大洋底构造 板块构造1

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1、三 板块构造理论 板块构造理论板块构造理论（Plate Tectonics）是是2020世纪世纪60 60年代年代 中期由中期由Wilson（1965），McKenzie et al（1967）， Morgan（1968），Le Pichon（1968）等人提出的大地等人提出的大地 构造学说。它是在大陆漂移和海底扩张学说的基础上，构造学说。它是在大陆漂移和海底扩张学说的基础上， 综合了岩石圈、软流圈、转换断层、板块俯冲与消减、综合了岩石圈、软流圈、转换断层、板块俯冲与消减、 大陆碰撞、地幔对流、地震及火山等一系列概念而提出大陆碰撞、地幔对流、地震及火山等一系列概念而提出 的。的。板块构造在更广

2、泛的基础上，阐明了地球活动和演板块构造在更广泛的基础上，阐明了地球活动和演 化的许多重大问题化的许多重大问题，因而也被称为，因而也被称为新全球构造学说（ New Global Tectonics）。 板块构造理论的要点 “板块（Plate）”（Wilson（1965）：地球表层（岩：地球表层（岩 石圈）被活动带分割而成的大小不一的球面盖板。它的石圈）被活动带分割而成的大小不一的球面盖板。它的 面积很大（数万至亿平方公里），厚度很小（数百公里面积很大（数万至亿平方公里），厚度很小（数百公里 ），并依地球表面轮廓弯曲。），并依地球表面轮廓弯曲。 大洋板块：构成板块的岩石圈构成板块的岩石圈顶层为大洋

3、地壳的板块，的板块， 如太平洋、大西洋、菲律宾海等板块。如太平洋、大西洋、菲律宾海等板块。 大陆板块：岩石圈岩石圈顶层的一部分为大陆地壳的板块，如的板块，如 欧亚、北美、南美、非洲等板块。欧亚、北美、南美、非洲等板块。 板块构造理论的要点 漂浮于软流圈之上的刚性岩石圈并漂浮于软流圈之上的刚性岩石圈并非非“ “铁板一块铁板一块” ”，被被活动 带和断裂带分割成若干大小的球面块体（岩石圈板块）；分割成若干大小的球面块体（岩石圈板块）； 板块是板块是刚性的和的和相对稳定的，并按球面运动规律不断改变的，并按球面运动规律不断改变 着彼此之间的相对位置；着彼此之间的相对位置； 板块边界为板块边界为洋中脊、

4、岛弧-海沟系、地缝合线和和转换断层 等构造活动带，因而具有强烈的活动性，世界上的地震、火等构造活动带，因而具有强烈的活动性，世界上的地震、火 山主要沿板块边界分布；山主要沿板块边界分布； 板块边界分三种类型：板块边界分三种类型：分离扩张型、俯冲会聚型、平移剪 切或转换型； 在离散边界处的扩张增生得到会聚边界处俯冲消减的完全在离散边界处的扩张增生得到会聚边界处俯冲消减的完全 补偿，补偿，地球体积保持不变； 地幔中的地幔中的热对流是板块运动的驱动力。是板块运动的驱动力。 初期板块构造理论的要点 一、转换断层 1. 转换断层的发现 大洋探测表明，洋底存在着一系列平行排列的巨型大洋探测表明，洋底存在着

5、一系列平行排列的巨型 断裂带（断裂带（19521952年，年，米纳德在北太平洋首次发现门多西诺 断裂），把中脊沿走向切割成不同的块段。这些断裂带），把中脊沿走向切割成不同的块段。这些断裂带 大致与纬度线平行，长达数千公里，宽大致与纬度线平行，长达数千公里，宽100100一一200 km200 km， 在海底表现为线形陡崖，两侧地形高差可达在海底表现为线形陡崖，两侧地形高差可达2 2公里或更公里或更 多。断层两侧的洋中脊轴和磁异常条带的水平错开可以多。断层两侧的洋中脊轴和磁异常条带的水平错开可以 达到数百公里。达到数百公里。威尔逊（Wilson，1965）从海底扩张的从海底扩张的 观点出发，将其

6、命名为观点出发，将其命名为转换断层（Transform Fault） ，认为磁条带从一开始就错开了。认为磁条带从一开始就错开了。 转换断层 全球转换断层的分布特征 2. 转换断层与走滑断层的对比 走滑断层：断层两侧的两段中脊之间的距离将随着时间的推移逐断层两侧的两段中脊之间的距离将随着时间的推移逐 渐加大，错动是沿整条断裂线发生的。如果由平移断层引起地震渐加大，错动是沿整条断裂线发生的。如果由平移断层引起地震 ，则沿整个断裂带都会发生地震。，则沿整个断裂带都会发生地震。 转换断层：中脊轴两侧海底不断扩张，断层两侧两段中脊之间的中脊轴两侧海底不断扩张，断层两侧两段中脊之间的 距离并不加大，相互错

7、动仅发生在两段中脊轴之间的距离并不加大，相互错动仅发生在两段中脊轴之间的BC段上。在上。在 BCBC段以外的断裂带上，断层两侧海底的扩张移动方向相同，其间段以外的断裂带上，断层两侧海底的扩张移动方向相同，其间 没有相互错动。洋底断裂带记录到频繁的地震活动，几乎都集中在没有相互错动。洋底断裂带记录到频繁的地震活动，几乎都集中在 BCBC段上，而在中脊轴以外的段上，而在中脊轴以外的ABAB和和CDCD段，一般没有地震发生。段，一般没有地震发生。 左左 旋旋右右 旋旋 转 换 断 层 与 走 滑 断 层 的 对 比 19671967年，美国学者年，美国学者赛克斯（L.R. Sykes）发现，地震只发

8、生在洋发现，地震只发生在洋 中脊轴部和被错段的洋中脊的断裂带上，且皆为浅震，但震源机中脊轴部和被错段的洋中脊的断裂带上，且皆为浅震，但震源机 制有差别制有差别。 转换断层两侧磁异常的平移错开机制 a. 时期时期1 1，扩张作用开始；，扩张作用开始；b. 时期 时期2 2，异常，异常1 1裂开，并背离中脊向裂开，并背离中脊向 两个方向移动产生了两个方向移动产生了ABAB和和CDCD的伸长，的伸长，BCBC段仍保持转换断层的段仍保持转换断层的 性质；性质；c. 延伸发展的更长；延伸发展的更长；d. 与与c c为同一个时期，表示每个延伸为同一个时期，表示每个延伸 部分较老的一侧有糜棱岩发育。部分较老

9、的一侧有糜棱岩发育。 延伸段（虚线）两侧磁异常的平错方向和大小与中脊的平延伸段（虚线）两侧磁异常的平错方向和大小与中脊的平 错相一致。错相一致。 2、转换断层的地质、地貌特征 1、转换断层切穿整个岩石圈。沿洋底转换断层所发育的槽转换断层切穿整个岩石圈。沿洋底转换断层所发育的槽 谷及崖壁，有的谷及崖壁，有的高差可达2km以上，随着远离洋中脊，地形高差，随着远离洋中脊，地形高差 会逐渐减小。转换断层不仅切过沉积层和洋壳第二层，有时还有会逐渐减小。转换断层不仅切过沉积层和洋壳第二层，有时还有 洋壳第三层出露。拖采得到拉斑玄武岩、辉绿岩、辉长岩、蛇纹洋壳第三层出露。拖采得到拉斑玄武岩、辉绿岩、辉长岩、

10、蛇纹 岩化的橄榄岩等。岩化的橄榄岩等。 2、转换断层的地质、地貌特征 2、转换断层伴有较强烈的动力变质作用。拖样表明，许多拖样表明，许多 基岩被角砾岩化、糜棱岩化或片理化，有的岩石还出现微型褶皱基岩被角砾岩化、糜棱岩化或片理化，有的岩石还出现微型褶皱 。由于剪切作用和变质作用，可使岩石的磁性丧失，故沿转换断。由于剪切作用和变质作用，可使岩石的磁性丧失，故沿转换断 层带往往缺失条带状磁异常，无磁异常地带宽约层带往往缺失条带状磁异常，无磁异常地带宽约1030km1030km。 一些转换断层部位会发育火山、火山岛。一些转换断层部位会发育火山、火山岛。 3、转换断层的类型：左旋和右旋 洋脊洋脊洋脊洋脊

11、洋脊凹弧洋脊凹弧洋脊凸弧洋脊凸弧 凹弧凹弧凹弧凹弧凸弧凹弧凸弧凹弧凸弧凸弧凸弧凸弧 终端为三联点的转换断层 据朱尔勤，1991 除圣安德烈斯断层外，除圣安德烈斯断层外，洋脊洋脊型转换断层都位于洋底。其南端与加利福尼。其南端与加利福尼 亚湾内东太平洋海隆的北延部分相接，北端与胡安亚湾内东太平洋海隆的北延部分相接，北端与胡安 德富卡脊相接，此交点以德富卡脊相接，此交点以 西，地震活动突然终止。西，地震活动突然终止。 圣安德烈斯断层右旋洋脊-洋脊型转换断层 大陆上，大陆上，洋脊- 洋脊型转换断层转换断层 表现为表现为裂谷-裂谷 型，如如贝加尔裂 谷带上的通卡断 层等，平移段两等，平移段两 端转换为张

12、扭性端转换为张扭性 裂谷盆地（裂谷盆地（谢尔 曼等，1983）。）。 3、转换断层的类型 洋脊-凹弧型 如现在连接汤加海沟如现在连接汤加海沟 和新赫布里底海沟的和新赫布里底海沟的 斐济断层，原为凹弧，原为凹弧 - -凹弧型转换断层，凹弧型转换断层， 后因弧后扩张产生新后因弧后扩张产生新 的洋中脊，变为洋脊的洋中脊，变为洋脊 - -凹弧型，转换断层凹弧型，转换断层 逐渐伸长。逐渐伸长。 3、转换断层的类型 3、转换断层的类型 洋脊-凸弧型 如如连接阿留申弧和和胡安 德富卡脊的断裂带、印、印 度洋西北的度洋西北的欧文断层、 平移段在大陆上的平移段在大陆上的死海 断层等，转换断层的长等，转换断层的长

13、 度变化不确定。度变化不确定。 凹弧-凹弧型 如连接安第斯弧和如连接安第斯弧和 中美海沟的中美海沟的蒙塔古 断层，转换断层也，转换断层也 在逐渐伸长。在逐渐伸长。 3、转换断层的类型 凹弧-凸弧型如冲绳如冲绳 海沟和伊豆海沟和伊豆- -小笠原小笠原 海沟的海沟的南海海槽（ Nankai Trough）， 转转换断层的长度也换断层的长度也 不确定。不确定。 3、转换断层的类型 凸弧-凸弧型如连接冲如连接冲 绳海沟和菲律宾海沟的绳海沟和菲律宾海沟的 台东大纵谷断层，转换，转换 断层逐渐缩短。断层逐渐缩短。 沿转换断层所发生的运动除平移剪切外，有的还兼沿转换断层所发生的运动除平移剪切外，有的还兼 有

14、拉张或挤压性质，据此还可分出有拉张或挤压性质，据此还可分出张性转换断层和和压性 转换断层。 压性转换断层的构造变形十分强烈。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，成为地沿着张性转换断层往往有软流圈物质上涌，成为地 壳增生场所，或出现火山活动，局部可形成新的洋壳，壳增生场所，或出现火山活动，局部可形成新的洋壳， 如加勒比板块的北界如加勒比板块的北界开曼海槽槽底，曾采集到新鲜的玄槽底，曾采集到新鲜的玄 武质熔岩，这种转换断层又武质熔岩，这种转换断层又称泄漏型转换断层。 3、转换断层的类型 4、转换断层的形成机制 转换断层的形成与洋中脊上不转换断层的形成与洋中脊上不

15、 同地段的扩展速率不同有关，扩张同地段的扩展速率不同有关，扩张 速度在赤道上最大，由北向南速度速度在赤道上最大，由北向南速度 逐渐降低逐渐降低（Dietz）。 当岩石圈拉张破裂，断裂沿地当岩石圈拉张破裂，断裂沿地 块的薄弱带发生，它们在地表上的块的薄弱带发生，它们在地表上的 展布极不规则，很少呈直线形。在展布极不规则，很少呈直线形。在 大洋张开的初期，若该断裂的某些大洋张开的初期，若该断裂的某些 段落平行于板块运动的方向，即可段落平行于板块运动的方向，即可 沿其生成转换断层，从而出现拉张沿其生成转换断层，从而出现拉张 段和平移段的交替。只要板块分离段和平移段的交替。只要板块分离 扩张的方向保持稳定，沿转换断层扩张的方向保持稳定，沿转换断层 的错动便可以持续发生的错动便可以持续发生（Wilson， 1965）。 转换断层的形成还可转换断层的形成还可 能与板块在能与板块在不同地段的俯 冲有关。有关。 如新西兰的如新西兰的阿尔卑斯 断层，它的形成与原始海，它的形成与原始海 沟两侧的澳洲板块沟两侧的澳洲板块（X） 和太平洋板块和太平洋板块（Y）各自各自 在不同的地段上俯冲到对在不同的地段上俯冲到对 方之下有关。方之下有关。斐济转换断 层可能与弧后扩张作用有可能与弧后扩张作用有 关，而关，而死海转换断层则可则可 能与碰撞前陆的破裂有关能与碰撞前陆的破裂有关 等等。等等。