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大地构造学与中国区域地质

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大地构造学与中国区域地质大地构造学与中国区域地质第一章绪论一、大地构造学与区域大地构造学的性质起初,大地构造学主要探讨局部区域地壳岩石圈形成、发展演化的地质学分支,诸如褶皱带、大陆裂谷、地台的形成演化,故称区域地质学。它不同于狭义构造地质学,而是以构造运动、地层古生物、岩浆活动、变质作用、成矿作用、海进海退研究为基础的一门综合性学科。现代大地构造研究以全球岩石圈为对象,同时利用当代科技成果,其研究深度不仅局限于岩石圈,而且深入到了上地幔,因此大地构造学又称为全球构造学。大地构造学是一门研究全球岩石圈形成、发展的综合性学科。区域大地构造学是...

大地构造学与中国区域地质
大地构造学与中国区域地质第一章绪论一、大地构造学与区域大地构造学的性质起初,大地构造学主要探讨局部区域地壳岩石圈形成、发展演化的地质学分支,诸如褶皱带、大陆裂谷、地台的形成演化,故称区域地质学。它不同于狭义构造地质学,而是以构造运动、地层古生物、岩浆活动、变质作用、成矿作用、海进海退研究为基础的一门综合性学科。现代大地构造研究以全球岩石圈为对象,同时利用当代科技成果,其研究深度不仅局限于岩石圈,而且深入到了上地幔,因此大地构造学又称为全球构造学。大地构造学是一门研究全球岩石圈形成、发展的综合性学科。区域大地构造学是应用大地构造理论进行区域地质特征总结、区域地壳岩石圈发生发展规律研究的地质学分支。因此区域大地构造学不仅工作范围局限,而且侧重于实际资料的综合分析。大地构造学侧重于理论分析与建立,具有探索性。大地构造学与区域大地构造学是两个密不可分的学科。首先,区域大地构造学的研究需要先进大地构造理论的指导,第二,大地构造学需要区域构造的研究成果。只有找出地球岩石圈不同区域的共性与差别,才能将岩石圈各部分有机地联系起来,最终分析其形成发展的规律性,建立全球岩石圈构造运动和演化的模式。因此区域大地构造的研究是大地构造研究的基础环节。二、中国区域大地构造学的内容(一)阐述中国区域岩石圈的组成和结构特征具体包括区域地层、构造、岩浆岩、变质岩、矿产等几乎所有地质领域的研究。因此在区域大地构造研究中要综合分析某一区域各种地质、地球物理、地球化学等方面的资料,以查明区域岩石圈物质组成和结构特征。(二)进行区域构造发展阶段的分析在区域资料分析基础上,从时间上把各种地质作用联系起来,形成区域动态构造演化序列,并利用古生物、同位素资料与大区域或全球构造演化阶段进行对比。只有这样才能历史地分析区域岩石圈在地质历史中组成、结构及各种地质作用的演变与作用过程。(三)对比分析,进行区域差异性分析区域地质特征的差异性为地球岩石圈演化提供了基本动力。同时岩石圈的差异也是成矿差异的根本原因,不同的岩石圈结构与演化将产生不同的矿产类型和分布规律。(四)根据我国区域大地构造的具体特征,总结我国区域大地构造基本特征,并进一步探索中国大地构造的发生发展规律和地球动力。(五)总结我国大地构造发展。认识中国沉积盆地的原型及地质发展史。分析盆地成藏条件与油气分布规律,指导油气勘探与部署。二、中国区域大地构造学研究意义1.理论意义:从时间与空间上进行中国区域地质的分析,将对中国区域地质有了历史阶段的认识和单元的划分。同时在丰富的地质资料基础上可以与全球构造演化规律进行对比,把它置于更高的角度来分析其形成演化规律和动力学来源。2.为成矿规律研究奠定了基础,对在时间上和空间上进行矿产预测具有重要的实践意义。大地构造学当前的主要任务:全球及大陆动力学研究;为矿产资源、地质灾害和环境评价建立动力学模型。人类离不开资源,而各种资源都赋存在一定的地球动力学背景下。如:可燃性有机矿产,无论海相或陆相,都赋存在稳定下沉的盆地中—以克拉通地块为基底,这才能保证稳定下沉;生气生油高峰---T3开始,造山作用在T2末结束,造山作用后的环境,有利于油气的转化与保存。三、中国区域大地构造学研究方法(一)历史一构造分析法岩石圈的组成和结构是物质运动在一定阶段的表现形式,它们处在不断的运动、变化和发展的过程中,因此从历史发展的观点来分析岩石圈组成和结构就是研究大地构造的基本方法,即历史-构造分析法或称地质历史分析法。地层分析为基础(时间),构造运动为主导。演化过程中,各种地质作用为一整体。以各种地质、地球物理、地球化学资料为基础,按地史发展的顺序,探讨不同阶段大地构造发展的特点,着重研究和比较地壳、地幔和各部分构造的发生、发展和转化,找出它们之间的共同性、差异性、阐明它们的运动规律。岩石圈的组成和结构主要包括岩石建造的成分、性质、类型分布及其在地壳、地幔运动中—随若时间和空间的演化所表现出来的各种产状、形态的变化。1.沉积特征分析——沉积建造类型和建造系列,岩相—古地理、海侵海退、岩层间接触关系、厚度、古气候、生物地理分区等,从而研究各地质时期沉积区和剥蚀区的分布,各地区之间的构造分异,以及历史上出现过的大陆大规模分裂和碰撞,大洋的扩张和消亡。2.岩浆活动分析——岩浆活动出现的时间,岩浆岩岩性、产状、活动方式、活动规模、岩石系列顺序等,以了解岩浆活动在时间上和空间上的变化,它与构造运动的关系,并再造消失的海洋,确定不同性质的大陆边缘和大陆裂谷带。地质建造(geologicalformation)泛指在地壳发展的某一阶段,在特定的大地构造条件下所形成的具有成因联系的一套岩石共生组合。地质建造的区分和识别,为确定某一地区地壳演化和发展过程提供重要依据。按岩石成因类型地质建造可分为:沉积建造、岩浆建造和变质建造等三大类;每一大类又可以做进一步划分,如沉积建造可分为碳酸盐岩建造、含煤建造、复理石建造、磨拉石建造等等。按大地构造类型则可区分为:地槽型建造、地台型建造等。由于地质建造反映特定的地质环境,有很重要的实用意义。3.构造变动分析——根据地层之间的关系确定各时期构造运动的性质和时间,从构造形态组合特点分析构造运动的强度及当时的动力条件,从变形带分布、走向等方面分析大陆碰撞带的位置、碰撞时间。4.变质作用分析——根据变质岩的岩性、分布、时代确定变质岩类型、强度及其形成的构造意义,重塑大陆边缘性质、造山带分布以及地缝合线位置。5.成矿作用分析——结合矿产类型、空间分布和成矿时代,研究各种矿产成矿与地质构造之间的关系。指出成矿大地构造条件和找矿方向。6.地球物理分析——通过深部地震测深、大地电磁测深、重力、磁力法了解地壳深部物质组成的特征及其结构。古地磁分析对重建古大陆位置、了解古大陆大规模的水平运动无疑是十分重要的。岩石同位素年龄测定对研究寒武纪以前地壳演化历史也是必不可少的。三、中国区域大地构造学研究方法(二)将今论古法用现代地壳上所见的各种地质构造类型和各种地质作用,与地史上保存下来的各物质记录相比较,以找出与这些物质记录相应的构造类型,并确定地质历史上这些地壳构造类型演变的规律,此即历史比较法或是将今论古的方法。地球是不断演化的,现代地壳上的各种构造类型不是地质时期出现过和各种地壳构造类型的简单重复,不能不加区别地比较。一般来说,中生代以来的情况与现代大体相似,古生代与现代差别较大,前寒武纪特别是前寒武纪早期的状况很难加以比较,那时的地壳和地幔刚开始分异,地球的热力、动力可能与现代完全不同。(三)构造类比法区域大地构造研究中将根据不同地区地质构造及其发展历史的差别,划分出不同级别、不同性质的构造单位。由于地壳发展不平衡,各种地质作用千差万别,各地区之间的差异是绝对的,但是不能把所有地区都划成各不相同的构造单位,要把千差万别的各种地质的、地球物理的和地球化学的资料加以综合分析,找出在其同一尺度上相同的本质,划分出不同级别的、不同类型的构造单位,这里就需要运用构造类比法。共性寓于个性,在研究区域大地构造中,需要通过性质相同的大地构造单位之间和性质不同的大地构造单位之间两个方面的对比,找出其本质的差别和非本质的差别以找到划分大地构造单位的合理 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,井从中探索构造演化的基本特征。四、中国区域大地构造研究简史我国近代的区域地质调查是以19世纪中叶开始的,美国庞培勒(R.Pumpelly)、维理士(B.willis)、德国李希霍芬(FVRichthofen)等都曾对我国的地质构造进行初步研究.他们虽然做了一些有益的工作.但所掌握的资料比较贫乏,所作的有些结论今天看来是片面甚至是错误的。四、中国区域大地构造研究简史1912年我国的地质调查机构创建1924—1929年相继编出三幅1:100万地质图1939年李四光教授出版专著《中国地质》1945年黄汲清发表《中国主要地质构造单位》1949年又继续出了另外十四幅1:100万地质图。与此同时还编辑了全国1:300万地质图,于1952年出版。四、中国区域大地构造研究简史在50年代,大兴安岭、南岭、秦岭、新疆等地区的1:20万综合地质测量,矿产普查以及全国主要盆地的石油地质工作,使我国积累了丰富的资料.并对这些地区的大地构造发展和成矿规律有了系统的认识。50年代末和60年代初编制出各种大地构造图,在探索中国大地构造发展规律中,提出不同的大地构造理论,逐步形成了不同学术思想不同风格的大地构造学派。四、中国区域大地构造研究简史70年代后期,我国区域地质调查、矿产普查、地震地质、地球物理探测、遥感地质、深井钻探、海洋地质都得到蓬勃的发展,大大扩展了研究领域,为大地构造研究提供先进的技术方法和多方面的资料。地质力学派、历史构造学派和板块构造学派的分立。1978年召开了第二届全国构造地质学术会议。马杏恒等(1979,1981)在前寒武纪和重力构造两个方面,对中国大地构造进行了探索,取得了可喜的成果。李春昱、王鸿祯、郭令智等以板块构造学说为指导来研究中国大地构造。随着石油勘探的深入发展,70年代末,以朱夏为代表的石油勘探家从中国沉积盆地的独特特征出发,形成我国石油勘探中区域大地构造研究的新风格。五、中国石油勘探中的区域大地构造研究动向自80年代以来,形成了两大派:1.以朱夏为代表的双体制盆地理论,它将盆地的形成分为两个地球动力学体制。2.以张恺、罗志立为代表,他们认为自古生代以来岩石圈都是以板块形式进行运动的,故盆地是单一体制的产物。五、中国石油勘探中的区域大地构造研究动向自80年代以来,由于“地体”构造理论和陆内板块构造的提出对造山带形成演化形式的看法有了新的认识,这样必将导致人们对大陆边缘发展的新思维。同样板内以往都认为是稳定地区、那里的盆地也应是长期沉降的产物,板片构造的提出对此也是一个挑战。盆地的分布经过几代人的努力已基本查明。然而所有分类都不能十分理想地将盆地的动力学成因给予满意的解释,板块构造似乎最接近这样的解释,但仍然存在着不少疑点,所以关于盆地动力学探讨是今后石油勘探中区域大地构造研究领域十分重要的识 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 。第二节板块构造学基本理论一、大陆漂移与古地磁二、海底磁异常与海底扩张三、板块构造学说四、板块运动的驱动机制板块构造学说是在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。(一)大陆漂移说的主要观点与证据·1620,培根(Bacon,F)就发现大西洋两岸海岸线的相似性。·1858,斯奈德(Snide,A)根据欧洲、北美石炭系煤层中植物化石的相似性,首次提出大西样两岸大陆能够拼合、所有大陆过去曾经是单一陆块的设想,并绘制了大西洋周围大陆的复原图。·1880,惠兹坦因(Wettstein)提出,大陆由于太阳对地球的潮汐引力而向西漂移。(一)大陆漂移说的主要观点与证据·19世纪末,休斯根据南半球各大陆地质岩层的近似,将它们拟合为一个革一的大队称为冈瓦纳大陆。·1908,泰勒(Tayler,F.B)认为大陆块的相对移动是使岩石挤压造成现代州女和见链的原因。·1911,贝克(Bakef,H.B)把各大洲所合成一个大陆使近代山链成为从一个大陆到另一个大陆的连续构造。·尽管大陆漂移的思想早有萌芽,但是第一个全面、系统地论述大陆漂移假说的是魏格纳。一、大陆漂移与古地磁(一)大陆漂移说的主要观点与证据1912年魏格纳系统提出大陆漂移说,认为古生代后期,全球只有一块大陆(泛大陆),周围是广阔的海洋(泛大洋)。受地球自转离心力和潮汐力的作用,从中生代开始,这个大陆开始分裂、漂移,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,一直发展到现今的海陆分布格局。大西洋、印度洋就是泛大陆分裂、漂移过程中形成的。而太平洋则是泛大洋收缩的残余。大陆在向赤道和向西漂移的过程中,前缘受到挤压并褶皱形成山脉,后缘由于硅镁层的粘结、拖曳作用而脱落下来的小陆战形成岛弧、岛屿和浅滩,并使格陵兰、南美洲等陆块的尖端向东弯曲。①大陆轮廓相吻合:魏格纳先是从大西洋两岸的相似性得到启发,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(北美洲纽芬兰一带的褶皱山系与西北欧斯堪的纳维亚半岛上的褶皱山系遥相呼应,同属古生代加里东期褶皱带;美国阿巴拉契亚山海西褶皱带,其东北端没入大西洋,而后在英国西南部和中欧一带又重复出现)。③古生物群的分布: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,但中生代后则明显不同。在目前远隔重洋的大陆之间,古生物都有亲缘关系。爬行类的水龙兽类和迷齿类动物群既见于巴西石炭—二叠系的淡水湖相地层中,也出现于南非、南极洲和印度的石炭—二叠系的同类地层中。又如舌羊齿植物化石广布于澳大利亚、印度、南美、非洲等南方诸大陆的晚古生代地层中。④古气候:古气候资料与地球现代气候分布很不协调。靠近北极的斯匹茨卑尔根群岛等地区,发现有C—K的热带植物化石和古近纪的温带植物化石。南美、非洲、印度、澳大利亚和南极洲等地区发现广泛分布的石炭二叠纪冰川堆积物。按照冰川遗迹判断,属大陆冰川。但上述地区除南美洲和南极洲外,目前都处于热带或温带地区。这标志着当时曾联合为一个统一的“冈瓦纳大陆”并处于南极附近,后来才分裂并漂移开。这样则可以很好地解释上述现象。冰川分布的总面积也正好与极区面积相近。魏格纳推断,联合古陆是从侏罗纪开始分裂的。这一结论已为后来古地磁研究所证实。他注意到,陆台和洋盆之间存在显著的高差(约差5km),他认为这是由于陆壳和洋壳物质的根本差别而引起的。这一见解已为当今深部地震和洋底取样所证实。生物变异的研究也为大陆漂移提供了证据。物种的繁衍和绝灭与大陆离聚有密切关系。大陆分裂和漂移,会使特殊的生态环境区域增加从而使生物在分裂的各个大陆上进化成不同的生物群,增加物种的多样性;大陆聚合,使被此不同的生态环境区域减少,生物群落生存竞争也会导致某些生物群的灭绝,从而引起物种减少。爬行动物和哺乳动物的研究成果,同样说明这个问题。爬行动物自二叠纪后期开始兴盛至白垩纪末,持续时间约2亿年之久,只有20个目。哺乳动物从新生代初兴盛起来,至今仅0.65亿年,却有30个目。瓦伦丁和穆尔斯(1972)等认为生物种类的多少是与大陆数目的多少相对应的。在爬行动物统治时代,有两个超级大陆:冈瓦纳大陆和劳亚大陆;而在哺乳动物开始代替爬行动物兴盛起来后,两个超级大陆逐渐分弘大陆数日逐渐增多,生物变异逐渐加快。关于大陆漂移的驱动力,魏格纳等提出了与地球自转有关的两种力;即向西漂移力和指向赤道的离极力。前者是由于日月对地球引力所产生,后者是由于地球自转的离极力所引起。地球磁场热剩余磁性(TRM):岩浆冷却成岩的过程中,其中的含铁矿物在温度低于居里点(一般为400—580℃,最高不超过800℃)被磁化并保存于岩石之中,称为热剩余磁性。强度较大,较稳定。如磁铁矿的居里点为600℃;沉积剩余磁性(DRM):沉积岩中的具磁性矿物在沉积过程中趋向于按当时的地磁场方向作定向排列,固结后仍保持这种排列,从而使岩石带有微弱的剩余磁性,称为沉积剩余磁性或碎屑剩余磁性。由于大多数沉积岩中磁化颗粒少,沉积和成岩过程中还可能有许多因素干扰这种排列,所以比热剩余磁性弱约100倍,也比较不稳定。化学剩余磁性(CRM):岩石中可含有因化学作用而在低温、或在变质过程中低于居里点温度下形成的磁性矿物,其成长在岩石中产生的磁性称为化学剩余磁性。磁化方向符合于岩石化学转变时的地磁场,而与岩石形成时的地磁场不一致。强度虽不大,但较稳定。一、大陆漂移与古地磁·(二)古地磁学的兴起(大陆漂移说的复活)·50年代,英国布菜克特(M.P.S.Blackett)等对大陆各时代岩石剩余磁性作了大量的测量,测得古地磁表示的纬度与测点目前的纬度有很大差别。例如英国三叠纪红色砂岩某点的剩余磁性的磁倾角为300,而测点目前的磁倾角为650。说明英国地区在三叠纪时曾位于较低纬度,自三叠纪以来、已向北漂移了相当大的距离。又如测得印度孟买城新生代初期的玄武岩的剩余磁性和磁倾角应位于南半球南纬32°处,而目前却位于北纬19°处,说明印度从约60Ma以来,向北漂移了约6000km。·英国朗科恩(S.K.Runcorn)等把各大陆上测得的剩余磁性求出的各个地质时代的磁极位置都标在地图上,发现时代越老,古地磁极的位置偏离现代磁极位置越远。·若将各时代的古磁极点连起来,即可得出古地磁极的迁移轨迹,并可见到不同大陆的古地磁轨迹都不重合。这标志着各大陆之间曾发生过相对的位移。从欧洲和北美大陆测得的两条磁极迁移轨迹,在现代交于一点。地层时代越老,两条轨迹偏离越远。从欧洲和北美洲测得的磁极迁移轨迹(据Don和MaureenTarling,1971)数字表示距今年代单位:Ma·从不同的大陆上测得的古生代末的古地磁极位置各不相同,而且都偏离现代地球的地理极。·如将各大陆当时的古地磁都移到现代的地理极附近,就得移动各大陆的位置,结果就合成一个联合古陆。·据各大陆古地磁极的迁移情况,可求出联合古陆破裂和分离的时代。联合古陆是两亿年来大陆漂移的起点,现在各大陆分布的位置则是这一阶段大陆漂移的终点。这个终点实际上又是另一阶段的起点。·因此,应用古地磁结合地质及古生物资料,可以重建各大陆的漂移史。白垩纪末(65Ma前)大陆的位置·侏罗纪时,非洲和北美洲之间最先破裂,北大西洋开始张开;·侏罗纪末和白垩纪初,南美洲和非洲分裂开,南大西洋随之张开。与此同时,印度与澳大利亚、南极洲分离并开始向北漂移,印度洋开始张开。其后大西洋和印度洋逐渐变宽;·大约50Ma前,澳大利亚裂离南极洲并向北漂移;北大西洋裂谷系最终伸进北冰洋,它将北美格陵兰和欧洲的联系隔断。·大约40Ma前,北漂的印度陆块与亚洲大陆相碰撞,于是地壳加厚,高高地升起了喜马拉雅山系。·以上各大陆漂移的结果,就构成了现今各大陆的展布景观。·据非洲和南美洲的古地磁测定,中生代以前两大陆的极移轨迹协调一致,白垩纪后,才发生明显分歧,这标志着两大陆之间的相对位移始于白垩纪。将南美洲、非洲拼在一起后,两条极移轨迹的中生代以前的段落大致重叠在一起,侏罗纪、白垩纪以后,两条极移轨迹彼此分离。黑三角表示南极洲的极位,倒黑三角表示非洲的极位。南美洲(A)和非洲(B)测得的磁极(南极)迁移轨迹二、海底磁异常与海底扩张海底扩张说的提出和验证是与海底地球科学研究的进展分不开的。1960初,随着海洋地球物理(地震、重力、热流、地磁)、海底地形、海底地质和同位素年龄测定等方面研究的进展,1960年赫斯首先在霍姆斯地幔对流说的基础上,提出海底的主要构造是地球内部对流作用的直接表现。洋脊是对流上升和新洋完不断产生的地带,后形成的洋壳将先形成的洋完从洋脊轴部依次向两侧推开,至海构处洋壳随着对流下降而沉没消失于地恨中。迪茨(1961)把这一论断命名为海底扩张说。二、海底磁异常与海底扩张·海底扩张这个名词是迪茨(R.S.Detz,1961)提出的,但是,提出海底扩张理论的功劳则应归之于赫斯(H.Hess,1962)。·海底扩张理论,是来自海底线性磁异常的研究。要彻底了解海底扩张的磁异常证据,就必须首先了解岩石是怎样被磁化的。·岩石获得的永久性磁化,称为剩余磁化。常见的有两种类型,即硬磁化和软磁化。·硬磁化一般是反映岩石形成时的磁场方向,并在长期地质时期中是稳定的。·软磁化是在弱的、往往是在瞬时的磁场中获得的,而且这种磁化有可能部分或全部失去,或其方向发生变化。·在测量岩石硬磁化之前,必须用退磁技术将软磁化去掉。·地磁场有两极:即正极(北极)和负极(南极)。·地球不仅现在具有偶极型磁场,在过去的地质历史时期内,它的磁场也是偶极型的。·地磁场主要起源于地球内部,可能是由地核产生的。地核的外核是高温带离子的液态物质并呈对流状态,从而产生了磁场。·地磁场方向是一直在改变的,推测和地核离子运动方向的改变有关。对流是传热的一种方式。当其对流运动方向发生改变时,地磁场两极也要随之改变方向。在地磁场转换时,地球上就没有磁场存在。地磁场外边有范艾伦带(VanAllanBelt),它使太空来的带电离于在此带的作用下不能到达地表。否则到达地表,可能引起地球上的生物大量死亡。·地磁场方向的变化,很可能是由地幔中热部位和冷部位确定的。地球物理学家杰里米·布洛克汉指出“大部分地磁场的磁力都是从内核通过南极大陆底下的地幔岩中两个冷部位出来。地磁力随后向北绕过地球并通过地幔中另外两个冷部位再进入地核。这两个冷部位,一个在加拿大北部底下,另一个在西伯利亚底下。印度地球物理学家丁·内吉发现,地球的地质规律(板块漂移、海底扩张、海平面变化以及地磁极的转换)受一种地球以外的力量控制,每隔一个时期造成全球范围的地质和生物危机(如大规模灭绝)。地球的突变过程同太阳在银河系中的运动有联系。这种全球性的危机有一定的周期,因此可以预测。丁·内吉等对过去570Ma期间地球磁极倒转资料的分析表明,地球磁极倒转是按32Ma、47Ma、64Ma、114Ma和285Ma的间隔转换的。上述数字几乎同太阳系的振荡运动和围绕银河系中心的轨道运动的周期相吻合。(太阳绕银河系中心转一周,需要280Ma,太阳完成半个垂直振动,需要30Ma)。·地球磁场的正极不永在北,负极不永在南。1906年布容(Brunhos,B.)发现有些岩石的剩余磁化方向恰与现代地磁场方向相反。1928年,松山发现日本第三纪及以后的熔岩约有一半的磁化方向与现代的磁场方向一致,另一半正好相反,这种现象称为极性倒转,即每隔一定时期(最长3Ma、最短0.05Ma,一般为数十万年),地球南北两磁极倒转,通常是在较短的时间内发生的。在一次极性反转前、后,磁场有由强变弱、由弱变强的变化,持续时间有的可达2万年左右。在此极性过渡期间,磁场强度低于正常值,甚至暂时消失。通过各地质时代岩石的古地磁测定,证实在整个地史中地磁场方向完全倒转过,并按一定的时间间隔多次发生。五十年代以来,考克斯(cox,A.)等在对400多万年以来的大量具有正、反向极性的熔岩进行了同位索年龄测定后,于1964年,建立了第一个地磁年表。不论是正向还是反向时期(时期持续时间为105一106年)中都还有时间短暂的(104-105年)地磁场反向,称为事件。时期以最早对古地磁学研究有贡献的学者名字命名,事件则以最早采取地磁岩石标本的地点命名。由海底磁异常推算出来的地磁正、反向,不仅可以与大陆对比,而且各大洋之间对比也很好。不但表现清楚,更有规律性,而且长时间是连续的。1968年,海兹勒(HeirtzlerJ.R.)等人,在综合对比三大洋地磁、同位素年龄资料的基础上,提出0.8亿年以来的地磁年代表。1975年,拉森(LarsonR.L.)和希尔德(HildeT.W.C)根据对太平洋中生代地磁异常条带的研究,提出1-1.65亿年前的地磁年代表,使地磁年代表延伸到了侏罗纪晚期。·据时间的长短可以确定出两种类型的极向间隔:极性事件(0.01—0.1Ma)和极性期(0.1一lMa)。·一个极性期包含几个至很多个极性事件,并且能分出主要是倒转期(如布隆期),或主要是正向期(如松山期),或混合期。·也还发现有历时更长的的极性间隔的证据,称为极性世(1—10Ma)和极性代(10一100Ma)。根据大洋底磁异常的分布,可以将地磁时代表外推到大于80Ma(Heirtz等,1968)。·在整个显生宙中,地磁场倒转已经得到证实。现已查明,地磁场倒转可以追溯到距今1500Ma左右的地史中。·对于时间上的任何增量来说,正向和反向磁化的百分比也随时间而变化。在显生宙中能够确定出四个极性间隔。白垩纪、侏罗纪和晚奥陶世—志留纪,主要以正向极性为特征;早、晚古生代则以反向极性占优势。(二)海底磁异常与海底扩张古地磁研究的重要发现,是在火山岩和深海沉积物中,能够划分出主要表现为反向和正向的磁化段。1961年,马松等发现太平洋的东北部分布有极其明显的磁异常,它们呈清晰的条带形式。(二)海底磁异常与海底扩张·1963年,瓦因和马修斯根据地磁极性倒转和海底扩张的关系作了解释。这一解释,把扩张量和速率值称为赫斯所谓的“海底扩张的地质史诗”。他们认为,以相反方向交替磁化的洋壳上的条带,是导致洋底磁异常带形成的原因。·地磁极性反向和正向的完整顺序压印在洋壳上,洋壳就好像一个磁带记录器,它们揭示出呈条带状的并和海底扩张中心线呈对称的磁异常。图3-14Vine和Marrnews关于海底磁异常形成的假说(据怀利,1975)(1)海底沉积物的侧向变化·深海沉积物主要是一些含有放射虫(硅质)和有孔虫(钙质)的软泥,在大洋盆地边缘或岛屿周围常有碎屑、浊流沉积物。·深海沉积物由洋脊向两侧从无到有,从薄到厚,沉积层序由少到多,最底部沉积物的年龄愈来愈老,似向洋脊渐进超覆。(2)海底年龄深海沉积物和其下的火成岩的年龄以洋脊为轴两边对称,洋脊轴部岩石年龄新,愈向外愈老,最老不老于中生代或不老于侏罗纪。即整个洋底或三分之二面积的地壳岩石是在不到2亿年的时间里形成的。更老的岩石和沉积物随着海底扩张在深海沟处下沉到地幔中去消失了或被焊结到大陆边缘上去了。据威尔逊(1963)的研究,三大洋的岛屿的年龄随着远离洋脊而变老,尤其是垂直或斜交于洋脊的侧海岭和大洋盆地内部的火山岛链(如夏威夷群岛)表现更为明显。(二)海底磁异常与海底扩张根据所计算出的扩张速率可勾划出海底年龄等值值线图。这个地区最老的地壳出现在与日本南部伊豆—小笠原消减带毗邻的地区,深海沉积物取芯确定为侏罗纪,现有资料表明,现代洋壳平均年龄约60Ma,它与陆壳平均年龄(约1500Ma)相比,简直微不足道。(二)海底磁异常与海底扩张海底俯冲活动十分活跃的太平洋,其扩张速率明显地大于俯冲活动缺少的大西洋和印度洋。见右图的几个洋区的海底扩张速率。(4)海底地形的分布海底地形大致分为大陆边缘、大洋盆地和洋脊系三个区域。·大陆边缘:大陆架、大陆坡、大陆隆和海沟、岛弧、边缘海。海沟—岛弧系是海底地形反差最大、构造活动最强的区域。·大洋盆地:深海平原、深海丘陵和海山、火山岛屿。海山和火山岛屿排列成行时构成火山岛(或海山)链和长条形海岭。海底地形的总趋势是洋脊轴部最高,向两侧逐渐变低,海沟及大陆坡底部最低。(4)海底地形的分布洋脊系是全球性的贯穿大洋盆地的巨大海底山脉,常位于大洋中央,并为一系列海底断裂带错开。其长80000km,高出深海平原2~3km,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。洋脊轴部通常有一个中央裂谷沿整个洋脊延伸,构成全球性的、巨大的裂陷体系。大西洋中脊显著平行于大西洋两岸大陆边缘。(4)海底地形的分布·洋脊轴部具有张性裂缝,热流值最高,现代火山和浅源地震活跃,缺少沉积物,岩石年龄最新;是岩浆上升和新洋壳的诞生地;·海沟地带构造复杂,热流值最低,具负均衡重力异常,地震特别强烈,有一个向大陆方向倾斜的震源面—贝尼奥夫带,岩石年龄是海底中最老的,是海底扩张的终点或洋壳消毁的地方。·由洋脊向两例地形逐渐变低是由于新洋完不断向两侧扩张变冷、岩石困密度变大下沉的结果。深潜器洋底考察·大洋中脊被一系列横向断裂带切割,其间距约50-300公里。这种断裂带大多与中脊轴线相垂直,看上去很象在后期把中脊错开的平移断层。·加拿大学者威尔逊(Wilson,1965)指出,这种横断中脊的断裂带不是一般的平移断层,而是自中脊轴部向两侧的海底扩张所引起的一种特殊断层。威尔逊称之为转换断层。平移断层(左)与转换断层(右)(叉号代表地震频繁的转换断层活动段落)要判断裂带活动段落的错动方向,可借助该处地震震源机制的研究。位于震源周围不同方位的地震台所记录到的来自震源的初动,具有不同的性质。·若断层靠地震台一侧的岩石向着地震台方向运动,该地震台接收到的纵波初动是压缩波;·如果断层靠地震台一侧的岩石离开地震台方向运动,该地震台接收到的纵波初动则为拉张波。在震源周围出现两个压缩象限(+)和两个拉张象限(-),它们被断层面及与断层面垂直的辅助面分开。位于这两个节面上的地震台,接收不到纵波初动(或很弱)。根据震源周围各地震台记录到的初动符号,可以把两个压缩象限和拉张象限以及两个节面的位置确定下来,但还不能确定其中哪一个面是断层错动面。根据地震波研究以及其他资料,有可能鉴别哪一个面是断层面。如果震源的错动导致地面上出现裂缝带,与该裂缝带走向相应的节面就是断层面,这是判断断层面最理想的方法。此外,等震线的长轴方向、余震分布的长轴方向等也指示了断层面的延神方向。断层面确定之后,根据压缩区和拉张区的象限分布情况又可以定出地震断层的错动方向。·1966年,赛克斯(L.R.Sykes)发现断裂带上的地震都以走向滑动占优势,各次地震震源机制所反映的断层错动方向,与转换断层所 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 的方向完全相符,证明断裂带确是一种不同于平移断层的转换断层。地震活动几乎都集中在BC段上,而在中脊轴以外的AB和CD段,一般没有地震发生。可见断层的错动仅发生在BC段上,至两个端点B和C,断层的错动突然终止。一般平移断层的错动,向着两端逐渐减弱、慢慢消失的。而转换断层向两侧并不存在减弱的现象,而是突然终止,转换成另一种形式的运动(如中脊轴部的拉张运动)。·转换断层是由中脊两侧海底的扩张移动引起的,转换断层的错动方向也就是海底扩张的方向,所以,转换断层的发现和验证,为海底扩张说提供了又一有力的依据。转换断层与海底磁异常、深海钻探成果,并列为海底扩张的说的三大证据。转换断层很可能与中脊同时形成,生成历史可追溯到大陆裂谷阶段。当岩石圈拉张破裂,断裂循地块的薄弱带发生,它们在地表上的展布极不规则,很少呈直线形。张文佑等强调可形成锯齿状断裂。在大洋张开的初期,若该断裂的某些段落平行于板块运动的方向,即可沿其生成转换断层。只要板块分离扩张的方向保持稳定,沿转换断层的错动便可以持续发生。连接中脊和中脊的转换断层,是最先认识到的一种转换断层。还有连接洋脊和海沟的洋脊—海沟型转换断层,以及连接海沟与海沟的海沟一海沟型转换断层。进一步考虑到岛弧-海沟系靠转换断层一侧的岩石圈是俯冲还是仰冲,则岛弧一海沟系又有凹弧与凸弧之别。·威尔逊提出了六种转换断层类型,即洋脊—洋脊型、洋脊—凹弧型、洋脊—凸弧型、凹弧一凹弧型、凹弧一凸弧型、凸弧一凸弧型。六种右旋的转换断层类型(上)及其经历一段时期后的状态(下)a.洋脊—洋脊型;b.洋脊—凹弧型;c.洋脊一凸弧型;d.凹弧一凹弧型;e.凹弧一凸弧型;f.凸弧一凸弧型由于岛弧可向凸面所指方向仰冲推进,故:·洋脊一凹弧型和凹弧一凹弧型转换断层逐渐伸长;·凸弧—凸弧型转换断层逐渐缩短;·洋脊一洋脊型转换断层活动段落的长度通常保持不变;·洋脊一凸弧型和凹弧一凸弧型转换断层的长度在各种具体情况中是不确定的(前者可能缩短)。各类转换断层的错动,均在两端骤然终止,并转换成洋脊的拉张运动或岛弧—海沟系(及年青造山带)的挤压运动。洋脊一洋脊型断层几乎都位于洋底,唯有圣·安德烈斯断层是例外,它展布于北美大陆西部。它的南端与加利福尼亚湾内东太平洋海隆重的北延部分相接,北端与戈达脊、胡安·德富卡脊相接,属右旋洋脊一洋脊型转换断层。沿转换断层所发生的运动未必纯属平移剪切。有的转换层尚兼有拉张或挤压性质,据此可将转换层划分为张性转换断层和压性转换断层。·压性转换断层的构造变形十分强烈。·沿着张性转换断层,往往有软流圈物质上涌,出现火山活动,局部可形成新的洋壳,如加勒比板块的北界开曼海槽槽底,曾采集到新鲜的玄武质熔岩。这种转换断层又称泄漏型转换断层。·张性转换断层在海底地形上常发育成狭长的沟槽,有时也称为海沟。显然,这种转换断层型海沟与那些伴有洋底俯冲作用的真正海沟在构造含义上是不同的。海底扩张说的基本内容·1.全球规模的样脊系是洋壳生长的地方。·地幔物质由洋脊轴部裂缝涌出,冷凝成为最新洋壳。后成洋壳将先成洋壳从洋脊轴部依次向两侧推开,海底洋壳的年龄随着与洋脊轴部距离的增加而增大。因此,洋脊又称为增生(生长)带或发散带。同一地段洋脊在不同时间其扩张的方向、速率不是恒定的,具有间歇性。不同地段样脊扩张速度变化范围每年约1—20厘米。东太平洋洋隆扩张速度较快,每年8厘米;大西洋与印度洋洋脊扩张速度较慢,每年小于4厘米。整个洋底的扩张速度是两侧扩张速度之和。海底洋壳每隔2-3亿年完全更新一次,因此,洋壳比陆壳年青。海底扩张说的基本内容·2.海底并不是无限扩张的,也不要求地球强烈膨胀。当洋壳到达海沟时就俯冲下沉熔融,重返软流圈。因此海沟俯冲带又称消减带。由于生长和消亡并存,洋脊扩张中心的拉伸或增生作用与海沟俯冲带的消减作用互相调节。有人认为,扩张速率与消减速率相等,二者互相补偿,地球的总体积或海盆的总容积基本不变。也有人根据增生带长度大于消减带长度,认为地球自中生代以来不断膨胀。海底扩张说的基本内容·3.海底扩张起因于地幔对流。洋脊是对流体上升带或发散带,海沟是对流体下降带或汇聚带,破裂带标志着对流蠕动速度快慢不同地区之间的剪切作用。·4.大陆硅铝层驮于地幔对流体之上,尤如坐在传送带上一样,被移动着。当大陆移动到对流体的下降带时,因质量轻不下沉,停留在下降带上,而另一侧大洋壳在大陆边缘转入地下,使大陆边缘受到压缩,形成褶皱山脉。若大陆之下发生新的对流上升带,大陆就会产生新的断陷裂谷,并逐步发展成为新的大洋。海底扩张说不仅使海底地球科学研究与以海岸地质、古气候、古地磁等资料为支柱的大陆漂移说结合起来,而且使上述表面上似乎没有联系的事实纳入一个有规律的格局。海底扩张说中的大陆漂移与魏格纳的大陆漂移在论据和动力来源上不完全相同:后者主要是根据海岸地质、古气候资料,说的是大陆硅铝层在地球自转速度变化及日、月对地球的潮汐作用影响下,在硅镁层之上“主动”漂移;前者主要根据海底资料提出大陆硅铝层作为岩石圈的一部分,在地幔对流的作用下,在软流圈之上“被动”漂移。第三节板块环境中的地槽与造山带一、板块构造与地槽·自从海底扩张和板块构造学说提出后,许多地质工作者都企图把板块构造和地槽学说联系起来,板块构造理论并本否认地槽的客观存在,只是对它的生成、发展等理论问题重新作出解释。1.地槽主要分布于大陆边缘,少数介于大陆之间。欧美学者一般认为冒地槽带相当于海岸平原—大陆架—大陆地基底是硅铝质的;优地槽带相当于现代岛弧、大陆坡基部及整个大洋盆地,基底是硅镁质的。2.地槽的发展演化与岩石圈板块增生、消减密切相关。地槽的形成(下陷)是与岩石圈板块增生或大陆张裂或大洋扩张相连系的,大陆裂谷可以发展成为地槽;而地槽的封闭(隆起)则是老石圈板块消亡或大洋收缩或大陆碰撞的结果。大洋扩张时,地槽面积不断扩大,大洋收缩时,地槽面积不断缩小。可见,狭窄的地槽造山带中的岩石系列,是由广阔的海洋和大陆边缘沉积物褶皱起来的。海底任何地方的沉积物终究要被带到造山作用地带。地槽区的构造岩相带是由板块不同构造部位的岩石——如大陆边缘沉积、岛弧岩石、深海沉积以及洋壳—地幔碎片等,被板块聚合作用一起带到一个狭窄的地带中形成的。地槽“回返”作用(造山作用),就是板块的仰冲、碰撞作用。板块运动机制显示造山带(与板块俯冲作用密切相关)发生的地质情况可能会以某种简单的形式与数千公里外的另一个活动界线(洋脊)发生的地质情况有关。地槽发展过程中,岩石圈的水平运动始终占主导地位。地槽沉降带的褶皱隆起通常是从靠近古陆边部开始向洋迁移的。板块俯冲带一般位于陆壳—洋壳交界部位,由于板块俯冲作用,古陆边缘地槽沉积物先褶皱成山,与原古陆合拼成为陆块的一部分,继而在新扩大的陆块边缘,形成新的地槽沉积物,新的褶皱带,再度扩大陆块面积。地槽褶皱带的横向迁移(向洋迁移)及多旋回构造运动就是这样形成的。在迁移过程中与另一侧陆块相遇时,才使它们的边缘地槽带及两个陆块之间的整个地槽海盆地全部褶皱隆起或封闭,结束地槽的发展历史。地槽的发展史,也就是大洋发展史,板块发展史。一、板块构造与地槽·3.地槽分类可与大洋扩张和收缩的不同阶段、不同部位联系起来,也可与现代大陆边缘类型联系起来。·米切尔和雷丁(1969)根据板块构造活动所形成的大陆边缘及其沉积特征将地槽划分为五种类型,即大西洋型、安第斯型、岛弧型、日本海型和地中海型。这五种类型实质上也反映了大洋岩石圈从扩张到消亡这种不同的发展过程。3、板块构造与地槽分类(1)大西洋型(冒)地槽——由于大西洋海底分裂,美洲板块和非洲板块背向移动的结果。·在美洲板块的东侧和非洲板块的西侧,位于移动后缘部分,即尾端部分,没有受到碰撞和挤压,所以它的陆棚部分比较平静。如北美洲的东岸、南美洲的巴西、阿根廷海岸和非洲的东西岸以及印度洋海岸。·无岩浆活动。在这样的大陆边缘陆棚处沉积了相当厚的地层,主要是碎屑岩、蒸发岩和碳酸盐岩沉积。许多大三角洲,如尼日尔河、亚马逊河三角洲都位于大西洋型地槽边缘。从陆棚向海洋方向延伸为陆隆部分,在那里大部分沉积物是由陆地上来的碎屑物质组成。这些物质被浊流沿海底峡谷带到大陆坡底,形成海底扇或海下三角锥,沉积物巨厚。有人估计,美国大西洋岸外陆隆处的沉积厚度可达l0km。此外,还有来自火山岛的拉斑玄武岩或侵入岩,它们被称之为大西洋型优地槽。(2)安第斯型地槽——是岩石圈在海沟处俯冲作用结果。例如南美大陆向西移动,太平洋板块向东移动,在南美大陆边缘地带俯冲下去,在大陆上形成安第斯山脉,在其上发生了火山带,喷出了很多的火山岩。在大陆西侧的海面下形成了陆棚-大陆坡-深海沟,没有陆隆。例如秘鲁-智利海沟,沿南美西岸差不多延续4500km,其最深处在安托法和加斯塔以西,深达8000km。其北段基本上没有沉积,西南段有沉积物充填,为浊流沉积。沉积物来自安第斯山脉物质,多为钙碱性火山岩碎屑,由于来源很近,碎屑磨蚀较差,多粗粒的砾石。(3)岛弧型及日本海型地槽——是岩石圈板块在海沟处俯冲作用形成的。但是它和安第斯型地槽不同,其中有岛弧产生,岛弧将海沟与大陆分隔。这样,海沟中有沉积,它邻近的不是大陆而是岛弧,大陆与岛弧间有海盆地。·海沟与海盆地沉积很不相同,分为岛弧型地槽和日本海型地槽。(3).岛弧型及日本海型地槽1)岛弧型地槽:例如太平洋西部板块向西移动,到日本的东边,距大陆还有一段距离就俯冲到亚洲板块之下,在俯冲带上产生一个海沟接受沉积。不管成带状的岛弧距大陆很远或较近,其沉积的岩石性质都很相似。由于海盆不宽,故沉积多粗粒。有火山碎屑、海下岩流、远海沉积。有时有造礁的碳酸盐岩。浊流沉积;如果继续俯冲会造成混杂沉积,形成野复理石。由于这里的沉积夹有岩流、钙碱性火山岩以及侵入岩,所以称之为岛弧型优地槽。3.岛弧型及日本海型地槽2)日本海型地槽:亚洲大陆与岛弧之间有一些海盆地,如日本海、安达曼海、鄂霍茨克海等。它们接受大陆上搬运来的陆源沉积。有浅海三角洲沉积、浊流及远海沉积。碎屑物磨蚀较强,也可以有岛弧喷出的火山灰夹层。一般很少岩浆岩侵入,属冒地槽式沉积。(4)地中海型地槽介于大陆板块之间或大陆内部的地槽,如地中海与黑海。这些盆地可能是大陆板块闭合的残余。其沉积类似日本海地槽,但不属于大陆边缘的沉积。根据板块构造活动将地槽分为三类:·被动的、板块中间的和造陆的地槽;·构造运动的板块边缘地槽;·造山的板块边缘地槽;A.造陆作用的、板块中间的或被动的地槽柯瑞将造陆作用定义为广阔的上升和下沉运动,作用于大陆或洋盆的整体或大部分。大致相当于板块的中间位置,无论它是大陆、海洋或大陆边缘。①大西洋型:陆架—陆隆型或板块中间大陆边缘型。柯瑞认为大陆的裂谷随时间继续扩展演变成一个初生的或新生的大洋,然后演变成两个板块中间的大陆边缘。②发育不全的大洋型地槽:当裂谷向大西洋型海洋演化时,在任何时期扩张作用都可能停止。如果狭窄的海张开后扩张停止,一个被动的、板内的双侧盆地就会产生。如果有足够数量的沉积物,就可以认为是一种类型的地槽。③日本海型地槽:岛弧复合体的外部虽然是俯冲作用,但位于岛弧和大陆边缘之间的盆地本身是板块中间的。因此在分类中将它包括在这一类。B.构造运动的、板块边缘的地槽柯瑞(Curray)将构造运动定义为这一作用使岩石变形,形成褶皱和断层。对这些作用也有人常常应用造山作用一词表示。但Curray主张将造山运动一词仅限于形成山系地貌特征的作用,而用构造运动表示使岩石的变形作用。①加利福尼亚型地槽或转换断层带大陆边缘中加利福尼亚、南加利福尼亚和下加利福尼亚以及委内瑞拉北部的岸外大陆边缘,通常位于沿现在或过去的转换断层型板块边缘上,发生构造变形、定向滑移断层和形成盆地,但没有发生“造山运动”。巨厚的沉积物堆积在纵向延伸的盆地中。这种盆地周围为走向滑移断层造成的构造山脊。②小的转换海洋盆地型地槽一个小的海洋盆地具转换断层大陆边缘。特提斯的阿尔卑斯—地中海部分从中侏罗纪到晚侏罗纪可能是这种地槽实例。在阿尔卑斯发生聚会和消亡作用以前,非洲和欧洲之间存在相对水平运动,首先是左旋运动,然后是右旋运动。③加利福尼亚北部海湾型地槽或新生的海洋盆地地槽加利福尼亚海湾是由于北美和太平洋板扳块相对分离而造成的年青的大洋盆地,有着短暂扩张的转换断层的复杂背景,由于海湾斜向张开,不可能变得很宽。C.造山的、板块边缘的地槽柯瑞(Curray)将造山运动定义为由于这—作用造成山系,特别是由于褶皱作用和冲断作用造成山系。1安第斯型地槽或消亡带大陆边缘2②岛弧复合地槽3安第斯型地槽或消亡带大陆边缘沉积物是由沉积作用和“雪犁”作用侧向堆积起来。造山运动伴随着堆积作用。有些沉积物可能消亡而发生变质,而后由于消亡结束后均衡上升而重新出露,有些沉积物被俯冲板块刮削,并在一系列席状冲断层和褶皱中上升形成弧脊。②岛弧复合地槽在一个纯粹的大洋岛弧中,沉积物的物源很少,而且大多数从未堆积过足以成为地槽的沉积物,只有假定从别处,一般来自大陆边缘的物源,才可以堆积大量的沉积物。这种情况只有当碰撞或接近碰撞的各个时期才能发生,即在大陆边缘向海沟一侧移动后才能发生。实例:孟加拉海底扇的末端部分,一个板块中间大陆边缘的最外部,呈斜向传送到爪哇—苏门答腊海沟消亡带。沿大陆与岛弧之间消亡带从未发生过全面的碰撞,但是海底扇的大量陆源沉积物仍被俯冲板块所携带和刮削。二、板块构造和造山带·地槽系指狭长的沉积区,在这里堆集了厚度很大的沉积物和火山岩。·造山作用则是指沉积物遭受变形。由于这种变形,岩层褶皱、断裂、形成线状弧形山脉。造山带的主要特征是:·岩层具有强烈的变形;·具有广泛的区域变质作用和岩浆活动。二、板块构造和造山带·持地槽学说观点的人将造山带归因于是地槽回返的产物,即地槽开始是一个长期下沉接受沉积的地区,而后回返上升褶皱成山。50年代苏联学者别洛乌索夫认为地壳下放射性物质集中是地槽回返的主要原因。①开始地壳中或地壳下放射性元素集中,因而使物质变热,引起热物质膨胀,地壳隆起破裂,花岗岩流出。②而后体积收缩,产生坳陷。③随着冷却,开始发生物质的分异,酸性岩浆集中在轴线上,放射性元素重新集中,并再度形成地壳隆起破裂。·从板块构造学的观点来看,造山作用和板块的俯冲(或消亡)作用有关。由于造山作用是两个板块相向移动的产物,所以造山作用发生于板块边界或靠近板块边界。·开始是一个洋壳板块向另一个陆壳板块俯冲,形成岛弧,以后发展到两个大陆板块碰撞,形成造山带。例如喜马拉雅山、阿尔卑斯山、乌拉尔山、阿帕拉契亚山等山脉。·也可以不是山脉,象岛弧就不是山脉,但它是造山作用的产物。所以有人把岛弧本身活动称作太平洋造山作用,以区别于阿尔卑斯、喜马拉雅等陆地山脉的造山作用。(二)造山运动形式1.岛弧型:如西太平洋岛弧,岛弧两边都是洋壳;2.安第斯型:一边是洋壳,一边是陆壳,如安第斯山;3.喜马拉雅型:洋壳已经消亡,两个大陆碰撞;4.新几内亚型:大陆与岛弧碰撞,如新几内亚山。不同聚会型板块边界活动的造山运动类型示意图(a)岛弧型;(b)安第斯型:(c)喜马拉雅型;(d)大陆—岛弧碰撞型。(箭头代表垂直板块边界相对运动的分量)(三)四种造山带对大陆增长的意义1)安第斯型——造山带发育在主要板块的大陆边缘,是当岩石圈开始消亡,在靠近大陆隆起的脚下时出现的。·有明显的变形(向大陆迁移),其发育是由于主要板块边缘的收缩。·在海沟内壁,有大洋地壳的岩楔(Wedge)(包括超基性岩的蛇绿岩套)。·这些岩石和从下降板块上刮下来的混杂沉积,在高压低温下发生变质和变形,形成蓝闪石片岩。·当变形从海沟向外扩展时,原来大陆隆起区的沉积物,在基底以上,向大洋仰冲,并发生高温变质作用。发育了一个具双变质带特征的造山带。含有拉斑—碱性玄武岩和钙—碱性安山岩套的火山岩也被喷出。安第斯侏罗-白垩纪(内华达—拉拉米期)科迪勒拉造山带被认为就是这样发育的。·这种造山作用产生的大陆增长量很小,只有其下有蛇绿岩套的才是增长的部分,但出露蛇绿岩很少,难以估计。2.岛弧型——岛弧是岩石圈在离大陆边缘一定距离的地方开始俯冲时形成的。·有安第斯型的蛇绿岩岩楔和双变质带的发育。·岛弧的地壳,或许是以陆块为核心,由刮下来的大洋沉积物(其中隧石是主要成分)和很厚的玄武岩、安山岩及其酸性岩类所组成。·岛弧发育是大陆增长极其有意义的一种方式。安第斯型或科迪勒拉型3.喜马拉雅型——在大洋收缩的最后阶段。一个大陆边缘带着沉积岩楔与另一个对着的大陆边缘碰撞的结果。·不对称,是俯冲板块的大陆堆积的沉积物受挤压的结果。·蛇绿岩的仰冲岩楔在缝合线中产生,代表着大陆相碰的缝合线。·喜马拉雅造山作用不能使大陆增长、相反,一小部分大陆被俯冲
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