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板块构造学

来源:大科普网 | 时间:2013-06-06 | 关注度:86

板块构造学的创立和发展大致可以分为 3个阶段:

①1912年德国学者A·L·魏格纳提出了大陆漂移说。当时由于多数人的反对而没有被接受。50年代古地磁学的研究测得各地在地质时代中的磁极位置变化多端,用大陆固定论无法解释,采用大陆漂移说则可以得到圆满的解释,大陆漂移说随之重新复活。

②60年代初美国地质学家H.H.赫斯和R.S.迪茨在古地磁学研究的基础上提出了海底扩张说,随后英国的F.J.瓦因和D.H.马修斯通过海底磁异常的研究对海底扩张说作了进一步论证,论述了地壳的产生和消亡,并得到深海钻探的验证。

③1965年加拿大人J·T·威尔逊建立转换断层概念,并首先指出,连绵不绝的活动带网络将地球表层划分为若干刚性板块。1967~1968年法国的X.勒皮雄、美国的D.P.麦肯齐将转换断层概念外延到球面上,定量地论述了板块运动,确立了板块构造学的基本原理。

板块构造学 - 基本内容

 

板块构造学欧亚大陆板块

地球上层构造根据物理性质在垂向上可以分为两个截然不同的层圈,即下部塑性的软流圈和上部刚性的岩石圈。岩石圈在侧向上被地震带所分割,形成若干大小不一的块体,称为岩石圈板块,简称板块。板块的厚度变化较大,约在几十公里至200公里。

板块边界  
两个板块之间的接触带。板块边界是构造活动带,可分为3类。①离散型边界,又称生长边界,两个相互分离的板块之间的边界。见于洋中脊或洋隆,以浅源地震、火山活动、高热流和引张作用为特征。洋中脊轴部是海底扩张的中心,由于地幔对流,地幔物质在此上涌,两侧板块分离拉开。上涌的物质冷凝形成新的洋底岩石圈,添加到两侧板块的后缘上(见地幔对流说)。②汇聚型边界,又称消亡边界,两个相互汇聚、消亡的板块之间的边界。相当于海沟或地缝合线。可分为两个亚类:大洋板块在海沟处俯冲潜没于另一板块之下,称为俯冲边界,现代俯冲边界主要分布在太平洋周缘(见俯冲作用);大洋板块俯冲殆尽,两侧大陆相遇汇合开始碰撞称为碰撞边界,欧亚板块南缘的阿尔卑斯-喜马拉雅带是典型的板块碰撞带的实例(见大陆碰撞)。③守恒型边界,两个相互剪切滑动的板块之间的边界。相当于转换断层。地震、岩浆活动、变质作用、构造活动等主要发生在板块边界。板块边界的研究是板块构造学的重要内容之一。

板块运动  
 

板块构造学板块构造示意图

全球所有板块都在移动,板块运动通常指一板块相对于另一板块的相对运动。即符合欧勒定律,就是岩石圈板块作为统计均匀的刚体在球面(即地球地面)绕一个极点发生转动(见转动极),其运动轨迹为小圆。板块构造学认为岩石圈与软流圈在物性上有明显的差别。软流圈相当于上地幔中的低速层,该层圈中地震横波波速降低、介质品质因素Q值亦明显降低,但导电率却显著升高。这些都表明软流圈物质可能较热、较软、较轻,具有一定的塑性,是上覆岩石圈板块发生水平方向上的大规模运动的基本前提。

引起板块运动的机制是未解决的难题。一般认为板块运动的驱动力来自地球内部,可能是地幔中的物质对流。新生的洋壳不断离开洋中脊向两侧扩张,在海沟处大部分洋壳变冷而致密,沿板块俯冲带潜没于地幔之中。 板块构造学深刻地解释了地震和火山分布、地磁和地热现象、岩浆与造山作用;阐明了全球性大洋中脊和裂谷系、大陆漂移、洋壳起源等重大问题;更新了地质学中的许多概念,使得既承认水平运动也承认垂直运动的活动论观点取代了曾占统治地位的固定论。板块构造学以全球整体的研究观点开拓了地球科学研究的深度和广度,是地球科学领域中的一场革命。

板块构造学 - 成就与展望

 

板块构造学还存在一些有待解决的难题。板块构造说对于板块构造活动总的轮廓已比较清楚,但具体作用过程和细节还不十分明确;对板块动力学的确定依然有困难;对板块内部的构造和岩浆活动研究不足;对板块俯冲、消亡及伴随的岩浆活动、边缘盆地起源等还了解不够;还不能圆满地解释大陆岩石圈的成因和演化。

板块构造学 - 区别

板块构造学板块构造说对于板块构造活动总的轮廓已比较清楚

板块构造学认为岩石圈(固体地球的外层部分)分成少数几个在地函上漂浮著并在其上独自运动著的板块的学说。大部分的地震活动和火山活动,连同各种造山作用,都发生在这些板块的边界上。地球的表层由大约十来个大板块和几个小板块构成。在每一板块范围以内,地壳的岩石是作为一个刚体运动著,此刚体只有微弱的挠曲现象,几乎没有地震活动和火山活动表现。板块的边缘是由出现世界上80%的地震和火山的狭窄地带确定的。板块边界有3种类型。第一种是一条非常狭窄的由张应力所引起的浅层地震带,这一地震带恰恰是80,000公里(48,000哩)长的活动的大洋中脊。第二种边界类型出现在这些中脊发生水平横错的地区内。沿这种部位的断层发生的地震强烈得多,这种地震是由断层两侧的板块沿相反方向彼此水平地相互摩擦所产生的。形成第三种边界的地震,分布比较散,但却包括了世界上的一切深层地震(即在深度超过145公里〔90哩〕处产生的地震),并且与洋底下降到低於其正常深度达到海平面以下10.5公里(6.6哩)的极其狭窄的海域——海沟——有联系。

断块构造说是一种关于地球岩石圈构造及演化的理论。它认为岩石圈固结之后,断裂活动就占据了主导地位。断块就是被岩石圈中不同深度的断裂及层间滑动断裂所切割成的块体,各块体之间在物质组成、构造滑动性和地质演化诸方面均有明显的差异。断块构造说强调块缘的形成与形变研究,因为它们是认识断块形成演化及其运动学和动力学的主要标志;同时也重视块内结构不均一性的研究,因为块内各种不均一地质因素,都可在同一区域应力场情况下导致块内应力的分布形式和边界条件的变化,使块内应变图像变得十分复杂。断块构造说是张文佑于1974年提出的。它是以地质力学为基础,吸取了地槽地台学说和板块构造学等的有关内容,在研究中国及邻区大地构造特征和模拟实验的过程中建立和发展起来的。

板块构造学 - 相关学科

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