第二章岩石圈构造.ppt.ppt

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1、第二章第二章 岩石圈构造岩石圈构造涉及到地球的起源和基本特征、地球动力学的主要假说。涉及到地球的起源和基本特征、地球动力学的主要假说。起源研究起源研究：古老的岩层（最原始的地球岩石年龄：古老的岩层（最原始的地球岩石年龄4040亿年）、陨石、亿年）、陨石、宇宙探索。宇宙探索。圈层结构圈层结构地球的非对称性地球的非对称性地球构造活动的韵律性地球构造活动的韵律性假说假说第二章第二章 岩石圈构造岩石圈构造第一节第一节 地球的起源和特征地球的起源和特征第二节第二节 岩石圈与软流圈岩石圈与软流圈第三节第三节 岩石圈的生长与演化岩石圈的生长与演化第四节第四节 岩石圈运动学与动力学岩石圈运动学与动力学第一节第

2、一节 地球的起源和特征地球的起源和特征一、地球起源一、地球起源二、特征二、特征 非对称性、构造韵律非对称性、构造韵律一、地球起源一、地球起源1.1.与整个太阳系联系在一起。与整个太阳系联系在一起。由于不能从行星直接取样由于不能从行星直接取样陨石陨石2.2.两种模型：两种模型：均匀聚集模型和非均匀聚集模型。均匀聚集模型和非均匀聚集模型。区别：先冷凝后聚集（均匀）区别：先冷凝后聚集（均匀）同时发生（非均匀）同时发生（非均匀）3.3.最晚最晚3838亿年，存在洋壳与陆壳差异，陆地出亿年，存在洋壳与陆壳差异，陆地出现剥蚀现剥蚀-搬运搬运-沉积的地质过程沉积的地质过程二、地球特征二、地球特征非对称性非对

3、称性证据证据（南北不对称）（南北不对称）：1.1.陆地陆地2/32/3以上在北半球（北以上在北半球（北-陆半球，南陆半球，南-海）海）2.2.大洋脊大洋脊3/43/4位于南半球位于南半球3.1900-2001M=83.1900-2001M=8级地震共级地震共4747次，次，3030在北半球在北半球 大陆大陆M=7M=7的强震几乎都在北半球的强震几乎都在北半球4.4.热流分布，南高于北热流分布，南高于北5.5.大气运动的赤道带略向北偏，大气运动北繁大气运动的赤道带略向北偏，大气运动北繁南简南简非对称性证据：非对称性证据：6.6.洋流的形式与环流带位置南北不对称洋流的形式与环流带位置南北不对称7.

4、7.全球中、新生代全球中、新生代造山带造山带3/43/4集中在北半球集中在北半球8.8.根据海陆、地震、大气等不对称的事实，马根据海陆、地震、大气等不对称的事实，马宗晋（宗晋（20032003）提出构造球的概念，构造球的赤）提出构造球的概念，构造球的赤道北偏道北偏1010度左右度左右9.9.全球大的（一级）构造系统不对称。全球大的（一级）构造系统不对称。东西半球也不对称。东西半球也不对称。地球构造活动的韵律性地球构造活动的韵律性 地球在地球在4646亿年中，发生了不同时间尺度的亿年中，发生了不同时间尺度的韵律性变化。韵律性变化。马宗晋（马宗晋（20032003）划分为长韵律、中韵律、短韵）划分

5、为长韵律、中韵律、短韵律和微韵律四个层次，律和微韵律四个层次，1212个韵律级别。个韵律级别。认为：认为：不同韵律层次的存在是不同类型天文周期不同韵律层次的存在是不同类型天文周期对地球作用的效应。太阳系与银心距离的周期对地球作用的效应。太阳系与银心距离的周期变化，太阳系通过银河旋臂结构所受的影响，变化，太阳系通过银河旋臂结构所受的影响，以及大小麦哲伦星云对银河系的作用，可能对以及大小麦哲伦星云对银河系的作用，可能对2525亿年、亿年、8 82亿年、亿年、2 20.5亿年和亿年和1亿年左右亿年左右的韵律的韵律地球构造活动的韵律性地球构造活动的韵律性 地球轨道偏心率、黄赤交角（地轴斜度）、地球轨道

6、偏心率、黄赤交角（地轴斜度）、岁差的周期变化，可能给影响地球以千万年级岁差的周期变化，可能给影响地球以千万年级别到万年级别的韵律尺度。别到万年级别的韵律尺度。（米兰克维奇气候曲线）（米兰克维奇气候曲线）部分韵律证据：部分韵律证据：超级大陆聚散（超级大陆聚散（10-2.5亿年）亿年）沉积、构造波动周期沉积、构造波动周期25050Ma生物集群灭绝生物集群灭绝-505Ma古地磁磁极倒转古地磁磁极倒转3234Ma陨击事件陨击事件3233Ma第二节第二节 岩石圈与软流圈岩石圈与软流圈一、岩石圈纵向结构及特征一、岩石圈纵向结构及特征二、岩石圈类型及特征二、岩石圈类型及特征一、岩石圈纵向结构及特征一、岩石圈

7、纵向结构及特征根据成分和力学性质可将地球内部划分为不同的同心圈层，其分层主要是依据地震波在地球内部传播速度的变化。波速成速度梯度有明显变化的深度称为不连续面或分界面，介于界面之间的则是界面间层。一、岩石圈纵向结构及特征一、岩石圈纵向结构及特征重要的界面：1.莫霍面 壳-幔2.古腾堡面 幔-核3.康拉德面 上下地壳深深(超深超深)钻与物探：地壳结构研究的两个方面。但是，钻与物探：地壳结构研究的两个方面。但是，物探和地表地物探和地表地质确定的深度质确定的深度1500米的既定目标几乎都未得到钻探的证实！米的既定目标几乎都未得到钻探的证实！一、岩石圈纵向结构及特征一、岩石圈纵向结构及特征 根据地球内根

8、据地球内部的力学或部的力学或流变强度及流变强度及变形反应方变形反应方式可分为岩式可分为岩石圈、软流石圈、软流圈、中间圈圈、中间圈和地核和地核一、岩石圈纵向结构及特征一、岩石圈纵向结构及特征(一一)岩石圈岩石圈 又叫构造圈，是地球的刚性外壳，又叫构造圈，是地球的刚性外壳，包括地壳和上地幔的刚性顶盖，厚包括地壳和上地幔的刚性顶盖，厚20-20-150km150km。大陆区。大陆区110110150km150km。大洋盆地。大洋盆地7070一一80km80km，洋脊、岛弧区为，洋脊、岛弧区为2020一一50km50km。一、岩石圈纵向结构及特征一、岩石圈纵向结构及特征 大陆岩石圈自上而下可分为四个层

9、圈：大陆岩石圈自上而下可分为四个层圈：1 1上地壳上地壳 由盖层和结晶基岩层两部分组成。由盖层和结晶基岩层两部分组成。盖层厚度变化很大，由盖层厚度变化很大，由0 0一一1010余余kmkm。其中软弱。其中软弱层构成滑脱面，沿滑脱面常形成重力滑动构造、伸层构成滑脱面，沿滑脱面常形成重力滑动构造、伸展构造、褶皱和逆冲推覆构造。这些没有结晶基底展构造、褶皱和逆冲推覆构造。这些没有结晶基底卷入的盖层滑脱型构造常称为薄皮构造。盖层纵波卷入的盖层滑脱型构造常称为薄皮构造。盖层纵波速度在速度在2.02.05.5km/s5.5km/s。一、岩石圈纵向结构及特征一、岩石圈纵向结构及特征 结晶基岩层由花岗岩、花岗

10、闪长岩结晶基岩层由花岗岩、花岗闪长岩和深变质的花岗片麻岩、片岩等中酸性和深变质的花岗片麻岩、片岩等中酸性岩石所组成。由于埋藏浅、温压低，以岩石所组成。由于埋藏浅、温压低，以脆性变形为主。这些有结晶基岩卷入的脆性变形为主。这些有结晶基岩卷入的上地壳构造，常称为上地壳构造，常称为厚皮构造厚皮构造。纵波速。纵波速度一般为度一般为5.75.76.3km/s6.3km/s。一、岩石圈纵向结构及特征一、岩石圈纵向结构及特征2.2.中地壳中地壳中地壳与上地壳成分相似，平均成分接近花岗中地壳与上地壳成分相似，平均成分接近花岗闪长岩，但物态不同，为一塑性层。闪长岩，但物态不同，为一塑性层。上地壳的伸展作用、逆冲

11、作用受中地壳拆离面上地壳的伸展作用、逆冲作用受中地壳拆离面的控制。的控制。中地壳厚约中地壳厚约8-20km8-20km，横向分布很不均匀，埋深，横向分布很不均匀，埋深一般为一般为10-15km10-15km。由于埋藏深、温压较高、放射。由于埋藏深、温压较高、放射性元素最集中，而具有塑性性质。性元素最集中，而具有塑性性质。中地壳是上、下两部地壳的过渡层，而不是一中地壳是上、下两部地壳的过渡层，而不是一个简单的速度界面。个简单的速度界面。从渤海湾盆地深部从渤海湾盆地深部地震资料可知，中地震资料可知，中地壳夹有三段低速地壳夹有三段低速层，中地壳可能是层，中地壳可能是由多个软硬相间层由多个软硬相间层所

12、组成，易产生塑所组成，易产生塑性流动、顺层拆离。性流动、顺层拆离。一、岩石圈纵向结构及特征一、岩石圈纵向结构及特征3.3.下地壳下地壳厚厚10-15km10-15km。上部组分偏中性，波速。上部组分偏中性，波速6.2-6.7km/s6.2-6.7km/s。下部。下部含较多的基性、超基性成分，为角闪岩相含较多的基性、超基性成分，为角闪岩相麻粒岩相高麻粒岩相高温高压变质相。由上向下，偏脆性变形渐变为偏塑性变温高压变质相。由上向下，偏脆性变形渐变为偏塑性变形。其下部与莫霍面一起也构成一个重要的拆离或调节形。其下部与莫霍面一起也构成一个重要的拆离或调节带，控制着地壳构造的发育。带，控制着地壳构造的发育

13、莫霍面也是一个过渡层莫霍面也是一个过渡层，由镁铁质麻粒岩和超镁铁质岩，由镁铁质麻粒岩和超镁铁质岩所组成，厚约所组成，厚约l l一一5km5km，由高低速薄层组构成。纵波速度，由高低速薄层组构成。纵波速度通过莫霍面由通过莫霍面由7.6km/s7.6km/s突增至突增至8.1km/s8.1km/s。但在裂谷区纵波。但在裂谷区纵波速度为低速，仅速度为低速，仅7.0-7.8km/s7.0-7.8km/s，这是由裂谷带之下有一，这是由裂谷带之下有一高温、低密度、低速的异常地幔或地幔垫高温、低密度、低速的异常地幔或地幔垫(枕枕)塑性物质塑性物质所致。所致。一、岩石圈纵向结构及特征一、岩石圈纵向结构及特征

14、4.4.上地幔的刚性层上地幔的刚性层 由橄榄岩、辉岩和榴辉岩等组成。厚度从由橄榄岩、辉岩和榴辉岩等组成。厚度从30-150km30-150km，纵波速度为，纵波速度为8.1-8.5km/s8.1-8.5km/s。即由于以。即由于以高熔点的橄榄石为主，故形成密度大、强度高高熔点的橄榄石为主，故形成密度大、强度高的刚性层。的刚性层。板块构造认为岩石圈驮在下伏的软流圈上板块构造认为岩石圈驮在下伏的软流圈上滑移。滑移。一、岩石圈纵向结构及特征一、岩石圈纵向结构及特征（二）软流圈（二）软流圈在岩石圈一下的弱流变区，下界难确定，一般认在岩石圈一下的弱流变区，下界难确定，一般认为不超过为不超过3503503

15、0km30km深度。深度。顶部有厚约顶部有厚约100km100km的地的地震低速带，纵波和横波速度均明显降低，横波速震低速带，纵波和横波速度均明显降低，横波速度的降低大于纵波速度降低。解释为在低速带中度的降低大于纵波速度降低。解释为在低速带中有部分有部分(小于小于3 3)的熔融。的熔融。软流圈及其有关低速带的存在是板块构造理论的软流圈及其有关低速带的存在是板块构造理论的基础。基础。一、岩石圈纵向结构及特征一、岩石圈纵向结构及特征（三（三)中间圈中间圈 包括下地幔的其余部分，厚度通常大于包括下地幔的其余部分，厚度通常大于2200km2200km。(四四)地核地核 由古腾堡面至地心，包括液态外核、

16、过渡由古腾堡面至地心，包括液态外核、过渡层和固态内核。层和固态内核。二、岩石圈类型及特征二、岩石圈类型及特征(一一)岩石圈类型岩石圈类型岩石圈主要由岩石圈主要由玄武质层玄武质层(硅镁铁层硅镁铁层)、花岗质层、花岗质层(硅铝层硅铝层)和沉积岩层和沉积岩层所组成，由于地壳是岩石所组成，由于地壳是岩石圈的主体，所以对于岩石圈的类型划分可以通圈的主体，所以对于岩石圈的类型划分可以通过地壳加以讨论。过地壳加以讨论。根据地壳厚度、结构和组成的不同，地壳可以根据地壳厚度、结构和组成的不同，地壳可以分为三类：分为三类：大陆型地壳、大洋型地壳和过渡型大陆型地壳、大洋型地壳和过渡型地壳。地壳。二、岩石圈类型及特征

17、二、岩石圈类型及特征 1.1.大陆型地壳大陆型地壳 大陆型地壳简称大陆壳或陆壳，主要大陆型地壳简称大陆壳或陆壳，主要指大陆和被海水淹没的大陆部分，约占全指大陆和被海水淹没的大陆部分，约占全部地壳面积的部地壳面积的1/31/3。平均厚度为平均厚度为35km35km，在，在大陆边缘地区厚度较薄约大陆边缘地区厚度较薄约20km20km，但在年青，但在年青造山带厚度很大，可达造山带厚度很大，可达60-70km(60-70km(如喜马拉如喜马拉雅山区雅山区)。二、岩石圈类型及特征二、岩石圈类型及特征 陆壳的结构自上而下可分为三层：陆壳的结构自上而下可分为三层：顶层为沉积岩盖层顶层为沉积岩盖层。厚。厚0-

18、10km0-10km，密度为，密度为1.46g/cm1.46g/cm3 3 。纵波波速。纵波波速V Vp p=2-4km/s=2-4km/s；中层为花岗岩质层中层为花岗岩质层，厚度为，厚度为10-20km10-20km，密度为，密度为2.7g/cm2.7g/cm3 3，纵波波速，纵波波速V Vp p=5.8-6.2km/s=5.8-6.2km/s；下层为玄武岩质层下层为玄武岩质层，厚度为，厚度为1.5-2.5km1.5-2.5km，密度为，密度为2.9g/cm2.9g/cm3 3，纵波波速，纵波波速V Vp p =6.5-6.9km/s=6.5-6.9km/s。其中顶层和中层组合称上壳层，与下

19、层的下壳其中顶层和中层组合称上壳层，与下层的下壳层形成明显的层形成明显的双层结构双层结构，康拉德面康拉德面为上、下壳为上、下壳层间的分界面。层间的分界面。地震和电导资料分析，陆壳区的康拉德面并不地震和电导资料分析，陆壳区的康拉德面并不十分清楚，可能呈十分清楚，可能呈逐渐过渡逐渐过渡关系。关系。大陆型地壳的物质成分比较复杂，其中上壳层大陆型地壳的物质成分比较复杂，其中上壳层的成分大致与花岗闪长岩或石英闪长岩相当，的成分大致与花岗闪长岩或石英闪长岩相当，下壳层的成分大致与辉长岩、闪长岩或硅质石下壳层的成分大致与辉长岩、闪长岩或硅质石榴石麻粒岩成分相当。榴石麻粒岩成分相当。二、岩石圈类型及特征二、岩

20、石圈类型及特征 2 2大洋型地壳大洋型地壳 大洋型地壳简称大洋壳或洋壳，分布于大大洋型地壳简称大洋壳或洋壳，分布于大洋盆地之下，约占地壳面积的洋盆地之下，约占地壳面积的2 23 3，全为，全为4km4km深的海水覆盖。洋壳顶部除有薄层沉积外广泛深的海水覆盖。洋壳顶部除有薄层沉积外广泛发育玄武岩质的硅镁层，缺少陆壳中所特有的发育玄武岩质的硅镁层，缺少陆壳中所特有的花岗岩质层，故洋壳内部结构较陆壳简单，组花岗岩质层，故洋壳内部结构较陆壳简单，组分也较单一。分也较单一。二、岩石圈类型及特征二、岩石圈类型及特征洋壳可分为三层：洋壳可分为三层：表层为水体下松散或半松散末表层为水体下松散或半松散末固结的沉

21、积物，厚度固结的沉积物，厚度0-1km0-1km，V Vp p=2-4km/s,=2-4km/s,在海岭区较薄，大在海岭区较薄，大洋盆地较厚；洋盆地较厚；中层为玄武岩质火山岩，厚度中层为玄武岩质火山岩，厚度为为0.7-2.0km0.7-2.0km，V Vp p=4.5-5.5km/s=4.5-5.5km/s；下层由大洋型拉斑玄武岩与辉下层由大洋型拉斑玄武岩与辉长岩组成，厚度为长岩组成，厚度为3-7km3-7km，V Vp p=6.5-6.9km/s=6.5-6.9km/s。洋壳平均厚度为洋壳平均厚度为68km68km，铁镁，铁镁质层的厚度相当均匀。质层的厚度相当均匀。二、岩石圈类型及特征二、岩

22、石圈类型及特征 3 3过渡型地壳过渡型地壳一般情况下，洋壳、陆壳并不是以海岸线为界，一般情况下，洋壳、陆壳并不是以海岸线为界，而是在大陆架外缘和大陆坡之间，陆壳逐渐过渡而是在大陆架外缘和大陆坡之间，陆壳逐渐过渡为洋壳，此类地壳被称为过渡型地壳，其地壳厚为洋壳，此类地壳被称为过渡型地壳，其地壳厚度平均在度平均在23km23km。沟通大陆之间构造联系的海底地沟通大陆之间构造联系的海底地壳，如南美大陆、非洲大陆和新西兰与南极大陆壳，如南美大陆、非洲大陆和新西兰与南极大陆之间的海底地壳，常具过渡型地壳特征；稳定大之间的海底地壳，常具过渡型地壳特征；稳定大陆边缘陆边缘(如大西洋型大陆边缘如大西洋型大陆边

23、缘)和若干岛弧、陆缘和若干岛弧、陆缘弧附近的地壳也具过渡型地壳性质。弧附近的地壳也具过渡型地壳性质。二、岩石圈类型及特征二、岩石圈类型及特征 不论是洋壳、陆壳或过渡壳，其厚不论是洋壳、陆壳或过渡壳，其厚度因地而异，总趋势是大洋区薄、大陆度因地而异，总趋势是大洋区薄、大陆区厚。在大洋区，洋脊和海岭的地壳比区厚。在大洋区，洋脊和海岭的地壳比大洋盆地厚，而岛弧区地壳厚度可超过大洋盆地厚，而岛弧区地壳厚度可超过大洋盆地一倍。在大陆区老褶皱带比新大洋盆地一倍。在大陆区老褶皱带比新褶皱带地壳厚度要小。褶皱带地壳厚度要小。二、岩石圈类型及特征二、岩石圈类型及特征 (二二)主要岩石圈类型特征主要岩石圈类型特征

24、 根据地质和地球物理特征可进根据地质和地球物理特征可进一步将岩石圈划分出不同的岩石圈一步将岩石圈划分出不同的岩石圈类型。类型。二、岩石圈类型及特征二、岩石圈类型及特征 1 1克拉通克拉通(kratonkraton)一般认为，克拉通是大陆均衡的正向部分，一般认为，克拉通是大陆均衡的正向部分，在构造上，它比邻近的活动带更稳定。在构造上，它比邻近的活动带更稳定。(1)(1)地盾地盾地盾是地壳的稳定部分，由前寒武纪岩石组成，其上地盾是地壳的稳定部分，由前寒武纪岩石组成，其上的沉积盖层很薄，或者完全没有沉积；以变质岩和深的沉积盖层很薄，或者完全没有沉积；以变质岩和深成岩为主；成岩为主；所经历的埋藏深度从

25、所经历的埋藏深度从5km5km到到35km35km以上。以上。地盾区表现出地形的起伏很小，而且长期保持构造上地盾区表现出地形的起伏很小，而且长期保持构造上的稳定性。的稳定性。地盾区占地壳总体积的地盾区占地壳总体积的1212左右。最大的几个地盾分左右。最大的几个地盾分布在非洲北美和南极洲。布在非洲北美和南极洲。二、岩石圈类型及特征二、岩石圈类型及特征 (2)(2)地台地台地台也是指地壳的稳定部分，地形上也仅有小的地台也是指地壳的稳定部分，地形上也仅有小的起伏，其基底也是由前寒武纪岩石组成，但其上起伏，其基底也是由前寒武纪岩石组成，但其上覆盖有覆盖有1-3km1-3km厚的相对未变质的沉积岩。地台

26、的厚的相对未变质的沉积岩。地台的前寒武系基底和地盾一起称为克拉通。前寒武系基底和地盾一起称为克拉通。地台上沉积盖层的年龄可从前寒武纪至新生代，地台上沉积盖层的年龄可从前寒武纪至新生代，局部地区盖层厚度可达局部地区盖层厚度可达5km5km以上。地台占地壳体以上。地台占地壳体积约积约3535，占地壳面积约，占地壳面积约1818。二、岩石圈类型及特征二、岩石圈类型及特征 2 2造山带造山带 造山带系指造山作用中经受强烈变形的地壳造山带系指造山作用中经受强烈变形的地壳所形成的狭长形山带。所形成的狭长形山带。传统的地槽系统认为造山带演化的前期为狭长坳传统的地槽系统认为造山带演化的前期为狭长坳陷和沉积带，

27、后期回返遭受剧烈构造变动和深成陷和沉积带，后期回返遭受剧烈构造变动和深成作用，随后是造山作用上隆成山，但只有这样一作用，随后是造山作用上隆成山，但只有这样一次单旋回的事件实际上是很少见的。次单旋回的事件实际上是很少见的。“多旋回的多旋回的造山运动是全球大地构造的特征造山运动是全球大地构造的特征”（黄汲清）。（黄汲清）。二、岩石圈类型及特征二、岩石圈类型及特征 板块构造学说认为造山作用发生于板板块构造学说认为造山作用发生于板块聚敛边界，它是板块俯冲、碰撞作用块聚敛边界，它是板块俯冲、碰撞作用引起的。造山带实际上就是俯冲带和碰引起的。造山带实际上就是俯冲带和碰撞带，它们是地球岩石圈结构和构造最撞带

28、它们是地球岩石圈结构和构造最复杂的地带。复杂的地带。还有些盆岭区和裂谷旁侧山系还有些盆岭区和裂谷旁侧山系和全球性大洋海岭系统都是岩和全球性大洋海岭系统都是岩石圈伸展所致的，如夏威夷群石圈伸展所致的，如夏威夷群岛就是由海底扩张、洋底火山岛就是由海底扩张、洋底火山活动所形成的山脉。活动所形成的山脉。二、岩石圈类型及特征二、岩石圈类型及特征 因此，不仅挤压收缩成山。而且扩张因此，不仅挤压收缩成山。而且扩张伸展也可成山，只不过是在岩石圈发展的伸展也可成山，只不过是在岩石圈发展的不同阶段、不同部位而已。有的造山带是不同阶段、不同部位而已。有的造山带是古生代、中生代或新生代的，有的造山带古生代、中生代或

29、新生代的，有的造山带位于大陆上，有的位于大洋中。位于大陆上，有的位于大洋中。二、岩石圈类型及特征二、岩石圈类型及特征 3 3盆地盆地 盆地是岩石圈的又一重要组成类型，盆地是岩石圈的又一重要组成类型，简单地说，盆地就是指地表的负向汇水简单地说，盆地就是指地表的负向汇水单元。盆地的类型主要有单元。盆地的类型主要有大洋盆地、边大洋盆地、边缘海盆地、海沟、陆内海盆地及大陆内缘海盆地、海沟、陆内海盆地及大陆内沉积盆地沉积盆地。二、岩石圈类型及特征二、岩石圈类型及特征大洋盆地大洋盆地占地球表面积的占地球表面积的4141在构造上很稳定，盖有薄的沉积物，厚约在构造上很稳定，盖有薄的沉积物，厚约0.3km0.3

30、km，且，且具有线状磁异常特征。具有线状磁异常特征。大洋盆地总体上较平坦，但仍具有深海丘陵、海山、大洋盆地总体上较平坦，但仍具有深海丘陵、海山、平顶海山和大洋岛屿。平顶海山和大洋岛屿。深海丘陵是大洋底最普遍的地貌特征。深海丘陵是大洋底最普遍的地貌特征。可能与岩石国可能与岩石国内地幔柱内地幔柱(热点热点)的活动有关；海山是海下火山，既有的活动有关；海山是海下火山，既有活火山，也有死火山；平顶海山是由海浪夷平作用形活火山，也有死火山；平顶海山是由海浪夷平作用形成的火山台地，由于海底的沉降而没于水下。成的火山台地，由于海底的沉降而没于水下。大洋盆地的地壳厚度较稳定，平均为大洋盆地的地壳厚度较稳定，平

31、均为7km7km。二、岩石圈类型及特征二、岩石圈类型及特征边缘海盆地边缘海盆地常位于岛弧之间常位于岛弧之间(如菲律宾海如菲律宾海)或岛或岛弧与大陆之间弧与大陆之间(如日本海和鄂霍次克海如日本海和鄂霍次克海)有洋壳有洋壳的地区。的地区。就现代而言就现代而言，太平洋西部地区边缘海最发育。太平洋西部地区边缘海最发育。以地堑和地垒式的构造格局为特征、以地堑和地垒式的构造格局为特征、并大体上并大体上平行于相邻岛弧系的大断裂。平行于相邻岛弧系的大断裂。盆地内沉积物厚度是多变的，物源主要来自大盆地内沉积物厚度是多变的，物源主要来自大陆或岛弧区。边缘海盆地地壳厚度范围为陆或岛弧区。边缘海盆地地壳厚度范围为10

32、10-15km15km。二、岩石圈类型及特征二、岩石圈类型及特征大洋海沟大洋海沟是俯冲带活动的地方，伴有强烈的地震是俯冲带活动的地方，伴有强烈的地震活动。活动。平行于大陆边缘上的岛弧或火山链，深度平行于大陆边缘上的岛弧或火山链，深度5-8km5-8km，是大洋中最深的部分；是大洋中最深的部分；常充填有来自岛弧附近或大陆的少量沉积物；常充填有来自岛弧附近或大陆的少量沉积物；海沟下边的地壳厚度变化很大，一般为海沟下边的地壳厚度变化很大，一般为3-12km3-12km，而且变厚和变薄都发生在下部地壳中。而且变厚和变薄都发生在下部地壳中。秘鲁-福利海沟海岸山脉日本海沟二、岩石圈类型及特征二、岩石圈类

33、型及特征陆内海盆地是完全被大陆包围的盆地陆内海盆地是完全被大陆包围的盆地(如黑海和墨西哥如黑海和墨西哥湾盆地湾盆地)。构造活动性属于中等稳定到稳定区。构造活动性属于中等稳定到稳定区。某些陆内海盆地的沉积物中有软泥和盐底辟体出现。某些陆内海盆地的沉积物中有软泥和盐底辟体出现。陆内海盆地的地壳厚度和层变化范围相当大。陆内海盆地的地壳厚度和层变化范围相当大。地壳厚地壳厚度从墨西哥湾盆地的度从墨西哥湾盆地的15km15km变至里海盆地的变至里海盆地的45km45km。一般是。一般是一层或多层沉积层一层或多层沉积层(V Vp p2-5km/s)2-5km/s)直接分布在地壳下部直接分布在地壳下部层层(V

34、 Vp p6.2-6.7km/s)6.2-6.7km/s)之上，地壳上部层少有或没有沉之上，地壳上部层少有或没有沉积层。陆内海盆地的地壳厚度变化可以用沉积层和地壳积层。陆内海盆地的地壳厚度变化可以用沉积层和地壳下部层两者厚度差异来解释。下部层两者厚度差异来解释。第二节第二节 岩石圈的生成与演化岩石圈的生成与演化一、地壳的生长一、地壳的生长二、水平运动与垂直运动、沉陷二、水平运动与垂直运动、沉陷 与隆起与隆起三、中、新生代山脉三、中、新生代山脉四、前中生代构造四、前中生代构造一、地壳的生长一、地壳的生长 地壳的生长可以通过以下几种方式：地壳的生长可以通过以下几种方式：从地幔带来新的物质；从地幔带

35、来新的物质；经循环进入地幔的地壳物质重新加入地壳；经循环进入地幔的地壳物质重新加入地壳；由于沉积作用和构造活动使地壳元素重新分布。由于沉积作用和构造活动使地壳元素重新分布。地壳的净生长只应包括来自地幔增加到地壳地壳的净生长只应包括来自地幔增加到地壳中的新物质，而不包括再循环的物质。中的新物质，而不包括再循环的物质。一、地壳的生长一、地壳的生长岩石圈岩石圈生长的主要机制包括岩浆加入地壳、地壳岩石生长的主要机制包括岩浆加入地壳、地壳岩石的相互逆冲和堆积、地体或微大陆碰撞而导致的汇聚的相互逆冲和堆积、地体或微大陆碰撞而导致的汇聚拼合以及沉积棱柱体焊接到大陆边缘上等等。拼合以及沉积棱柱体焊接到大陆边缘

36、上等等。一、地壳的生长一、地壳的生长 WindleyWindley、VeizerVeizer、ReymerReymer和和SchubertSchubert等对等对大陆生长速度进行了探讨，主要提出了五大陆生长速度进行了探讨，主要提出了五种模式：种模式：1 1、大陆地壳的迅速生长发生在地球历史的、大陆地壳的迅速生长发生在地球历史的早期，随后地壳物质通过地幔或在地壳内早期，随后地壳物质通过地幔或在地壳内形成再循环；形成再循环；2 2、大陆地壳的形成随时间作指数增加；、大陆地壳的形成随时间作指数增加；一、地壳的生长一、地壳的生长3 3、大陆地壳的生长与地壳的再循环呈线性关系；、大陆地壳的生长与地壳的再

37、循环呈线性关系；4 4、地球分异的早期，大陆地壳迅速增长，古太古、地球分异的早期，大陆地壳迅速增长，古太古 代陆壳进入了缓慢的线性增长期；代陆壳进入了缓慢的线性增长期；5 5、大陆地壳主要在新太古代迅速增长，基本上构、大陆地壳主要在新太古代迅速增长，基本上构 成现今陆壳的主体，元古宙后才大大降低了增成现今陆壳的主体，元古宙后才大大降低了增 长的速率。长的速率。第一种和第二种模式都是极限的情况，最近愈来愈第一种和第二种模式都是极限的情况，最近愈来愈多的研究发现，大陆壳实际生长速度介于这二者之间。多的研究发现，大陆壳实际生长速度介于这二者之间。地壳表面不断剥蚀，迫使地表高程降低，现今陆地地壳表面不

38、断剥蚀，迫使地表高程降低，现今陆地平均海拔高度约平均海拔高度约875m875m，仅计算由河流带走的陆地剥，仅计算由河流带走的陆地剥蚀流失量，则只要蚀流失量，则只要10001000万年，陆地就会被削平，沉万年，陆地就会被削平，沉沦于海平面之下。沦于海平面之下。地质历史表明，在一些高级变质的前寒武系地区，地质历史表明，在一些高级变质的前寒武系地区，有证据证实，有有证据证实，有15-30km15-30km的隆起剥蚀量，可是由于前的隆起剥蚀量，可是由于前述的地壳生长，大陆不断得到物质补给，才幸免于述的地壳生长，大陆不断得到物质补给，才幸免于成为一片汪洋，可见剥蚀量和生长量是何等可观。成为一片汪洋，可见

39、剥蚀量和生长量是何等可观。大陆沉积物不断被搬运到海洋中，若要保持大陆体大陆沉积物不断被搬运到海洋中，若要保持大陆体积不变或增长，就应该至少有等量的物质添加到大积不变或增长，就应该至少有等量的物质添加到大陆地壳中，方能构成海陆长期共存的格局。陆地壳中，方能构成海陆长期共存的格局。二、水平运动与垂直运动、二、水平运动与垂直运动、沉陷与隆起沉陷与隆起 岩石圈究竟是以水平运动岩石圈究竟是以水平运动为主还是以垂直运动为主为主还是以垂直运动为主?海底磁异常条带、海洋古地理、微体化石、火山岩海底磁异常条带、海洋古地理、微体化石、火山岩同位素年龄测定所反映的洋盆下岩层的年龄分布规同位素年龄测定所反映的洋盆下岩

40、层的年龄分布规律，是随着远离大洋中脊而呈线性增加的趋势。再律，是随着远离大洋中脊而呈线性增加的趋势。再结合由反射地震和地震带的分析，基本上可查明洋结合由反射地震和地震带的分析，基本上可查明洋壳相对于大陆的运动轨迹和运动速度，并借以重建壳相对于大陆的运动轨迹和运动速度，并借以重建南、北大西洋的扩张、阿尔卑斯南、北大西洋的扩张、阿尔卑斯古地中海的闭合古地中海的闭合和印度次大陆与欧亚大陆碰撞的历史，现代应力测和印度次大陆与欧亚大陆碰撞的历史，现代应力测量、近期大地测量反映各板块之间的相对运动和地量、近期大地测量反映各板块之间的相对运动和地体的漂移等等，均以无可辩驳的事实证明了确实存体的漂移等等，均以

41、无可辩驳的事实证明了确实存在着巨大的在着巨大的水平运动水平运动。大洋岩石圈的垂直升降运动也引人注目，大洋岩石圈的垂直升降运动也引人注目，大洋中脊增生上隆并向两边迁移，海底地貌大洋中脊增生上隆并向两边迁移，海底地貌鲜明的变化，都是垂直运动的具体反映。鲜明的变化，都是垂直运动的具体反映。喜马拉雅山的形成喜马拉雅山的形成喜马拉雅造山带一般被认为是强烈垂直运动的典型实例，第四纪以来垂直升高二、三千米。其实是水平运动造成的垂向升高。陆内楔形岩席顺着逆冲面斜向滑移。喜马拉雅地区向南逆冲推覆，从l00万年前的每年12cm，到现今降为每年2cm。若以每年平均5cm计算，假设逆冲岩席与水平面呈5交角，很容易计算

42、出每年的平均增高量，除去剥蚀量后，这个数字虽十分微小，但l00万年累计结果就十分可观。占主导地位的仍是水平挤压作用，占主导地位的仍是水平挤压作用，其次才是由此触发的垂直升降，只其次才是由此触发的垂直升降，只是这种水平位移幅度远不如大洋地是这种水平位移幅度远不如大洋地区。从阿尔卑斯和阿巴拉契亚等地区。从阿尔卑斯和阿巴拉契亚等地区也能得到同样的结论。区也能得到同样的结论。大陆内的水平运动大陆内的水平运动地体运动、推覆构造和裂谷伸展都为大陆内的水平运动提地体运动、推覆构造和裂谷伸展都为大陆内的水平运动提供了充分的依据。供了充分的依据。海陆沧桑变迁一般发生在陆缘附近，在大陆内部未曾发现海陆沧桑变迁一般

43、发生在陆缘附近，在大陆内部未曾发现过真正的深海沉积物，古地盾区似乎自前寒武纪以来就是过真正的深海沉积物，古地盾区似乎自前寒武纪以来就是大陆，说明大陆内没有发生过强烈的垂直振荡运动。大陆，说明大陆内没有发生过强烈的垂直振荡运动。大量的水平剪切应力作用是造山带演化的基本特征，深地大量的水平剪切应力作用是造山带演化的基本特征，深地壳逆冲系统、伴随着结晶基底岩席的大规模迁移而导致了壳逆冲系统、伴随着结晶基底岩席的大规模迁移而导致了垂直矗覆。美国大陆反射地震指示了南阿巴拉契亚的薄皮垂直矗覆。美国大陆反射地震指示了南阿巴拉契亚的薄皮构造、俄怀明州的大型逆俺断层，证明了大陆内确定存在构造、俄怀明州的大型逆俺

44、断层，证明了大陆内确定存在大规模的水平运动。裂谷的水平扩张量总是大于垂直升降大规模的水平运动。裂谷的水平扩张量总是大于垂直升降量，再次证明了水平运动的重要性。量，再次证明了水平运动的重要性。二、水平运动与垂直运动、沉陷与隆起二、水平运动与垂直运动、沉陷与隆起岩石圈中除大幅度水平位移外，隆起与沉陷亦是岩石圈中除大幅度水平位移外，隆起与沉陷亦是十分醒目的，不仅控制了大洋盆地的发育，还控十分醒目的，不仅控制了大洋盆地的发育，还控制了大陆地区的演化。垂直运动一方面造成了深制了大陆地区的演化。垂直运动一方面造成了深陷的盆地，另一方面又形成相对的隆起，有时可陷的盆地，另一方面又形成相对的隆起，有时可看到由

45、盆地转为隆起或相反情况的构造反转。看到由盆地转为隆起或相反情况的构造反转。发生垂直运动的因素是各种各样的，有些还是复发生垂直运动的因素是各种各样的，有些还是复合因素的产物。合因素的产物。二、水平运动与垂直运动、沉陷与隆起二、水平运动与垂直运动、沉陷与隆起现一般认为：现一般认为：(1)(1)沉积物对弹性岩石圈的挠曲载荷，引起下沉；沉积物对弹性岩石圈的挠曲载荷，引起下沉；(2)(2)来自地幔深处的局部热柱促使岩石圈加热和热膨来自地幔深处的局部热柱促使岩石圈加热和热膨胀，导致岩石圈上隆，随着地壳的侵蚀，被剥蚀岩胀，导致岩石圈上隆，随着地壳的侵蚀，被剥蚀岩石圈冷却和下沉；石圈冷却和下沉；(3)(3)被

46、动大陆边缘陆壳横向的伸展作用，使得大陆地被动大陆边缘陆壳横向的伸展作用，使得大陆地壳的中部和下部向大洋地壳蠕动，从而造成以断层壳的中部和下部向大洋地壳蠕动，从而造成以断层为界且与海岸平行的沉陷谷和地堑；为界且与海岸平行的沉陷谷和地堑；二、水平运动与垂直运动、沉陷与隆起二、水平运动与垂直运动、沉陷与隆起(4)(4)地幔物质的贯入，致使地壳物质密度增大，地壳地幔物质的贯入，致使地壳物质密度增大，地壳 质量增加；质量增加；(5)(5)下地壳和上地幔相变，导致密度的变化；下地壳和上地幔相变，导致密度的变化；(6)(6)冰盖的溶化造成的地壳回跳。冰盖的溶化造成的地壳回跳。这些因素是通过褶皱、逆冲叠覆、构

47、造侵位、这些因素是通过褶皱、逆冲叠覆、构造侵位、物质的横向流动、重力引张造成的地壳剥蚀和引张物质的横向流动、重力引张造成的地壳剥蚀和引张伸展作用等形式反映出来的。伸展作用等形式反映出来的。三、中、新生代山脉三、中、新生代山脉从山脉的分布来看，可分四种类型，即从山脉的分布来看，可分四种类型，即：火山弧型（或陆缘型）山脉火山弧型（或陆缘型）山脉 岛弧型山脉岛弧型山脉 碰撞型山脉碰撞型山脉 陆内型山脉陆内型山脉三、中、新生代山脉三、中、新生代山脉（一）（一）火山弧山火山弧山脉脉(陆缘山脉陆缘山脉)以安第斯科迪以安第斯科迪勒拉山系和北勒拉山系和北美科迪勒拉山美科迪勒拉山系为典型代表，系为典型代表，规模

48、宏大。规模宏大。三、中、新生代山脉三、中、新生代山脉 耸立于俯冲带的上方，俯冲面直接位于大陆地壳之下。耸立于俯冲带的上方，俯冲面直接位于大陆地壳之下。在逆冲大陆边缘形成增生棱柱体，与俯冲有关的热物质侵在逆冲大陆边缘形成增生棱柱体，与俯冲有关的热物质侵入作用引起褶皱和隆升，形成陆缘山脉。水下增生柱是最入作用引起褶皱和隆升，形成陆缘山脉。水下增生柱是最早造山的场所，在那里沉积物被抬升、变形，最终转化成早造山的场所，在那里沉积物被抬升、变形，最终转化成大陆壳。大陆壳。三、中、新生代山脉三、中、新生代山脉在陆缘山脉中，大洋板块的俯冲主要不是横向挤压作用或在陆缘山脉中，大洋板块的俯冲主要不是横向挤压作用

49、或伸展作用，而是输送物质，加厚大陆地壳，最后形成巨大伸展作用，而是输送物质，加厚大陆地壳，最后形成巨大的山系的山系。安第斯山脉虽自安第斯山脉虽自J3以来经历了五期横向挤压而发育了逆断层和相应的褶以来经历了五期横向挤压而发育了逆断层和相应的褶皱及为数不多的推覆体，据皱及为数不多的推覆体，据Megard估计，在秘鲁，山脉的总缩短量仅估计，在秘鲁，山脉的总缩短量仅100km，区域变质作用微弱，劈理不甚发育等，表明挤压作用强度有，区域变质作用微弱，劈理不甚发育等，表明挤压作用强度有限，地壳褶皱、叠覆不足以使山系大面积平均升高三千米左右。在海限，地壳褶皱、叠覆不足以使山系大面积平均升高三千米左右。在海岸

50、山脉与安第斯山脉之间，有好几条纵向地堑，智利中央谷地就是其岸山脉与安第斯山脉之间，有好几条纵向地堑，智利中央谷地就是其中最著名的一条。中央谷地两侧均为正断层，显然，谷地是由横向伸中最著名的一条。中央谷地两侧均为正断层，显然，谷地是由横向伸展作用形成的，由此产生的物质侧向流动，也可挤入到安第斯山脉之展作用形成的，由此产生的物质侧向流动，也可挤入到安第斯山脉之下。然而，地堑引起岩石圈减薄，出现的质量亏损，远远不能与安第下。然而，地堑引起岩石圈减薄，出现的质量亏损，远远不能与安第斯抬升所需填补的质量相平衡。说明物质的补给主要通过地幔楔的岩斯抬升所需填补的质量相平衡。说明物质的补给主要通过地幔楔的岩浆