定律的; ②大陆能漂移吗? 即驱动机制问题。魏格纳认为地球自 转的离心力使大陆由高纬度向赤道方向移 动,潮汐力同时使其向西漂移;但计算结 果证明,其驱动力比所需要的小了好几个 数量级,根本不可能推动大陆漂移。
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5、大陆漂移说的复活 岩浆在冷却成岩过程中,含铁矿物在 某个温度值开始获得磁性,该温度值称为 居里点;如磁铁矿的居里点为 600 ℃ ;
磁性矿物获得磁性时,会按当时的地 磁场定向,并在岩石中将其磁性方位保存 下来,称之为天然剩磁(NRM); 用精密仪器测定岩石中天然剩磁的方 向和强度,就可以知道岩石形成时的地磁 南极、北极的地理座标位置。这就是古地 磁学的研究内容。
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◆二十世纪五十年代 古地磁学研究成果 ①在同一大陆中,不同地质年代的磁极位置 不同,其连线呈一平滑曲线,称为古地磁极 游移轨迹;
②在不同大陆中,同一年代的岩石磁极位置 也不同,即每一块大陆都有一条地磁极游移 轨迹,并最终都交汇于现今的磁极位置; ③结论:由于地磁极不可能远离地球的转轴 (或地理极)作大范围的迁移,上述①、② 测定的结果只能说明大陆曾经发生过漂移。
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(二)海底扩张说
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2、海底扩张说的论证 ①洋中脊与热异常; ②盖奥特(Guyot)的成因; ③洋脊磁异常条带的分布; ④洋底岩石和沉积物的年代;
⑤震中的空间分布形式。
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(三)板块构造学说
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1、板块构造学说的基本论点
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2、板块边界的基本类型 ①扩张型板块边界: 在大洋中为洋中脊,在大陆上为 裂谷带;边界两侧板块受拉张作用而 相背分离运动,地幔物质裂谷上涌,
造成大规模的岩浆侵入和喷出或形成 新洋底。 这种板块边界是岩石圈重要的张 裂带、岩浆带和地震带。
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②汇聚型板块边界
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③平错型板块边界 这种边界一般分布在大洋中,边界两 侧板块发生相互剪切、水平错动。 在海洋探测时,发现大洋中脊被一系
列垂直洋脊走向的横断层所切断;这些横 断层不是一般的平移断层,而是一面向两 侧分裂,一面发生水平错动,威尔逊称之 为转换断层。 它与平移断层的不同点,在于断层两 侧在洋脊之间的位移是相互错动,而在洋 脊外侧的位移都是同一方向的。
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3、板块的划分 1968年,法国地质学家勒比雄将全球岩 石圈划分为六大板块,即太平洋板块、亚欧 板块、印度洋板块(包括澳大利亚)、非洲
板块、美洲板块和南极洲板块。只有太平洋 板块几乎全是海洋,其余五个既包括大块陆 地,又包括大片海洋。 板块的划分不受陆地和海洋的限制,只 根据板块边界而划分。随着研究的深入,板 块的划分越来越细,板块数量越来越多。
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二、地槽-地台学说简介 地槽-地台学说,即传统的大地构造 学说。它在19世纪中期以来研究大陆型地 壳构造而逐渐建立起来,是板块构造学说
诞生前占主导地位的地壳运动学说。 1、基本观点: 地壳运动形式以垂直运动 为主,水平运动是次要的;地壳运动的驱 动力来自地球内部物质的重力分异,物质 受热变轻上涌造成地表上升隆起,物质冷 却变重下沉造成地表下降凹陷。地球上的 海陆变迁和地质构造就是由地壳这样的升 降运动所造成。
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2、构造单元 该学说把地壳分为地槽、地台和过渡区等; ◆地槽:是地壳上强烈活动的构造单元,多 呈狭长带状,构造变动和岩浆活动频繁而强
烈,沉积巨厚。地槽的发育,一般经过强烈 下降——强烈上升两个阶段,地球上几乎所 有的高大山脉皆由地槽褶皱上升而成; ◆地台:是地壳上相对稳定的构造单元,多 呈较平坦的巨大地块,以大面积的缓慢升降 运动为主。地台由地槽上升后转化而成,具 有两层结构,下为褶皱基底,上为沉积盖层。
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3、致命缺陷 地壳运动方向错误(垂直为主), 驱动力解释不清,分布解释不清 (为什么这里是地槽,那里是地 台等等),缺乏海洋方面资料支
持等等。地槽、地台已沦为地质 构造名词而不是大地构造学说了。
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结束
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泛大洋 联合古陆 (泛大陆) 二叠纪
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劳亚古陆 古太平洋 特提斯洋 冈瓦纳古陆 三叠纪
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北美 亚欧 非洲 南美 印度 澳洲 南极 侏罗纪
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北美 亚欧 非洲 印度 南美 澳洲 南极 白垩纪
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现在
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南美洲和非洲的轮廓 非洲 南美
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古生物 非洲 南美
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晚石炭纪 华北 华南 石炭纪大冰期
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地球磁场
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地理北极 磁北极 地极与磁极 地理南极 磁南极
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印度德干高原火山熔岩 古地磁纬度随时间变化曲线
N20° N10° 2 cm/a 赤道 0° S10° 16 cm/a S20° S30° S40° S50° 0.7 cm/a S60° 180 150 100 50 0 Ma 印度德干高原火山熔岩 古地磁纬度随时间变化曲线 印度德干高原
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非洲和南美的极移曲线
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北美和欧洲的极移曲线
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各大陆的极移曲线中生代后分散
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大洋中脊 纵贯世界各大洋的海底山系,其长达80000 km,高出深海平原 2~3 km, 距海平面 2~3km,宽约1000km,其 中央裂谷宽几十公里;由枕状、深海 拉斑玄武岩构成。
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大洋中脊的地形
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深海拉斑玄武岩 在深海洋脊,来自60~90km深处的 玄武岩浆,约以1.5×1010t/a 的 速率涌出,形成拉斑玄武岩。其特
征是K2O含量较低,CaO含量较高, SiO2不饱和,含橄榄石和霞石等, 称为深海拉斑玄武岩。
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深潜器洋底考察
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洋底黑烟囱 至2005年,已在世界各大洋发现 150多处,最大喷高达1400多米。
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洋底黑烟囱,400 ℃ 高温 洋底黑烟囱 400 ℃ 高温 在洋中 脊处, 发现正 的热异 常值, 而在海 沟处则 为负的 热异常 值。
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海底平顶火山(Guyot)
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磁异常带对称于洋脊 分布,年龄由新到老 正向条带 反向条带
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Glomar Challenger, 1968年3月首航
海洋钻探船 “ 格洛玛 · 挑战者 ” 号 Glomar Challenger, 1968年3月首航
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钻探
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海洋沉积物年龄 1.37~1.95亿年
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毕乌夫带 海洋 陆地 毕 乌 夫 带
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扩张型板块边界 洋中脊 裂谷带
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东非大裂谷 坦噶尼喀湖 ( 6500km )中段
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大裂谷1 大裂谷的象群
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大裂谷的角马群 大裂谷2
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大裂谷的长颈鹿 大裂谷3
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大裂谷的斑马群 大裂谷4
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死海的盐 海拔 -416 m 面积 1050 km2
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死海泥
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山弧︱海沟系
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岛弧—海沟系 马里亚纳群岛 马里亚纳海沟 11034 m
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马里亚纳海沟地形
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山弧-地缝合线系 山弧-地缝合线系1 喜马拉雅山
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山弧-地缝合线系 山弧-地缝合线系2 珠穆朗玛峰, m
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山弧-地缝合线系3 山弧-地缝合线系 阿尔卑斯山
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山弧-地缝合线系 山弧-地缝合线系4 阿尔卑斯山长1200km,主峰勃朗峰4807m。
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平错型板块边界 转 换 断 层
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圣安德烈斯断层 圣安德烈斯断层 三藩市 ● ● 洛杉矶
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全球六大板块 扩张型板块边界 汇聚型板块边界 平错型板块边界 ② ⑤ ② ④ ③ ③ ① ⑤ ⑥ ⑥
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固定的 “ 热点 ”
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