1、,主讲：魏秀国,地球科学概论,旅游与环境学院,自然灾害与减灾,绪论,地球的起源与演化,地球的物理性质,地球的圈层,板块运动与地质作用,大气圈,水圈,地表形态,生物圈,地球环境及其变迁,自然资源及其利用,,板块运动与地质作用,第 5 章, 从大陆漂移到板块构造, 岩浆作用, 变质作用, 沉积作用,地球科学概论,大陆漂移说 海底扩张说 板块构造说,地球科学概论,板块构造,板块构造学以一种总体观念把关于地球的各种科学联系再一起，地球不再被看作是一个不变的圆球，而是一个具有演变过程和历史发展的复杂球体。这个球体同时也是一架能不断进行自组织和再生的热力机。地壳覆盖着塑性地幔，地幔包裹着炽热的地核，经历了
2、分离、对流、漂移、碰撞等巨大变化，形成我们今天的地球模样，并将继续演变下去。,大陆漂移假说形成、发展与衰落,1620 F.Bacon,在地图上对大西洋两岸相似的部分作了标记。,1858 A.Snider,地球及其奥秘,将欧洲与北美的石炭纪煤系及其所含的植物化石的相似性作了对比，断言大西洋两岸曾是联合在一起的，后来分裂而漂移开来。,1910 B.Taylor,补充了大西洋两岸山脉起源的相似性问题并作了论证。,魏格纳是德国气象学家、地球物理学家，1880年11月1日生于柏林，1930年11月1日在格陵兰考察冰原时遇难。,1912年，发表根据地球物理学论地质轮廓（大陆及海洋）的生成。 1915年，完
3、成海陆的起源。,地球科学概论,中生代地球表面存在一个泛大陆，这个超极大陆后来分裂，经过二亿多年的漂移形成现在的海洋和陆地。,1、大陆漂移学说思想,地球科学概论,2、假说的证据,拟合大陆的外形,古气候学,古生物学,地质学,第五章 板块运动与地质作用,地球科学概论,拟合大陆的外形,布拉德应用电子计算机对大西洋两侧大陆进行拼合，发现最佳方案并非海岸线而是海平面以下915 m等深线，其平均误差小于一个经度 . 古生物与冰川、气候证据南半球各大陆找到的二叠纪爬行类等陆生生物有惊人的相似性,拟合大陆的外形,地球科学概论,古气候学,地球科学概论,古生物学,地球科学概论,地质学,地球科学概论,3、争论,批判,
4、对证据,对驱动力,衰落,1928年11月，美国石油地质协会专门讨论了魏格纳的大陆漂移说。在14名权威地质学家中，只有5人支持，7人坚决反对，2个保留意见。反对者对假说持贬斥、歪曲的态度，甚至把它讥讽为“积木游戏”,海陆固定论；,假说本身的缺陷或某些细节证据不足。,原因：,格陵兰岛与西欧相对位置变化的大地测量,地球科学概论,4、假说复活,剩余磁性与古地磁学,磁铁一类的矿物受地球磁场的控制，会按照磁力线的方向发生磁化，使每一块小矿物变成一个极性与地球磁场相平行的小磁石。在外界磁场作用下物质获得磁性，当外界磁场去掉或改变后，又永远保持原来的磁性，这称为剩余磁性。 地球发展过程中，磁场的极性特征会发生
5、变化，而这些变化以剩余磁性的形式可以保存于不同时代的岩石中。,第五章 板块运动与地质作用,地球科学概论,极移曲线证明大量大陆漂移的存在,地球科学概论,大陆漂移说 海底扩张说 板块构造说,地球科学概论,海底扩张,赫斯（Hess，1962）和迪茨（Dietz，1961）几乎同时提出海底扩张的观点。 海底扩张作用是大洋岩石圈在洋中脊处裂开，地幔炽热的岩浆从这里涌出，冷却固结成新的大洋岩石圈，并把先期形成的岩石向两侧对称地推挤，导致大洋海底不断扩张。另一方面，在假设地球的体积和面积不变的情况下，大洋岩石圈也必然在大陆边缘的海沟处沿着消减带向大陆岩石圈之下俯冲，消亡于软流圈中。,海底扩张实质上是全球洋壳
6、在不断地循环变化，21083108年内更新一次。海底扩张说的确凿证据是海底岩石年龄的分布：以年龄最新的大洋中脊为轴，向两侧呈对称地分布，离中脊愈远愈老。 （1）磁异常与磁场倒转记录 （2）海底扩张速度,大西洋中脊,中央为一深陷裂谷，两侧有一系列阶梯状断层。,地球表面最长的山脉大洋中脊,地球科学概论,大洋中脊,1、地球表面最长的山脉大洋中脊,大洋中脊，或称洋脊，指海底纵横绵延的山脉，总长度可达65000km，是地球上最长的山脉。 其中，最典型的是大西洋中脊，它与两侧大陆平行延伸，略呈S形，高出洋底20003000m，洋脊中央常为一深陷裂谷，两侧有一系列阶梯状断层。,第五章 板块运动与地质作用,地
7、球科学概论,洋脊的地球物理特点：,洋脊为高地热流异常区； 中央裂谷一带表现为重力负异常； 地震波研究显示，在洋脊下发的地幔中，波速小于正常值，地壳明显变薄。,第五章 板块运动与地质作用,综上所述，洋脊位于温度较高的地幔软流圈上隆地段，是岩石圈的巨型张裂古，是岩浆的涌出口和地热排泄口，也是区域变质发生的地带。,地球科学概论,2、大洋中脊两侧的地质特征：,地质现象的对称性海底磁条带的对称排列洋底的年龄特征,第五章 板块运动与地质作用,地球科学概论,海底磁条带的对称排列,地球科学概论,小于2亿年 对称分布,3、切穿岩石圈的巨型断裂海沟：,第五章 板块运动与地质作用,地球科学概论,3、切穿岩石圈的巨型
8、断裂海沟：,海沟是切穿岩石圈的深大断裂：海沟实际上是一条断层带，是洋壳向下斜插于陆壳之下，因下插弯曲而产生的断裂。可见，大洋中脊将岩石圈拉开，而海沟带则是使岩石圈收到压缩。 海沟是陆壳和洋壳交叉重叠的复杂地带：大洋壳向大陆壳下俯冲插入，形成一个俯冲带，构成了环太平洋地震带，全世界的中、深源地震主要发生在这里。,第五章 板块运动与地质作用,地球科学概论,3、切穿岩石圈的巨型断裂海沟：,地球科学概论,俯冲作用,地球科学概论,4、海底扩张说,大洋岩石圈在洋中脊处裂开，地幔炽热的岩浆从这里涌出，冷却固结成新的大洋岩石圈，并把先期形成的岩石向两侧对称地推挤，导致大洋海底不断扩张。另一方面，在假设地球的体
9、积和面积不变的情况下，大洋岩石圈也必然在大陆边缘的海沟处沿着消减带向大陆岩石圈之下俯冲，消亡于软流圈中。,地球科学概论,大陆漂移说 海底扩张说 板块构造说,地球科学概论,板块构造学说认为：岩石圈并非是整体一块，它具有侧向的不均一性，被许多活动带如大洋中脊、海沟、转换断层、地缝合线、大陆裂谷等分割成大大小小的块体，这些块体就是所说的板块。板块内部是稳定的，而板块的边缘和接缝地带则是地球表面的活动带，有强烈的构造运动、沉积作用、深成作用、岩浆活动、火山活动、变质作用、地震活动，又是极有利的成矿地带。其次，岩石圈板块以不同的运动方式漂移，相应产生的各种活动带，控制着全球岩石圈运动和演化的基本格局。,
10、1、板块构造学说,地球科学概论,板块构造,地球科学概论,2、岩石圈板块的划分,六大板块： 太平洋板块 欧亚板块 印度洋板块 非洲板块 美洲板块 南极洲板块,地球科学概论,3、板块边界类型,离散型板块边界 所有大洋中脊都是本类型板块边界,两侧板块沿着相反的方向运动，两侧以频繁的线状玄武岩浆上涌，拉张作用引起浅源地震和高速热流为特征。,会聚型板块边界 可以太平洋东西两岸的海沟俯冲带为代表，以产生深源地震，形成褶皱山系,引起玄武质和安山质火山活动（火山弧、弧前盆地和弧后盆地）为特征。,转换断层型边界 这种边界是岩石圈既不生长，也不消亡，只有剪切错动的边界。转换断层以陡崖为标志，具有水平位移的浅源地震
11、特征，往往伴随着板块的分离和火山活动。,地球科学概论,4、威尔逊旋回的六个阶段,将岩石圈从大陆破裂、裂谷出现到洋盆形成，再从洋盆俯冲、缩小到闭合的完整过程，划分为六个阶段 。 胚胎期 地幔的活化最初引起稳定大陆壳的破裂，形成大陆裂谷，东非裂谷就是最著名的实例。 幼年期 地幔的活化使其热熔物质喷流或上涌对流，岩石圈进一步破裂并开始出现洋中脊和狭窄的洋壳盆地，可以红海、亚丁湾为代表。,成年期 随着三叉裂谷内洋中脊系统的延伸和扩张作用的加强，除其中一支萎缩外终于出现了新的大型成熟洋盆，大西洋是其典型代表。 衰退期 在洋脊系统扩张的同时，洋盆一侧或两侧与相邻大陆之间开始了俯冲消减作用，称为主动大陆边缘
12、。洋盆面积开始收缩，可以太平洋为代表。 残余期 随着洋脊扩张作用减弱，两侧陆壳地块相互逼近，其间仅存残留海盆，如地中海。,消亡期 最后两侧大陆直接碰撞拼合，海域完全消失，转化为高峻山系。横亘欧亚大陆的阿尔卑斯-喜马拉雅山脉就是最好的代表。其中，亚洲部分的扎格罗斯山和喜马拉雅山就是印度板块与欧亚板块之间的陆-陆碰撞型板块汇聚带,4、威尔逊旋回的六个阶段（Strahler,1997),地球科学概论,5、板块的趋动力问题,地幔热对流,地幔柱、热点和火山链,地球科学概论,6、板块构造说如何解释各种地质现象,火山活动 地震活动,地球科学概论,世界火山分布,7、板块构造学说的贡献,第五章 板块运动与地质作
13、用,板块构造学以一种总体观念把关于地球的各种科学联系在一起，地球不再被看作是一个不变的圆球，而是一个具有演变过程和历史发展的复杂球体。这个球体同时也是一架能不断进行自组织和再生的热力机。地壳覆盖着塑性地幔，地幔包裹着炽热的地核，经历了分离、对流、漂移、碰撞等巨大变化，形成我们今天的地球模样，并将继续演变下去。,地球科学概论,8、板块构造学说存在的问题,第五章 板块运动与地质作用,1、对板块内部（简称板内）及大陆地质历史演化过程的解释不足； 2、板块驱动力的问题，仍然处于求索过程中； 3、矛盾现象：陆壳厚度很大，褶皱变形非常复杂，而洋壳厚度很小，却不曾褶皱而只作刚性运动。,地球科学概论,极块运动
14、与地壳运动类型,（1）造山运动 大陆上最为雄伟的现象之一是绵延数千公里的高峻山脉，山脉中的沉积岩层在地质历史中形成于深海洋盆等复杂环境，后来发生强烈的褶皱、断裂、岩浆侵入和变质作用，形成这些变形造山带的运动称为造山运动。现在普遍认为造山运动是岩石圈板块碰撞或陆内俯冲的结果。,（2）造陆运动 一些地方过去曾经在海平面之下不断接受沉积物充填并缓慢下沉，但是现在被抬升到海平面之上。如芬兰斯堪的纳维亚半岛在海拔250米处找到曾经是海滩的贝壳，证明它在第四纪冰期后发生了抬升。又如我国广东沿海中山、台山、茂名、潮汕等地，在狭长的滨海平原沉积物中可以见到海生贝壳。这些曾一度被淹没的浅海，现在抬升变成陆地，正
15、所谓沧海桑田，这样大规模的海陆变化到处可见，称为造陆运动。,板块构造与地质作用, 岩浆作用, 变质作用, 沉积作用,第五章 板块运动与地质作用,地球科学概论,岩浆作用与板块构造,第五章 板块运动与地质作用,岩浆是一种炽热的，具有极强活动力的熔融体。受到上覆地壳挤压，深处缓慢冷却结晶；浅处较快冷却结晶；火山喷溢迅速冷却。,岩浆作用：岩浆的形成（熔融）、运移和冷凝的整个过程中，岩浆自身的变化以及对周围岩石影响的全部地质过程。,类型：侵入作用,火山作用,地球科学概论,岩浆侵入作用,第五章 板块运动与地质作用,深部岩浆因上部压力降低而向上运移，侵入周围岩石中而未达到地表即冷凝成岩，称侵入作用，所形成岩
16、石称侵入岩。,地球科学概论,火山作用,地球内部能量-物质突然释放事件。,火山喷发类型,中心式喷发： 火山物质从中央火山口或火山管溢出，形成典型的火山锥构造。,裂隙式喷发： 熔岩与火山碎屑都是从狭长的裂隙或裂隙群中喷射（溢流）而出的，具有一个线性的熔浆源。如哥伦比亚高原、洋底玄武岩层。,地球科学概论,火山的空间分布,地球上存在着500600座活火山，大多数火山分布在板块的边缘。据统计，其中80分布在会聚板块的压性火山岛弧带，15分布在板块分离的拉张带。极少数分布在板块内部。 分离板块边缘的火山活动 会聚板块边缘的火山链 大洋板块内的火山 大陆板块内的火山,玄武岩高原,玄武质的熔岩流从裂隙中流出，
17、称为溢流玄武岩。它们不会形成火山，而往往构成宽阔的玄武岩高原。,地球科学概论,日本富士山,长白山天池,海南雷虎岭-马鞍岭火山,第五章 板块运动与地质作用,岩浆岩的种类,玄武岩 （基性喷出岩）,安山岩 （中性喷出岩）,流纹岩 （酸性喷出岩）,辉长岩 （基性深成岩）,闪长岩 （中性深成岩）,花岗岩 （酸性深成岩）,地球科学概论,变质作用与板块构造,在地下的固态岩石，因受温度、压力及化学活动性流体的作用，发生了组成成分、结构与构造变化的地质作用，称为变质作用。要说明的是，岩石变质基本上未发生熔融，原有岩石并未失去其整体性。,变质作用的类型（P129）,区域变质作用,接触变质作用,动力变质作用,热液变
18、质作用,埋藏变质作用,第五章 板块运动与地质作用,地球科学概论,地球科学概论,变质作用与板块构造,常见变质岩,地球科学概论,地球科学概论,第五章 板块运动与地质作用,沉积物质在地表温度及大气压力下以成层方式进行堆积和形成的过程，包括沉积物埋藏以前（即成岩作用之前）自风化、搬运以至堆积的全过程。 沉积作用广泛地发生在大气圈下部，水圈、生物圈以及岩石圈上部，沉积物主要堆积在地势相对低洼的地区。,沉积作用与板块构造,沉积盆地,地球表面不同部位间的差异升降运动，导致出现不同深度的海洋和陆地上的各种河湖平原、山间盆地等负地形，在地球外部地质营力（包括水流、风、冰川、生物作用）影响下是发生沉积作用的主要场
19、所。（P130）,沉积物与沉积环境,地球上的大部分表面都被沉积物覆盖。沉积物与沉积岩是岩石循环中重要的一环。地壳上先期已存在的岩石，受到风化、剥蚀、搬运、沉淀、埋藏和成岩作用，最终形成各种沉积岩。因为它曾经是沉积物，故而可以根据沉积岩的原生构造指示沉积环境。对沉积物和沉积岩的研究有着相当大的实用价值。沉积岩中有我们不可缺少的能量资源，如石油、天然气和煤。了解了这些沉积岩的形成就能帮助我们更好的探求尚未查明的资源。,第五章 板块运动与地质作用,地球科学概论,原生构造与沉积环境,沉积岩在解释地球历史时显得特别重要，地质学家能根据岩石的原生构造，推断出岩石的历史，包括原岩的组成、搬运的形式和距离以及
20、颗粒成岩时的自然环境，即沉积环境。沉积岩在地球表面沉积，因此能保存并提供原物质聚集地的物理、化学和生物环境情况的线索，进而追溯其历史。,层理,波痕,泥裂,生物印模,地球环境与人类,第五章 板块运动与地质作用,生物印模,化石是埋藏在岩层中的古代生物遗体或遗迹。动物的贝壳、牙齿、骨骼、蛋、粪以及植物的根、茎、叶、果、种或其印迹均可以成为化石。保存为化石的生物实体一般都会受到某种矿物的充填或交代而石化。化石也是研究地质史及生命起源和演化的重要工具。知道了特定时期的生物面貌，可以帮助研究者更进一步了解古环境状况。化石还是有关地质年代的重要标志，而且可以用作为形成时期相同、但出露地点不同的岩石间相互对比
21、的重要依据。,地球科学概论,沉积岩,沉积岩仅占地壳岩石总体积的5，但由于它形成于广泛分布的陆地表面及海洋盆地中由沉积作用形成，因而，它占据地表75面积。沉积岩最显著的特征是成层性，在山区常常可以看到一层层的岩石，这就是沉积岩。组成沉积岩的物质来自陆地上已生成的各类岩石，它们称为沉积岩的母岩（或源岩）。,第五章 板块运动与地质作用,地球科学概论,沉积岩最显著的特征是成层性,地球科学概论,角砾岩,砂岩,砾岩,页岩,第五章 板块运动与地质作用,典型沉积岩,南京大学地球科学数字博物馆,http:/ 业,1.人与自然如何和谐相处？ 2.人类与地球表层环境的关系。 说明： 内容可以选择某一方面的关系展开论述。字数2000-3000，A4纸打印，小四号字体，统一在左上角标注“地球科学概论课程作业”。下周课堂交。,
