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原创 大地构造学基础理论提要(连载五)

  • yuanzi16
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  • 2018-06-29 15:18:30

第五章 板块构造

一、基本原理

1、岩石圈和软流圈

固体地球外层在垂向上可划分为物理性质完全不同的两个圈层,即:上部的刚性岩石圈和下垫的塑性软流圈。

2、岩石圈板块及其边界

岩石圈在侧向上可划分为由不同类型活动边界分隔的若干大小不同的岩石圈板块,板块边界有三种类型:离散扩张型、俯冲汇聚型和平移转换型。

3、岩石圈板块运动模式

岩石圈板块横跨地球表面作大规模水平运动,可用欧拉几何定律描绘为一种球面上的绕轴旋转运动。

4、地幔物质对流

岩石圈板块运动的驱动力来自地球内部,最可能是地幔中的物质对流。

二、板块划分

1、板块相对运动方式

板块之间有三种相对运动方式:

⑴、在地貌上表现为海沟、岛弧、褶皱山脉等。

⑵、在地貌上表现为裂谷、洋中脊等。

⑶、运动方式类似地表的走向滑移断层。

2、划分原则

岩石圈的结构特征;不同类型板块边界;地震带。

3、板块的划分

欧亚板块、非洲板块、澳大利亚—印度板块、南极板块、菲律宾板块、太平洋板块、北美洲板块、南美洲板块、加勒比海板块、可可板块。

三、板块边界类型及其基本特征

1、离散型板块边界

、大陆裂谷

陆内、陆间裂谷:东非裂谷、红海裂谷。

、大洋中脊

板块沿着洋中脊离散并相背运动;高温的地幔物质从地幔深部上涌充填板块运动留下的空隙,部分物质喷发到地表形成玄武岩,从而板块的后缘出现新生的岩石圈。

2、汇聚型板块边界

、俯冲型边界

①、洋—洋俯冲

②、洋—陆俯冲

、碰撞型边界——板块缝合带

古老的大洋板块消亡后,原来位于大洋板块两侧的板块愈合起来;古俯冲带在地表的出露线称为缝合带或地缝合线。

、三种会聚板块边缘

洋—洋俯冲(秘鲁—智利海沟);

洋—陆俯冲(日本海沟);

陆—陆碰撞(喜马拉雅山、西藏高原)。

3、转换型板块边界

转换型边界位于相邻板块相互错动的地方,沿转换断层发育,在边界处既没有物质的增生,也没有物质的消减。

四、板块运动

1、板块刚性的证据

板块能长距离传递应力、变形集中在边界;地震波;大西洋两岸长途漂移后的完美拼贴。

2、欧勒定律

1776年,瑞士科学家欧勒(L.Euler)指出:一个刚体沿着半径不变的球面的运动,必定是环绕通过球心的轴的旋转运动。在球体表面,任何一点的移动都不是沿着直线,而是沿着弧线;如果这种运动表现为复杂的曲线形式,它的移动轨迹将由许多圆弧小段所组成。

⑴、由围绕一条虚拟轴旋转来描述

⑵、洋脊段在经线上通过该轴极点

⑶、转换断层在相对该轴的纬线上

⑷、扩张量和扩张速率在赤道上最大,在极点处为零

3、求旋转极的方法

板块上各点的运动轨迹标出了欧勒纬线(它们是同轴圆弧);沿球面作这些纬线的垂线,即可得出欧勒径向;欧勒经线的交点就是旋转极的位置。

此外,还可以利用震源机制得出的滑动向量求旋转极。

4、求旋转角速度的方法

运动的另一参数就是旋转角速度。它可以根据线速度换算出来。只要已知板块上任何一点的线速度值,同时求出该点的欧勒纬度,便可以用下式求旋转角速度:

        ?=V/(R· cos? · 0 .01745)

式中:

?为角速度(单位:度/年);

V是线速度(厘米/年);

R是地球半径;

?为欧勒纬度;

0.01745是由角度换算成弧长的系数。

5、板块的三联点

三个相邻板块的裂解点或汇聚点,是球面上的板块边界开始或终止的端点。

板块边界的类型有3种:洋中脊的生长边界(A),海沟-岛弧俯冲或大陆碰撞的消亡边界(C)和转换断层的守恒型边界(T)。所以,三联点就是由3个板块的任意3种类型的边界的交汇而成的。其组合方式在理论上有10种可能的类型,即:AAACCCTTTAACAATCCTCCATTATTCACT,其中7种较为常见。

五、威尔逊旋回

威尔逊旋回(WilsonCycle),是指大陆岩石圈在水平方向上的彼此分离与拼合运动的一次全过程。即:大陆岩石圈由崩裂开始、以裂谷为生长中心的雏形洋区渐次形成洋中脊、扩散出现洋盆进而成为大洋盆,而后大洋岩石圈向两侧的大陆岩石圈下俯冲(见俯冲作用)、消亡,洋壳进入地幔而重熔,从而洋盆缩小;或发生大陆渐次接近、碰撞,出现造山带,遂拼合成陆的过程。它于1974年由J.F.杜威和K.C.A.伯克提出。为纪念加拿大地质学家J.T.威尔逊而命名。

1、胚胎期

在陆壳基础上因拉张开裂形成大陆裂谷,当尚未形成海洋环境。如现代的东非裂谷。

2、幼年期

陆壳继续开裂,开始出现狭窄的海湾,局部已经出现洋壳。如:红海、亚丁湾。

3、成年期

由于大洋中脊向两侧不断增生,海洋边缘未出现俯冲、消减现象,所以大洋迅速扩张。如大西洋。

4衰退期

大洋中脊虽然继续扩张增生,但大洋边缘一侧或两侧出现强烈的俯冲、消减作用,海洋总面积渐趋减小。如太平洋。

5、终了期

随着洋壳海域的缩小,终于导致两侧陆壳地块相互逼近,其间仅存残留小型洋壳盆地。如地中海。

6、遗痕(缝合线)

海洋消失,大陆相碰,使大陆边缘原有的沉积物强烈变形隆起成山。如喜马拉雅山,阿尔卑斯山脉。


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