《大地构造学》知识点总结

《大地构造学》知识点总结2014/06-1-《大地构造学》知识点总结第一章绪论一、大地构造学的研究对象、内容、方法、意义研究对象：大地构造学，是研究地球过程的综合学科。研究内容：①区域或全球尺度的地壳与岩石圈构造变形特征及圈层相互作用，如：大洋-大陆相互作用、地球内部圈层相互作用、造山带与盆地的形成过程等；②构造变形与岩浆作用-沉积作用-变质作用的相互关系；③地壳与岩石圈的形成与演化过程；④地球表面海-陆的形成与演变方式及过程；⑤地球深部作用过程及其机制。研究方法：大地构造学研究方法需要综合利用地质学其他学科以及地球物理探测、地球化学的研究手段与研究成果。研究意义：大地构造学研究可以为认识和分析构造地质学的研究背景和形成机制提供宏观的上成因解释。二、固体地球构造的主要研究方法主要包括固体构造几何学与构造运动学的研究。固体地球的构造几何学：主要研究地球的组成成分及结构。方法有：①研究暴露在地表的中、下层地壳乃至地幔顶部剖面，通过地质、地物、地化综合研究，揭示地壳深部物质组成、结构构造、物理性质、岩石矿物及元素的物化行为、温压条件、地热增温率、有关元素及矿物成分的聚散规律；②研究火山喷发携带到地表的深源包裹体，揭示深部物质与构造特征；③人工超深钻探直接取样（目前为止涉及最深深度12km）；④地震探测：分为天然地震探测和人工地震探测，利用地震波的折射与反射可揭示地球深部构造特征。固体地球构造运动学：主要研究地质历史时期的大地构造运动学与现今固体地球表面的构造运动。地质历史时期的大地构造运动学可以利用古地理学（岩相、生物、构造）、古气候分区、地球物理学与古地磁学进行研究；现今固体地球表面的构造运动可以利用空间对地的观测与分析技术。三、大地构造学研究意义理论意义：可以为认识和分析构造地质学的研究背景和形成机制提供宏观的上成因解释；实际应用意义：①大型成矿集中区（矿集区）等成矿构造背景、资源规划；②大规模破坏性地震产生于形成的地质构造背景与稳定性评价；③绝大对数大型、灾难性地震都发生在活动板块边缘带（区）上，或与板块相互作用有关的次级活动构造单元边界区域。第二章固体地球主要构造特征一、地球表面基本面貌：海陆分布、高程分布及其意义海陆分布特征：陆地面积占29.22%；海水覆盖面积70.78%；高程分布特征：陆地主要分布在海平面以上数百米高程范围，大洋的主体分布在海平面以下5km的高程上；《大地构造学》知识点总结2014/06-2-意义：这种地形特征直接反映了大陆和大洋地壳物质组成、厚度和密度的差异。也与构造变动、侵蚀作用、气候特征等因素有关。二、固体地球的圈层构造：成分分层（地壳、地幔、地核），洋壳与陆壳的年龄及各自分布范围；流变学分层（岩石圈、软流圈、中部层圈、地核）；各圈层的地震波传播速度特征成分分层：①地壳：大陆地壳面积34.7%，大洋地壳面积占65.3%，最老的大陆壳3.96Ga，记录了地球演化96%的历史，最老的大洋地壳0.18Ga，记录了地球演化历史的4%；②地幔：a.上地幔：范围：Moho面以下到大约400Km深处，在大洋区域：100－200Km深度上存在明显低速地震速度异常区，这种低速异常在大陆区域并不存在b.中地幔：位于400－670Km深度区间，存在一系列地震速度突变，这种突变可能是由于地幔物质相变所造成的。c.下地幔：位于670－2900Km深度区间，地震波速度随深度逐渐增加；③地核：液态外核和固态内核；流变学分层：①岩石圈：地壳＋上地幔（≤1300ºC）；②软流圈：大洋部分均匀且厚，大陆部分较薄，局部不可见；③中部层圈；④地核；各圈层的地震波传播速度特征：地球内部存在着地震波速度突变的莫霍面和古登堡面，将地球内部分为地壳、地幔和地核三个圈层。地震波分为横波纵波，横波能通过固体传播，纵波在固液态都能传播。莫霍界面时，横纵波速度突然加快。古登堡界面时，横波消失，纵波速度下降。三、大洋地壳：分布面积、年龄、厚度、地貌类型、物质组成与构造特征分布面积：大洋地壳占地球地壳表面积的65.3%，记录了4%的地球演化历史；年龄：最老大洋地壳时代为~180Ma；厚度：地壳厚度0-10km，多数3-10km，平均5km；；大洋地壳的组成：玄武岩或相当成分的侵入岩，Fe、Mg硅酸盐为主要组成矿物；大洋地壳的物质组成：深海沉积物枕状玄武岩席状岩墙群辉长岩堆晶岩＝＝＝＝Moho地幔（橄榄岩）大洋地壳的类型：①大洋地壳边界区域：a.增生型洋壳边缘：时代新，厚度薄，密度低，地势高，以洋中脊（中央海岭）为特征，高出深海平原约2500m，延伸长逾40000km，海岭宽1000-3000km，因此，中央海岭的边坡坡度一般仅有1-2°；b.消减型洋壳边缘：时代老，厚度大，密度大，地势低，通常以延伸数千km的岛弧-深海沟对的出现为标志性特征，岛弧中的火山岛一般间距80km，岛弧宽可达数百km，海沟最深达海平面以下近12km，海沟宽度约100km，岛弧地区地壳厚度平均约25km；c.守恒型洋壳边缘：以地形起伏大、陡倾走滑断层发育为重要特征，延伸长度最大也可达10000km，一般宽度较小，但也有的可达100km或更宽；②大洋地壳内部：a.深海平原：面积数百-数千km2,高出深海平原1-4km，部分属于大陆块体，另外一些则成因不明；b.无震海岭：一般由玄武岩质火山链组成，太平洋中的夏威夷-皇帝海岭为代表，地壳厚度明显大于周围区域；c.洋底高原；d.海山；e.海沟。《大地构造学》知识点总结2014/06-3-四、大陆地壳：分布面积、年龄、类型（时代、构造特征）、物质组成、不同构造区域的地壳厚度与地震波传播速度特征；被动大陆边缘、主动大陆边缘分布面积：占34.7%；年龄：时代老，最老将近4Ga；厚度：厚度大，一般30-40km，平均35km，最厚可达70余km；类型：①前寒武纪地盾：a.太古宙地体：以高级变质（角闪岩相-麻粒岩相变质作用）片麻岩穹窿与绿片岩相或更低级变质岩组成的绿岩带相间分布为主要构造特征，片麻岩穹窿与绿岩带之间的接触关系比较复杂：高角度韧性断层（韧性剪切带）接触，绿岩带不整合沉积于片麻岩穹窿之上，深成岩为主构成的片麻岩穹窿与绿岩带呈侵入接触；b.元古代地体：可以划分为变形轻微的稳定区域和变形强度的活动区域：稳定区域既克拉通，活动区域：a1.火山岩为主构成的太古宙地体和元古代地体强烈变形区域；沉a2.积在线性区域中的巨厚沉积序列后期强烈变形成为显生宙造山带；②显生宙地区：a.大陆地台：相对稳定的区域，具有古老的陆核结晶基底和稳定环境下形成的沉积盖层；b.地槽（造山带，活动带）：相对活动的带状凹陷区域，其中接受了巨厚的沉积物，发展的后期因为发生褶皱作用而形成褶皱带或者造山带；c.大陆裂谷；d.大陆边缘（主动大陆边缘、被动大陆边缘）；五、大陆地壳与大洋地壳的区别：大陆地壳大洋地壳分层性不明显且横向变化迅速清晰规律厚度平均40km，30-80km不等绝大多数地区厚约7km年龄最老超过4.0Ga现今地球表面海洋中最老的洋壳不老于180Ma构造变形多期、剧烈而复杂相对稳定而简单火山活动绝大多数大陆地壳区域火山活动稀少广泛而强烈，洋脊和岛弧地区是地球上火山活动最剧烈的区域第三章大地构造学说的演变历史一、地球收缩、地球膨胀、地球波动假说及各自的主要论据地球收缩：L.Kelvin：地球象一台热力机，通过火山作用和地壳变动把原始熔融地球中的热力缓慢地发散出去；EliedeBeaumont(1829)：地球为了适应冷却和收缩的内核，就在外壳中形成了褶皱和断层，因此，地球的外壳就受到各个方面的压缩；H.Jeffreys(1953):认为地球物理揭示的地球外部600Km的范围内是脆性的，而在更深的范围内没有地震，因此支持地球收缩假说。挤压构造现象的存在有利于收缩假说；地球膨胀：O.C.Hilgenberg(1930S)：地球内部的膨胀可以引起大陆漂移；L.Egyed(1956):从古地理方面论证了地球膨胀的假说；Carey（1975）：从古大陆拼合复原再造的角度证明地球在膨胀（晚古生代的直径是目前的3／4）；王鸿祯先生（1995）主张存在着地球的有限膨胀；主要依据：地球表面广泛发育的伸展构造（北美西南部盆－岭区、东非大裂谷、美国东部阿巴拉契亚三叠纪盆地地前系统等）。地球自转速率变化对膨胀说的支持：实际观测表明，地球的直径在缓慢增大，导致潮汐阻力使地球自转速度在降低，目前每年降低百万分之16秒；寒武纪初期，每天比现在短2小时15分，即每年大约有400天。《大地构造学》知识点总结2014/06-4-地球波动：VanBemmelen(1964,1965,1973):地壳运动是地球各级规模波动发育的结果，根据波长可以分为五个不同的级别：局部的：1Km；小型的：10Km；中型的：100Km；区域性的：1000Km；巨型的：10000Km；二、地槽-地台学说：地槽基本概念与主要类型、地台基本概念与主要特征、地槽概念的演变、地槽-地台学说对地壳构造运动性质的基本认识地槽：相对活动的带状凹陷区域，其中接受了巨厚的沉积物，发展的后期因为发生褶皱作用而形成褶皱带或者造山带。地槽的内部结构可分为：①优地槽（Eugeosyncline）：远离地台、具有火山活动部分；②冒地槽（Miogeosyncline）：靠近地台、没有或极少火山活动的部分；在现今地球表面没能找到向形（syncline)式的槽状凹陷区域,而是存在单向式的条带状沉积区域，即地斜（Geocline)；地台：相对稳定的区域，具有古老的陆核结晶基底和稳定环境下形成的沉积盖层。地槽-地台学说：早期狭长的凹陷接受沉积，凹陷达到极大时发生火山活动，褶皱回返造山：褶皱回返往往先发生在优地槽部分，然后才在冒地槽部分发生，“造山带的前身是地槽”。关于地壳构造运动属性的认识：①地球表面的构造活动以垂向差异运动为主；②地质历史时期曾经存在水平运动，但是只是垂直运动派生的、次要的；③地壳构造运动的“固定论”观点，地质历史时期的海陆分布与目前状况相去无几；三、大陆漂移假说：产生过程、主要论据、动力学机制产生过程：英国哲学家弗兰西斯·培根（FrancisBacon，1561–1626)1620年最早提出了西半球过去曾经与欧洲、非洲连接在一起的可能性；18世纪：法国人布丰（G.Buffon,1707-1788）根据大西洋两岸边生物亲缘关系，认为两大陆曾经是拼合在一起的；19世纪：AntonioSnider-Pellgrini（1858）《宇宙及其奥秘的揭露》：从美洲和欧洲的石炭纪（约3亿年前）植物化石不同区域的相似性得到启发，认为所有大陆过去都曾经是单一陆块的一部分；20世纪：联合古陆思想的产生；主要论据：①大西洋两岸海岸线的良好吻合；②南非西部与南美洲东南部古生代生物面貌的极端相似性；③古生代末(220-300Ma)大陆冰川的分布以及冰川运动的协调一致性；④北美东海岸与欧洲西北部古生代造山带构造延伸状况与构造变形的协调性；动力学机制：大陆漂移学说饱受质疑的是什么动力可以驱使大陆发生大规模水平位移，①主要动力源：地球自转引起的轴向压缩或固体潮汐力，使大陆趋向于从两极向赤道，从东向西漂移，地球自转导致大陆从极地区域向赤道区域运动，欧亚大陆向南，非洲、印度等向北漂移，从而形成了阿尔卑斯-地中海-喜马拉雅挤压构造带，地球自转形成的大陆向西漂移，在前沿区域形成了美洲西海岸的山脉；②物质流动与地球深部对流：对流上升----大陆伸展构造区和大洋中脊形成部位；对流下降区域----造山作用发生的地方；对流平流区域---大陆漂移；四、海底扩张：海底地形探测与地磁异常、海底扩张假说的产生海底地形探测与地磁异常：第二次世界大战以后，世界两大政治和军事阵营冷战时期的军备竞赛，导致了地球科学革命的提早到来，用磁性探测方法对敌对方潜艇的监测，导致了海底磁性异常的发现，同时为了为己方潜艇解决和确定良好的行进路线以及海底隐蔽场所而进行的海底地形调查，发现了海洋地貌的总体特征以及中央海岭等；海底扩张假说的产生：到20世纪50年代，地理学家们才能用先进的技术测绘出海底世界。测绘结