板塊構(gòu)造學說的出現(xiàn)，是地球科學的重大進步。巖石圈板塊構(gòu)造學說是現(xiàn)代地球科學對全球動力學主要認識之一。它是在確立了大陸漂移與海底擴張的基礎(chǔ)上建立起來的。要求學生對大陸漂移、海底擴張以及板塊構(gòu)造學說的基本概念、原理有所認識、了解，同時意識到板塊構(gòu)造還存在許多問題，如巖石圈板塊到底為什么會運移呢？即其構(gòu)造的動力學機制問題，仍是一個至今尚未解決的難題，因此，板塊構(gòu)造學說仍有待完善。課時：2學時授課內(nèi)容一、大陸漂移二、海底擴張（一）海底擴張說的提出三、板塊構(gòu)造（一）板塊的邊界類型及板塊的劃分板塊構(gòu)造與巖漿作用板塊構(gòu)造與變質(zhì)作用板塊構(gòu)造與地震及巖石變形的關(guān)系板塊構(gòu)造與表層地質(zhì)作用2重點:板塊構(gòu)造與地質(zhì)作用與此兩個專業(yè)以及地質(zhì)學各專業(yè)同學今后進一步學習關(guān)系密切，因此，在介紹了大陸漂移、海底擴張以及板塊構(gòu)造的基本概念和原理之后，應重點講授。難點:關(guān)于板塊運動的驅(qū)動機制或驅(qū)動力，目前還是一個尚未解決的問題，學生比較難掌握。使學生了解到巖石圈畢竟只是固體地球上的一層表皮，必須綜合、全面考慮地球的動力機制問題。教學方法配合多媒體圖件演示，以講授為主。有關(guān)板塊運動的驅(qū)動機制或驅(qū)動力，可以采取課堂討論的方法。講授重點內(nèi)容提要一、大陸漂移（continentaldrift）與確定巖石圈垂直變位相比,水平變位,尤其是大幅度水平變位更加難以被人們所認識。有趣的是，最早發(fā)現(xiàn)并鼓吹巖石圈存在大幅度水平變位的并非地質(zhì)學家,而是一位德國的氣象學家魏格納(A．L．Wegner,1880—1930)。他于1912年首先發(fā)表了大陸漂移學說的觀點。魏格納起初從大西洋兩岸,尤其是南美洲和非洲海岸線彎曲形狀的相似性中得到啟發(fā),后來他進一步發(fā)現(xiàn)美洲、歐洲與非洲在地層、古生物化石和地質(zhì)構(gòu)造上都有著驚人的相似性。魏格納認為：較輕的硅鋁質(zhì)的大陸塊就象一座座塊狀冰山一樣漂浮在較重的硅鎂層之上，并在其上發(fā)生漂移；全世界的大陸在古生代晚期曾連接成一體，稱為聯(lián)合古大陸或泛大陸（pangaea），圍繞聯(lián)合3古大陸的廣闊海洋稱為泛大洋（圖9-1可能由于某種作用力的影響，自中生代開始，泛大陸逐漸破裂，分離、漂移，形成現(xiàn)代海陸分布的基本格局。.魏格納的大陸漂移說主要是根據(jù)大陸形狀的相似性、地層、地質(zhì)構(gòu)造、古生物、古氣候等方面證據(jù)提出來的。二、海底擴張（sea—floorspreading）（一）海底擴張學說的提出到20世紀60年代初，海底調(diào)查有3個較為重要的成果，為海底擴張說的建立準備了條件：①全球大洋中脊及中央裂谷的發(fā)現(xiàn)；②海溝及畢尼奧夫帶的發(fā)現(xiàn)；③洋底地殼的新認識。畢尼奧夫帶（Benioffzone）—在海溝島弧系中，地表都位于靠大陸一側(cè)，而且正是這種系統(tǒng)中才出現(xiàn)深源地震，并且震源深度的變化是很有規(guī)律的，在近海溝處都是淺源地震離，遠海溝處出現(xiàn)中源地震，到大陸內(nèi)部出現(xiàn)深源地震，也就是，這一地震帶中震源排列成為一個由海溝向大陸方向傾斜的面（圖9-2其傾向一般45°左右，這一帶稱為畢尼奧夫帶。.海底地質(zhì)新成果與新資料的積累，加之大陸漂移說的重新興起，終于迎來和迪茨（Dietz，1961）首先提出了海底擴張（seafloorspreading）說。這一學說認為，大洋中脊頂部乃是地幔物質(zhì)上升的涌出口，上升的地幔物質(zhì)就冷凝形成新的洋殼，并推動先形成的洋底逐漸向兩側(cè)對稱的擴張。隨著熱地幔物質(zhì)源源不斷地上升并形成新的洋底，先成的老洋底不停地向大洋兩緣擴張推移，4fault）1965年，加拿大學者威爾遜（Wilson，1965）指出，這種橫斷大洋中脊的斷裂帶不是一般的平移斷層，而是自中脊軸部向兩側(cè)的海底擴張引起的一種特殊斷層。威爾遜稱之為轉(zhuǎn)換斷層（transformfault）。轉(zhuǎn)換斷層具有不同于一般平移斷層的特征（圖9-4）。其一，如果是平移斷層，則隨著時間的推移，斷層兩側(cè)的洋脊將越離越遠；但如果是轉(zhuǎn)換斷層，雖然中脊軸兩側(cè)海底不斷擴張，斷層兩側(cè)洋中脊之間的距離并不一定加大。其次，如果是平移斷層，錯動是沿整條斷裂線發(fā)生的；至于轉(zhuǎn)換斷層，相互錯動僅發(fā)生在兩側(cè)中脊軸上段落上（BC段在該段落以外的斷裂帶上，斷層兩側(cè)海底的擴張移動方向相同，其間沒有相互錯動。第三，轉(zhuǎn)換斷層中相互錯動段的錯動方向，恰好與平移斷層中把洋脊錯開的方向相反，這一點是轉(zhuǎn)換斷層和平移斷層的最重要區(qū)別。三、板塊構(gòu)造（platetectonics）.板塊構(gòu)造學說的基本思想是：固體地球上層在垂向上可劃分為物理性質(zhì)顯著不同的兩個圈層，即上部的剛性巖石圈和下部的塑性軟流圈；剛性的巖石圈在側(cè)向上可劃分為若干大小不一的板塊，它們漂浮在塑性較強的軟流圈上作大規(guī)模的運動；板塊內(nèi)部是相對穩(wěn)定的，板塊的邊緣則由于相鄰板塊的相互作用而成為構(gòu)造活動性強烈的地帶；板塊之間的相互作用從根本上控制著各種地質(zhì)作用的過程，同時也決定了全球巖石圈運動和演化的基本格局。（一）板塊的邊界類型及板塊的劃分巖石圈板塊的劃分是以構(gòu)造活動性強烈的邊界為界線的。按照板塊之間相對運動方式的不同，可以將板塊邊界分成三種類型：5①離散型板塊邊界，指的就是大洋脊軸部，其兩側(cè)板塊相背運動，板塊邊界受到拉張而分離，軟流圈物質(zhì)上涌，冷凝成新的洋底巖石圈，所以，離散型板塊邊界也稱為增生或建設性板塊邊界；②會聚型板塊邊界，即海溝附近的板塊俯沖帶或大陸板塊之間的碰撞帶，當大洋與大陸板塊會聚時，由于大洋板塊密度大，位置較低，故大洋板塊總是俯沖到大陸板塊之下，在地表形成海溝，當大洋板塊不斷俯沖到大陸板塊之下，并在地表逐漸消失時，其后部的大陸板塊就有可能與其它密度相近的大陸板塊發(fā)生碰撞，從而產(chǎn)生強烈的構(gòu)造變形、巖漿與變質(zhì)作用，并形成山脈，此時形成的強烈構(gòu)造變形帶就稱為板塊碰撞帶（即相當于以前所謂的造山帶）；③平錯型板塊邊界，即轉(zhuǎn)換斷層，其兩側(cè)板塊發(fā)生水平剪切滑移，轉(zhuǎn)換斷層一般分布在大洋脊附近，有時也可延伸到大陸邊部，如美國西部的圣安德烈斯斷層。利用現(xiàn)存的上述三種板塊邊界在全球的展布，就可勾畫出巖石圈板塊的輪廓。目前，一般認為全球共有12個板塊，其中以大陸為主，涉及少量海洋的板比板塊以及在東太平洋地區(qū)的納茲卡（Nazca）板塊和可可（Cocos）板塊等（圖9-5）。此外，在上述的12個大板塊之外，有人還劃分出許多微板塊。這些微板塊對于了解板塊運動的細節(jié)很有幫助。依據(jù)區(qū)域地質(zhì)演化歷史、古地磁、構(gòu)造變形和板塊運動的特征，還可能恢復地質(zhì)歷史時期各個古板塊的位置和范圍。關(guān)于這個問題，目前正在熱烈地討論之中，尚無定論。9巖石圈板塊不是平面狀的，而是呈球面形狀。板塊的運動，自然也不是一種簡單的平面滑移，而是沿地球表面做球面運移。對海洋板塊的運動速度目前已經(jīng)測定得較準確，一般都為1—12厘米每年。大陸板塊運動速度顯然小于這個數(shù)據(jù)。板塊面積越大，運動速度就越小，相對也比較穩(wěn)定。板塊構(gòu)造與巖漿作用全球火山活動主要集中在以下三個帶：①環(huán)太平洋火山帶；②阿爾卑斯（地中海）—喜馬拉雅—印度尼西亞火山帶；③大洋中脊及大陸裂谷火山帶。它們均位于板塊邊界附近。在分離型板塊邊界的大洋中脊，主要為基性巖漿活動，出現(xiàn)大規(guī)模裂隙式火山噴發(fā)；俯沖板塊邊界的巖漿活動以中、酸性為主，其中以中性巖漿活動為典型代表；匯聚邊界巖漿活動以酸性為主，巖漿來源主要是地殼本身的局部重熔。板塊構(gòu)造與變質(zhì)作用在分離型板塊邊界的洋脊軸部附近，洋殼巖石發(fā)生中—低級變質(zhì)作用，都成秋穗（1971）稱之為“洋脊變質(zhì)作用”。在平錯型板塊邊界，主要為動力變質(zhì)作用。接觸變質(zhì)作用常與板塊活動引起的巖漿作用相伴。在板塊俯沖邊緣的海溝近陸側(cè)可出現(xiàn)以藍片巖為代表的高壓型區(qū)域變質(zhì)作用。在離海溝稍遠的火山島弧地區(qū)，板塊俯沖導致活躍的火山和巖漿活動，創(chuàng)造了高溫、低壓的變質(zhì)條件，因而常形成含紅柱石、矽線石等礦物的低壓型區(qū)域變質(zhì)帶。當大陸與大陸強烈碰撞時，則可發(fā)生更加廣泛的區(qū)域變質(zhì)作用。板塊構(gòu)造與地震及巖石變形的關(guān)系世界的地震主要分布在以下三個地震帶上：①環(huán)太平洋地震帶，在俯沖產(chǎn)生的機械力的作用下，俯沖板塊內(nèi)部發(fā)生斷裂和變形，便可以產(chǎn)生中、深源地震；②阿爾卑斯（地中海）—喜馬拉雅—印度尼西亞地震帶，歐亞板塊與非洲板塊和印度板塊碰撞造成了比較寬的強烈變形帶，因而形成了較強、較寬的地震活動帶；③大洋中脊及大陸裂谷地震帶主要與分離型板塊邊界及一些轉(zhuǎn)換斷層有板塊構(gòu)造與表層地質(zhì)作用①地表地形輪廓的形成及演變受構(gòu)造運動制約，與板塊活動密切相關(guān)。從大陸裂谷發(fā)展到大洋并進一步發(fā)展成為造山帶的演化過程，反映了大洋形成與消亡的一般規(guī)律，被稱為威爾遜旋回。②板塊運動在引起地形巨變的同時，還會引起自然條件和氣候的變化，導致表層地質(zhì)作用的營力類型及特點發(fā)生變化。現(xiàn)在，一些地球科學家認為，巖石圈的變形與變位都受到板塊運動的控制，在同一過程中發(fā)生，互相關(guān)聯(lián)。同一時期，不同的板塊可具有不同的運動方向和速度。不同時期的同一板塊，也可以有不同的運動方向和速度。然而，巖石圈板塊到底為什么運移呢？也即巖石圈板塊構(gòu)造的動力學機制問題，則仍是一個至今尚未解決的難題。板塊構(gòu)造學說剛提出來時，不少學者曾經(jīng)以為剛性的巖石圈既然在軟流圈上面運動，想當然地認為一定是地幔對流帶著它運動，認為地幔中由于存在溫8度差異或密度差異，可能引起物質(zhì)的緩慢移動，熱的、輕的物質(zhì)上升，造成大洋脊的熱顯示，同時帶動大洋脊兩側(cè)巖石圈板塊作相背移動，在俯沖帶處大洋板塊下插，使冷的、重的物質(zhì)下沉。于是地幔物質(zhì)就形成了對流環(huán)，好象“傳送帶”一樣帶著巖石圈板塊運動。這就是板塊構(gòu)造學說早期所主張的地幔對流的“傳送帶模式”。初看起來，這種板塊驅(qū)動機制的解釋十分精彩。但事實上，問題很多。在全球“熱點”（即地幔物質(zhì)向上運動的熱顯示處）研究中，共發(fā)現(xiàn)100多處熱點，除少數(shù)分布在大洋脊上，大多數(shù)卻都散布在板塊內(nèi)部。由熱點位置變化所反映的地幔物質(zhì)運動速度，一般認為都只有幾毫米每年。而巖石圈板塊的平均運動速度卻比軟流圈大一個數(shù)量級，即幾厘米每年（據(jù)M．H．P．Bott，1984）。于是問題就出來了，低速運行的“傳送帶”怎么能夠帶動其上的巖石圈以較高的速度運動呢？更何況，現(xiàn)在能肯定存在的是由熱流體所構(gòu)成的地幔熱對流，至于固體的地幔物質(zhì)是否能夠發(fā)生大對流，至今尚無足夠的證據(jù)。近20年來，有些學者認為板塊的擴張作用不是主要的，“冷”板塊俯沖時下沉拖拉力才是板塊運動的主要驅(qū)動力，他們用數(shù)學模擬的方法論證了這種可能性。然而，近年來也有人證明，這種下沉拖拉力