超越板块构造[1]
板块构造学说基本内容
板块构造学说基本内容1. 引言板块构造学说是现代地质学的重要理论之一，它揭示了地球上岩石圈的构造与演化规律。
本文将介绍板块构造学说的基本概念、证据和主要内容。
2. 基本概念板块构造学说认为地球上的岩石圈被分为若干个相对运动的板块，这些板块在地球表面上相互碰撞、分离或滑动，导致地球表面的地震、火山和山脉等地质现象。
板块构造学说的核心概念包括板块、构造边界和板块运动。
2.1 板块板块是指被地壳和上部地幔组成的相对稳定的岩石块体，它们的形状各异，大小不一。
地球上的板块可以分为大陆板块和海洋板块两类。
大陆板块由厚度较大的地壳组成，主要位于大陆地区；海洋板块由厚度较薄的地壳和上部地幔组成，主要位于海洋地区。
2.2 构造边界构造边界是板块之间的边界，分为三种类型：边缘型构造边界、转换型构造边界和隐没型构造边界。
边缘型构造边界是两个板块之间的相互碰撞边界，主要形成山脉和地震；转换型构造边界是两个板块之间的相互滑动边界，主要形成断裂和地震；隐没型构造边界是一个板块向另一个板块下沉的边界，主要形成火山和地震。
2.3 板块运动板块运动是指地球上板块的相对运动。
板块运动分为三种类型：扩张型板块运动、挤压型板块运动和滑动型板块运动。
扩张型板块运动是两个板块之间的相对分离运动，主要形成海洋中脊和地震；挤压型板块运动是两个板块之间的相对碰撞运动，主要形成山脉和地震；滑动型板块运动是两个板块之间的相对滑动运动，主要形成断裂和地震。
3. 证据板块构造学说得到了大量的地质、地球物理和地球化学证据的支持。
3.1 地震和地震带地震是板块运动的重要表现，地震带的分布与板块边界高度吻合，进一步证实了板块构造学说的正确性。
3.2 重力异常和磁异常板块边界附近常常伴随着重力异常和磁异常。
重力异常是由于板块之间的密度差异引起的，磁异常则是由于板块运动导致地壳中的磁性物质发生变化而引起的。
3.3 岩石和化石板块构造学说通过对岩石和化石的研究，发现了许多相同类型的岩石和化石在不同板块之间的对应关系，进一步证明了板块构造学说的正确性。
板块构造学说解释
板块构造学说解释板块构造学说是地质学中的一个重要理论，最早由德国地质学家波多尔提出。
它的最初思想是地壳可以被划分为一系列的板块，每个板块具有独特的结构，形状，组成和运动方向。
板块构造学说可以解释许多地壳现象，如地震，火山，岩浆活动和造山作用，它在地质学中占据着重要的地位。
板块构造学说的基本原理是，地壳由大规模的板块组成，这些板块彼此之间移动，并相互碰撞。
在板块碰撞的过程中，可能会发生地壳运动，从而产生地震，火山爆发等地质变化。
因此，板块构造学说可以解释地壳变化的过程。
板块构造学说的认识也受到地理构造仪器改变机制的影响。
当地球上新的活动板块形成时，它们可以沿着较深的断层，如西方大裂谷，东方大裂谷和中国大裂谷流动，这些断层整个流动，以至于地形的改变，形成大型的地形。
板块构造学说的发展也受到实验室分析和地质学家的调查的影响，通过实验室分析来测量板块碰撞的速度，可以确定其准确位置，从而确定其长期的运动方向。
地质学家也可以收集当地的地质样本，调查当地的地质构造，从而更准确地研究地质变化，更加深入地理解板块构造学说的一些概念。
板块构造学说在过去数十年中不断发展，许多新的理论和新的发现都受到构造学家的重视。
在这方面，可以提出许多新的构造模型和解释，即构造过程模型、构造作用模型、构造结构模型等，它们相互作用，有助于深入理解地质变化的机理。
板块构造学说已经成为地质学中最重要的理论之一，它与地质学的研究密切相关。
一方面，它可以解释地壳现象，如地震，火山，岩浆活动等；另一方面，它也可以解释地形的变化，如地貌的构成、断层的运动等。
板块构造学说可以更好地理解地质变化，为地质学家研究地球提供了可靠的依据，使地质学取得了显著的发展。
06 第五章 板块构造-板块基本理论与板块划分
非成熟岛弧：火山岛弧是由洋壳叠覆形成的，属新 生的，无老基
底，远离大陆，其弧后为大洋地壳，如汤加弧，弧后为菲律宾海板块。
B、陆缘弧-海沟型（安第斯型）
大洋板块沿陆缘俯冲于大陆之下，火山弧为陆缘弧，而非岛弧， 岩浆弧后均为大陆壳，是大陆板块与大洋板块间界线。
大洋中脊被东西向转换断层错开
转换断层：横断层中脊的断裂带不是一般的平移断层，而是 自中脊轴部向两侧海底扩张所引起的一种特殊断层。威尔逊
（Wilson, 1965断层
转 换 断 层
圣安德烈斯断层
转换断层形成机制
A--迪茨（1961），在提出海底扩张学
板块构造及其内涵
板块含义：岩石圈并不是连续完整的圈层， 它被中脊、海沟、转换断层及年青造山带分 割成若干大小不一的块体，叫做岩石圈板块， 简称板块（lithosphere plate）。 板块规模：Wilson 1965提出“板块” （plate）是被活动带所分割的岩石圈构成 的球面盖板，面积大（数万-亿km2）、厚度 很小（百km左右）并同地球表面轮廓一致地 弯曲。 板块构造学说对大地构造活动的观点：认为板块
时，把洋中脊的横断裂解释为由于洋中 脊不同段扩张速度不同造成
B--Wilson（1965）认为与中脊同时形
成，其生成历史可追溯到大陆破裂的裂 谷阶段。当岩石圈扩张破裂时，断裂沿
循地块的薄弱带发生，它们在地表展布
极不规则，可形成锯齿状断裂。 在大洋拉开初期，若该断裂的某些段落 平行于板块运动方向，即可沿其生成转 换断层。
大洋型岩石圈
侏罗纪以来东部形成洋陆过渡型 （陆壳洋幔型）岩石圈
东部岩石圈平均地温梯度17-18ºC 西部仅10-12ºC
板块构造理论
三 转换型－剪切 7
（大洋中脊）
三. 三个板块之间的边界组合类型
在板块分布图上，经常可见三个板块边界相交于 一点，为三个板块汇聚或裂解的邻接点，它是球 面上的板块边界开始或终止的端点。三条板块边 界相交于一点的现象，这一个交点就叫做板块三 联接合点(triple junction 简称三联点)。 与三联点相接的板块边界可以是拉张型、挤压型 或剪切型边界。板块三联接合点在板块构造研究 中具有重要意义。
碰撞型边界特点是： ①地震带极宽，以浅、中源地震为主，最大震级为8.7级。 ②由于岩石圈上部的陆壳古老而复杂，发育了众多的断层， 有许多薄弱带， ③伴有比较强烈的岩浆活动， ④热流值相对较高。 事实上，这类边界是两个大陆板块相互作用的极宽阔而复杂 的地带。而不是一条明确的界线。在大陆发生碰撞之后，板 块的相对运动和沿边界的挤压作用仍然持续着，如亚洲板块 重迭在印度板块之上，结果使该板块边界 ⑤具有正常大陆地壳两倍的厚度（陆壳增厚），这已成其为 一大特点，是造成喜马拉雅山带和青藏高原巨大海拔高度和 使地震带、岩浆活动带变宽的主要原因。
①陆内、陆间裂谷
红
海
裂
谷
地
貌
图
东非大裂谷是离散板块边界开始发育的雏形。
离 散 边 界 －
②
洋 中 脊
离散边界演化模式图
A 上涌的岩浆的热能 造成陆壳凸出，膨胀， 产生大量断裂； B.陆壳拉伸和减薄， 中脊裂谷发育，岩浆 流到裂谷之上基性、 超基性岩浆不断补充， 冷凝形成新的海洋岩 石圈，添加到向两侧 运动的板块后缘。； C.持续的扩张进一步 将大陆分离知道狭窄 的海道产生； D.洋中脊系统形成， 大洋盆地发育增长。
板块，全称是岩石圈板块，是指构成地 球上部岩石圈的不连续球面板状块体。
板块构造学说的内容
板块构造学说是在大陆漂移学说和海底扩张学说的基础上提出的。
根据这一新学说，地球表面覆盖着内部相对稳定的板块（岩石圈），这些板块确实在以每年1厘米到10厘米的速度在移动。
由于地球表面积是有限的，地球板块分类为三种状态：其一为彼此接近的汇聚型板块边界；其二为彼此远离的分离型板块边界；其三为彼此交错的转换型板块边界。
板块本身是不会变形的，地球表面活动便都在这三种状态下集中发生。
1968年，剑桥大学的麦肯齐（D.P.Mckenzin）和派克（R.L.Parker），普林斯顿大学的摩根（W.J.Morgan）和拉蒙特观测所的勒皮雄（X.Lepichon）等人联合提出的一种新的大陆漂移说--板块构造学说，它是海底扩张学说的具体引伸。
板块构造学说是在大陆漂移学说和海底扩张学说的理论基础上，又根据大量的海洋地质、地球物理、海底地貌等资料，经过综合分析而提出的学说。
因此有人把大陆漂移说、海底扩张说和板块构造说称为全球大地构造理论发展的三部曲。
板块构造学说是近代最盛行的全球构造理论。
这个学说认为地球的岩石圈不是整体一块，而是被地壳的生长边界海岭和转换断层，以及地壳的消亡边界海沟和造山带、地缝合线等一些构造带，分割成许多构造单元，这些构造单元叫做板块。
全球的岩石圈分为亚欧板块（又译“欧亚板块”） [1] 、非洲板块、美洲板块、太平洋板块、印度洋板块和南极洲板块，共六大板块。
其中太平洋板块几乎完全是在海洋，其余五大板块都包括有大块陆地和大面积海洋。
大板块还可划分成若干次一级的小板块。
这些板块漂浮在“软流层”之上，处于不断运动之中。
一般说来，板块内部的地壳比较稳定，板块与板块之间的交界处，是地壳比较活动的地带，地壳不稳定。
地球表面的基本面貌，是由板块相对移动而发生的彼此碰撞和张裂而形成的。
在板块张裂的地区，常形成裂谷和海洋，如东非大裂谷、大西洋就是这样形成的。
在板块相撞挤压的地区，常形成山脉。
当大洋板块和大陆板块相撞时，大洋板块因密度大、位置较低，便俯冲到大陆板块之下，这里往往形成海沟，成为海洋最深的地方；大陆板块受挤上拱，隆起成岛弧和海岸山脉。
超越板块构造学_大陆流变学和造山作用的主要研究课题
自源侧向运移聚集成藏、它源断层垂向运移聚集成藏和混合运移聚集成藏。
参考文献:[1] 王启军,陈建渝.油气地球化学[M].武汉:中国地质大学出版社,1988.[2] 洪志华,周光甲.济阳坳陷低熟原油特征及成因[J].沉积学报,1997,15(2):89-94.[3] 王铁冠,钟宁宁,侯读杰,等.低熟油气形成机理与分布[M].北京:科学出版社,1995.[4] 张林晔,张春荣.低熟油生成机理及成油体系[M].北京:地质出版社,1999.FEATURE OF LOW-MATURE CRUDE OIL AND ACCUMULATION MODEL IN GUNAN SAG,SHANDONG PROVINCEYANG Xiao-ming,LIAO Lin,JIANG Xiao-jian(1.Geoscience Dep artment,Zhej iang University,H angz hou Zhej iang310027,China;2.Gudao PetroleumPr oduction Factory,Shengli P etr oleum Comp any,Dongying S handong257231,China)Abstract:This paper summaries the features o f low-mature crude oil based on the spectrum o f GC,GC-M S,as w ell as physical properties and composition o f oil sampled from near ly one hundred productive w ells in Gunan Sag.T he result indicates their characteristics of low Ph/Pr r atio,hig h co ntent of gamm ac-er ane and lo w ratio s of C29steranes20S/(20S+20R)and /( + ).T he oil-source cor relation by bio marks proves the First m em ber of Shahejie Formation to be the sour ce rock of low-mature crude oil. There exist3kinds o f accum ulation m odels of low-mature crude oil,namely authi-so urcing lateral m igra-tio n-accumulation,allo-sour cing vertical m igration through fault-accumulation and mix ed migration-accu-mulation.Key words:low-mature crude oil;oil-source cor relation;accum ulation m odel;Gunan Sag;Shandong Pro vince超越板块构造学——大陆流变学和造山作用的主要研究课题 2002年9月,由美国国家科学基金会地学部大地构造分部赞助,在美国科罗拉多州丹佛市召开了一次构造学研讨会。
总结板块构造知识点归纳
总结板块构造知识点归纳一、板块构造的基本概念1.板块构造理论的提出：板块构造理论是20世纪60年代提出的，它指出地球表面的岩石板块是在构造力的作用下自下向上运动，导致地壳的变形和地形的改变。
2.板块的定义：板块是由不同类型的岩石组成，具有一定的面积，由于地质构造作用，板块会相对地面上下运动。
二、板块构造的形成原因1.岩石圈构造理论：岩石圈构造理论认为地球表面的若干块不规则的石板受板块间的相对位移而运动，这种位移引起当前活动的地质现象，如地震、火山和山脉的形成。
2.板块构造与地幔对流：地球内部的地幔是流动的，地幔对流可以产生构造力，推动地壳板块的运动和变形。
3.板块构造与板块边界：板块边界是板块构造活动的主要地区，包括构造活动边界、地震带和火山带等。
三、板块构造的类型1.板块构造的分类：根据板块构造活动的性质和地质作用的特点，板块构造可分为大陆板块和海洋板块两种类型。
2.类板块构造的特点：大陆板块主要是由大陆岩石组成，其运动特点主要表现为碰撞、挤压和剪切。
海洋板块主要是由海洋地壳构成，其运动特点主要表现为拉伸、扩张和海底扩张。
四、板块构造的地质现象1.地震：地震是地球板块构造活动的产物，它主要是由板块之间的相对位移引起的地震波在地球表面传播而产生的地质现象。
2.火山活动：火山活动也是地球板块构造活动的重要产物，它主要是由板块边界处的熔岩从火山口喷发出来，在地表形成的火山体造成的地质现象。
3.山脉的形成：板块构造的运动和碰撞会导致地壳的抬升和褶皱，最终形成山脉。
五、板块构造的地球演化1.地球演化的历史：板块构造理论认为地球自形成以来就一直处于板块构造运动之中，板块构造运动的不断发展导致了地球的地质演化。
2.板块构造的影响：板块构造的活动和变动对地球表面地貌和地壳结构产生了巨大的影响，也使得地球不断地发展演化。
六、板块构造的应用1.资源勘探：板块构造对矿产资源的形成和分布有一定的影响，利用板块构造的知识可以进行资源勘探和矿产资源评价。
板块构造理论
板块构造理论
板块构造理论是一种地质学理论，是用来解释陆地及海洋地壳的结构特征以及它们背
后的形成机制的理论。
按照该理论，地壳由一系列板块组成，每一片板块都是独立漂浮在
地幔之上的硬质件。
根据板块构造理论，板块上有三种运动：地块的波动、辐射和反弹，
这三种运动的联合作用主要控制著地质特征的演化，特别是洋壳的运动。
板块构造理论的基本假设是板块的碰撞乃至分裂主要由洋壳的热对流驱动，地壳的板
块可能本质上由下面这些部分组成：洋层、洋块、洋底及洋壳边界层。
当板块碰撞时，洋
壳会被推向陆壳，大量的岩浆会被板块和陆壳之间的摩擦力释放出来，这些岩浆会经过地
表流到它们周围的地区，或者再次入侵地下，造成构造变化。
通过观察地表导出板块及其相互之间的运动，科学家们发现了构成地壳的体系，主要
包括板块碰撞、劈裂或扭曲，形成的构造变形和单位原准则地质时代的更新形成中的作用。
根据板块构造理论，地壳上的洋壳不断的碰撞、剪切或压缩，而这些碰撞、剪切或压缩都
会导致新的地表作用，从而改变陆地及洋壳的形态和局部构造。
板块构造理论已经成为研究地球结构和动力学的主要理论之一，早在20世纪70年代，就提出了“地幔漂移理论”和“板块构造理论”两个词。
其重要性在于，它提出了研究地
壳的两种构造的新范式，可以帮助人们解决地质科学中的许多问题。
它也是年代划分的根
本基础，为研究地块运动提供了一种新的角度，使科学家们能够更好地描述、定义和量化
地质运动和地质形变。
第二章 大地构造学(板块构造理论—1板块构造理论起源)2012
的 泛 大 陆
大陆漂移学说发展遭到的阻碍
魏格纳的大陆漂移学说没有很好地解决大陆漂移的力 学机制问题，他认为，大陆漂移是硅铝质大陆壳像一座座 桌状冰山一样航行在洋底的较重的硅镁质岩浆中，并且认 为地球自转的离心力和潮汐摩擦力是推动大陆漂移的驱动 力。这些论点遭到当时多数地球物理学家们的激烈反对， 在地球物理学家们看来，洋底是坚硬的，大陆不可能像船 一样航行在洋底或硅镁层之上，地球自转的离心力和潮汐 摩擦力非常有限，远不足以推动大陆漂移。由于魏格纳的 大陆漂移学说遇到动力机制上的困难而遭到地球物理学家 们的强烈反对，加之其蕴含的活动论思想与当时地学界占 支配地位的地槽理论在思想体系上矛盾，因而，随着他本 人不幸于1930年逝世，大陆漂移假说一度销声匿迹。
1872-1876 英国挑战者号 Challenger调查
Harry Hammond Hess
H. Hess二战期间任美国太平 洋战争时期凯普.约翰逊号船 长，用声纳对海底做了不间 断的观测。 1946年发现水下平顶山。 二战后任普林斯顿大学教授， 1957年2月26日听Heezen的 报告，报导了洋脊的发现， 他当即指出：你动摇了地质 学的基石。 1960年口头发表，并于1962 年正式发表了“海盆的历史” 一文。
魏格纳和他的家人乘坐气球
• 1970在汉堡重 新命名的魏格 纳街
魏格纳有关大陆漂移的著作
• 1912a,Die Entstehung der Kontinente,Petermann’s Geographyche Mitteilungen,58,185-195,305-308. • 1912b,Die Entstehung der Kontinente,Geologische Rundschau,3,276-292 • 1915,Die Entstehung der Kontinente und Ozeane, Braunschweiz, Veiweg. • 1924,The Origin of Continents and Oceans, London: Methuen. • 1929(1966),The Origin of Continents and Oceans,
板块构造学说主要内容
板块构造学说1967年，提出了板块构造学说，成为地球科学史上的革命。
（1）大陆漂移（2）海底扩张（3）板块构造魏格纳提出的大陆漂移学说的主要内容：1.轻的硅铝质大陆漂浮在重的硅镁层之上，并在其上发生漂移；2.全球大陆在古生代晚期曾连接成一体，称为联合古大陆或泛大陆（Pangea)，围绕联合古大陆的广阔海洋称为泛大洋；3.从中生代开始，泛大陆逐渐破裂、分离、漂移，形成现代海陆的基本格局。
大陆漂移的证据：大陆边界的吻合、岩石和构造的拼合、生物学、古地磁学、古气候早在1620年，培根(Bacon, F)就发现大西洋两岸海岸线的相似性北大西洋两岸山脉可对比性阿帕拉契亚山脉向北消失于纽芬兰海滨，但年龄与地质构造均相当于不列颠群岛和斯堪的纳维亚。
岩石和构造的拼合北美、非洲和欧洲的古老岩石－构造线可以很好的对接南美与非洲古老岩石（老于20亿年）分布区可以很好的对应非洲西部高原的片麻岩年龄、构造线方向与南美洲巴西高原片麻岩的年龄、构造线方向一致。
古生物南美、非洲、印度、澳洲和南极洲在晚古生代期间生物具有相似性，表明他们连为一体，组成冈瓦纳（Gondwana）大陆动物变异性同样说明三叠纪后联合古陆开始分裂并各自漂移，逐渐形成现今的海陆分布格局。
古气候南澳大利亚Hallet Cove基岩上的冰川擦痕，指示冰川的运动方向古地磁学英国学者布莱克特和朗科恩通过测定已知时代岩石古地磁，进而推算其古地理位置，发现一些大陆的古地理位置与现今位置相差较远，证明古大陆曾发生漂移。
通过测定某大陆不同时代岩石的古地磁所反映的对应时代的磁极位置，并标示在地图上，并连接起来就形成了古地磁极移曲线。
极移曲线反映了古大陆漂移轨迹海底扩张一、洋脊的地质、地球物理特征1、洋脊是软流圈上涌出口，地温较高，密度小、波速低；（1）高热流异常区；（2）重力负异常区；（3）低速区。
2、沿洋中脊向两侧，地质地球物理特征具有对称性；基岩的风化程度向两侧逐渐加深；沉积层在洋中脊部位最薄，向两侧逐渐加厚；洋脊两侧正负磁异常条带具对称性；二、海沟的地质、地球物理特征1、存在负重力异常和负地形，显示重力不均衡，是强制下陷区；2、切穿岩石圈的巨型断裂；3、存在贝尼奥夫带及其相关的浅－中－深源地震的规律分布；三、海底岩石的年龄一最老的岩石年龄不早于侏罗纪，即不早于2亿年，远比大陆上最古老的岩石年轻。
(完整版)活动构造与地震(邓起东)
水地
平震
位地
移表
破
米
裂 带
长
公 里
1976年唐山7.8级直下 型地震 毁灭了唐山这 一工业城市
死亡：24.2万余人 重伤：16.4万余人 损失：超过200亿元
目录
• 活动构造与地震灾害 • 板块构造、板内构造与地震 • 活动构造研究方法 • 活动构造定量研究 • 一次新的全球大宁 同心
海原
榆林
兴县
靖边
米脂
延川 延安
天水
宝鸡
西安市
灵宝 洛南
M L2.0-2.9
M L3.0-3.9
M L4.0-4.9
原平
太原 榆次
昔阳
左权
石家庄市
38
衡水
南宫
武安
聊城 36
阳城 洛阳
郑州市
巨野 民权
34
0
100
200km
青 藏 断 块 区 地 震 活 动
目录
• 活动构造与地震灾害 • 板块构造、板内构造与地震 • 活动构造研究方法 • 活动构造定量研究 • 一次新的全球大地震活动高潮
逆断裂
走滑断裂
2001年昆仑山口西地震
震源断裂和 地震地表破裂带
地下深处发生地震的断 裂就是震源断裂，震源 断裂在地表出露，称为 地震地表破裂带
1973年四川炉霍7.6地震 地表破裂带切断山脊
地表破裂带长度426km， 最大左旋同震位移7.6±0.4m
活动断裂与地震 1973 7.6
有的断裂形成于以往地质年代，现在已 1816 1923 7.2
中、深源地震主要分布在环太平洋地震带和地中海—喜马拉雅地震带。 板块内部，特别是大陆板块内部也有强烈地震活动。
板块构造基本原理
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板块俯冲带的特征 1、它是地球上最强烈的地震活动带； 2 、是地球上最强烈的火山活动带，已知现代活火山有 62% 分布在环 太平洋带； 3、是地球表面上地形高差起伏最大的地带。马里亚纳海沟深 11022m，从马里亚纳群岛直落海沟底，其落差为11500m。 4、出现地球上最大的负重力异常带； 5 、是地球上热流值变化最显著的地带，海沟作为板块下潜的地方， 是热流值最低的地方； 6 、它是强烈的区域变质带。发生高温低压变质作用和低温高压变质 作用。 五、板块的驱动机制 1、地幔对流 地幔对流是热动力对流与重力对流联合作用的结果。在大洋中脊，热 而密度低的地幔物质上涌，到达岩石圈附近，向两侧产生平流，平流过 程中，因热传导而使之变冷，冷而重的物质在俯冲带下沉再进入地幔， 如此循环往返而构成了地幔对流。 2、重力、体力推动的推—拉模式 埃尔萨塞（ W.M.Elsasser ， 1967 ） 提出：在重力场中运动的板块，主 要受洋中脊的推力和下沉板片的拉力而运动。 3、转动惯量假说 与地质力学相同。
转换断层 与平移断层
几种可能的 机制解释
转换断层就是 这样形成的
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2、岩石圈及软流圈 （1）、软流圈：又称2、岩石圈低速层，系指岩 石圈以下的一个层圈,该层是一软弱层,它的机械强度 和抵抗变形应力的强度都低于其上的岩石圈。软流圈 位于地幔上部，深度各地不一样，顶面深度为 50—60Km±，大陆区顶面深度为100—200Km。 （2）、岩石圈：指的是地球的脆性外壳，其范围 自地表而深延至低速层（软流圈）。洋底岩石圈的平 均厚度为50—60Km；大陆则为120—150Km。 3、岩石圈板块的概念 “Plate”这一术语是由Wilson（1965）在有关 transform fault的文章中提出的，通常说的岩石圈板块 是指被活动带所分割的由岩石圈构成的球面盖板。它 的面积很大（数万至上亿Km2），厚度很小（仅 100Km±），并同地球表面轮廓一致弯曲。这些岩石 圈板块在软流圈之上按球面运动规律不断改变着彼此 的位置，并与其下的软流圈之间作相对运动。因此， 它不是固定不动的，而是运动着的；相对板块边缘而 言，它本身较少变形，或者变形只在有限的范围内和 有限程度上发生。从这个意义上讲，它又是“相对稳 定”的。
板块构造的基本原理
聚 垂直于边界 敛 的相向运动 型
挤 压
浅、中、 大洋岩石 深震，冲 圈消亡， 断层型， 大陆岩石 并随深度 圈生长 变化
陆-陆
洋 -洋 陆壳（或过渡 壳）-陆壳
俯冲 带
碰撞带(喜马拉雅、阿尔 卑斯等）
剪 切 性
平行于边界 的走滑运动
剪 切
浅震，走 不生长， 滑断层型 不消亡
各种类型
转换断层（圣安德烈斯 断层型等）
离散型 聚敛型
转换断层
四、转换断层
• 定义：转换断层是垂直发育在大洋中脊并 将大洋中脊切割错断的断裂带、位移突然 终止或者改变形式和方向的平移断层。
断层崖壁
• 转换断层的特点： ①断层两侧的两段中脊之间的距离不随时间推 移而加大。 ②相互错动只发生在两段中脊之间的一段上。 ③错动突然终止。 ④断层所预期的错动方向与平移断层相反。 ⑤是切穿整个岩石圈的深断裂。 ⑥洋脊轴部的浅震由拉张引起，洋脊之间断裂 带上的地震有水平剪切作用产生
• 板块边界的迁移： 渐变式和突变式两种。 • 最常见渐变式。渐变式板块边界的迁移不存在 汇聚型板块边界，仅是某一边界在缓慢移动。 • 突变式迁移表现为扩张脊轴发育位置的突然变 更，在大陆-大陆、大陆-岛弧、岛弧-岛弧之间 ，其相互碰撞可导致俯冲带消失，在其他地方 形成新的俯冲带。
• 板块的三联点： 板块的分布图上，常可见到三条板块边界相 交于一点，这个点与三个板块相邻接，叫做板 块的三联结合点（活三联点）。任何一对板块 间的边界总是以三联点作为端点。 三联点处相接的板块边界，可以是分离型、会 聚型或转换型边界，最常见的是裂谷-裂谷-裂 谷型（如印度洋中脊三个分支的交点）。
（3）海底扩张与海平面变动： 洋中脊的形成与消失，对大洋盆地的容积有显 著影响： 洋中脊上升→洋盆体积缩小→海进 洋中脊下降→洋盆体积扩大→海退 （4）平顶海山、珊瑚礁与洋底的沉降： ① 大洋中平顶海山的形成与洋底扩张沉陷有关 ，中洋脊轴部火山活动强盛之处往往形成火山 岛，火山岛随板块向外扩张推移，火山活动逐 渐平息。 ②珊瑚礁追随海平面上升而生长，生长速度大 致与基底的沉降速度相当。
突破板块模型问题
突破板块模型问题摘要：板块模型问题是高中物理问题中重点和难点问题，因为它可以涉及高中物理中的核心知识点和核心物理思想和方法。
可以说，学懂了板块模型问题，也就掌握了高中物理的核心思想和方法。
关键词：板块模型牛顿第二定律运动学公式动量定理一、板块模型问题破题三大思路这三大思路是：1、牛顿第二定律和运动学公式（动力学）。
这些运动学公式包含,,,;2、动能定律、能量守恒定律3、动量定理、动量守恒二、板块模型两大分类（1）动量守恒类。
地面光滑，且无推拉等外力优先用守恒（动量守恒或能量守恒）。
（2）动量不守恒。
地面粗糙，或有推拉等外力，优先用动力学对于动量不守恒类的具体解题思路，笔者总结为25字顺口溜，分别是：“一图三关系”、“牛二是核心”、“摩方判断清”、“定理穿插用”、“图像辅助明”。
其中“一图三关系”是指草图、位置关系图，即时间关系（往往是相等），位移关系（列位移方程），速度关系（共速是临界，列速度相等方程）。
“牛二是核心”、意即牛顿第二定律解决此类问题的核心。
“摩方判断清”是指要判断清楚摩擦力的方向，具体而言是：若二物体同方向运动，摩擦力的方向满足“快后慢前”（即运动得快的物体的摩擦力的方向与其本身运动方向相反（向后），运动得慢的物体的摩擦力的方向与其本身运动方向相同），若二物体反方向运动，则均受阻力（即摩擦力的方向与其本身运动方向相反）。
“定理穿插用”是指牛顿第二定律、动量定理、动能定理根据需要穿插使用。
“图像辅助明”是指运用速度时间图像辅助分析，将会使问题更加清晰明了。
三、具体实操1、临界情形：求F（推力或拉力）的临界值（选择题）⑴ 力拉板：(物块的质量)与即将相对滑动，二者间摩擦力为最大静摩擦力f。
对整体：—g=a，（注：是和间的动摩擦因数，是与地面间动摩擦因数），对：=g=a，联立两式得：=g,为方便记忆，总结为：和乘总重。
情况分析：≠0时，① 若0g，则拉不动；②若g，则二者共同加速；③若F>g，则二者各自做匀加速直线运动。
板块构造名词解释
板块构造名词解释板块构造学说是新一代的大陆漂移学说，它从大量观测事实出发，以全新的思路研究大陆的形成与分布。
大陆地壳由硅铝层、硅镁层和钙镁层三层构成，岩石圈就是上地幔顶部，固体地球外面，厚度远大于海洋和大气圈，岩石圈之下、上地幔顶部的软流层，都属于固体地球的范畴。
地幔又可以划分为上地幔和下地幔两个大的不连续圈层。
上地幔顶部和下地幔底部都有不同深度的缺失带，叫做洋脊和洋盆。
地幔物质在地球内力作用下所产生的上下运动。
上地幔底部固态物质的运动和变形称为俯冲作用，发生在大洋中脊轴部。
下地幔物质的运动和变形叫上升作用，大洋中脊轴部和大陆边缘都有这种现象。
板块构造理论认为，地球上的岩石圈并非整体一块，而是被不断运动的地块分割成许多的板块，即岩石圈板块；在板块交界处，岩石圈板块相互摩擦和挤压而形成边界，这些边界就是活动带。
根据板块运动的性质和形式，板块可以分为六大板块：欧亚板块、印度洋板块、非洲板块、美洲板块、太平洋板块、南极洲板块。
除太平洋板块几乎全为海洋外，其他五个板块既包括大陆又包括海洋，其中太平洋板块几乎全为海洋。
板块构造学说的核心是：地球表面的岩石圈，主要由大小不等的六大板块拼合而成，它们在地质时期中，经历了多次相对的运动和变形，因此才得以塑造了今日的山川形貌。
板块构造运动发生在板块内部而引起的构造运动称为板块构造运动，又称为造山运动或褶皱运动，它是由板块内部岩石的相对运动引起的。
板块内部的相对运动可能是水平运动也可能是垂直运动，但总是倾斜运动。
板块构造学说认为，各板块是通过消亡边界或生长边界来运动的。
按照板块构造学说，板块边界类型有两种，一种是汇聚边界，另一种是离散边界。
汇聚边界是板块边界的全部或一部分向陆地或其他板块俯冲，另一边的板块是前一板块的残余部分。
离散边界是两个相邻板块发生碰撞或张裂，前者的板块俯冲到后者的下面，离散边界常常形成转换断层。
板块构造学说将地球岩石圈划分为六大板块：欧亚板块、印度洋板块、非洲板块、美洲板块、太平洋板块和南极洲板块。
板块构造学说面临的挑战
卷(Volume )30,期(Number )3,总(S UM )110页(Pages )265～274,2006,8(August,2006)大地构造与成矿学Geotect onica etMetall ogenia收稿日期:2006-02-17;改回日期:2006-04-11基金项目:中国科学院重大B (KZ9512B12413)资助.作者简介:朱炳泉(1940-),男,研究员,博士生导师,从事地球化学、地球动力学与成矿作用研究1板块构造学说面临的挑战朱炳泉,崔学军(中国科学院广州地球化学研究所,广东广州510640)摘 要:板块构造学说揭示了海底扩张和板块的水平运动现象,阐明了与板块边界相联系的岩浆活动。
但大量资料表明地球历史上岩石圈板块与软流圈是同步耦合运动的,而不是在软流圈上滑移。
全球扩张与俯冲的不对称性现象也是不吻合于板块构造理论所期望的。
安第斯弧作为洋陆俯冲的典范在地球物理和地球化学上均缺少证据。
对于与俯冲带相关的弧后引张、大陆增生、地壳物质返回地幔和成矿作用方面均存在较多的问题。
大火成岩省所揭示的岩浆活动现象超越了板块构造的格局,并发生在整个地质历史时期和更广泛的地域范围。
大火成岩省学说所解释的大陆增长、地壳物质返回地幔和成矿作用过程完全不同于板块构造学说。
驱动地幔柱的深地幔对流假说允许岩石圈板块与下伏软流圈一起运动,吻合铅同位素所揭示的岩石圈与软流圈长期耦合的规律。
关键词:板块构造学说;大火成岩省;大陆增长;壳幔耦合中图分类号:P542+.4 文献标识码:A 文章编号:100121552(2006)0320265210 在1910年魏格纳提出大陆漂移说后,由于20世纪50～60年代海底扩张的发现以及得到部分热动力模式支持,使大陆漂移说发展成板块构造学说。
近30年以来,这一学说在地球科学领域内占有统治地位。
但长期以来国内外非板块构造的少数派一直存在,如地体说、膨胀说、减压说、槽台说、地洼说、超级地幔柱说等等。
板块构造学说承
板块构造学说承板块构造学说（platetectonicstheory）是地球科学的基石，它是由一系列独立的研究工作最终形成的一种完整的理论。
这一理论的组成部分涉及到地球内部质量分布、地壳运动、大陆配置变化以及地壳上地质过程等方面。
它为研究地球和其他行星机制提供了一个更完整而又更清晰的视角。
第一个“板块构造”理论是在1960年由古生物学家、地质学家及哲学家等学者提出来的，它将地球表面分割成一些独立的板块，并认为这些板块是以相对速度移动的。
据此，地球表面的地质过程便可以更为清晰的理解，从而使当时的地质学家扫清了古生物史中的许多谜团。
由此，“板块构造”理论得到了更多的发展，成为现今的地球科学的重要理论基础。
地球表面的水平运动是板块构造学说的根本特征。
通过对地壳的内部构造，特别是对其上不断活跃的地质构造运动，科学家们发现了由板块碰撞所产生的热能，从而使地球表面产生了构造变形，以及火山活动、地震等强烈的地表行为。
这些活动都与板块构造有关。
板块构造学说也有助于解释世界上许多不同时期的大陆漂移。
据科学家们推测，大陆最初是从一块大陆拼图上漂移而来的，而随着板块的活动，大陆运动的轨迹也在不断变化，从而形成了现今的洋流模式。
此外，板块构造也可以解释控制海洋深度分布的大陆构造运动，以及大气、水文和地质活动所产生的全球变化。
另一方面，板块构造学说也为人类活动带来极大的好处。
由于地壳运动的存在，岩石的构造变形就变得更加活跃，从而使资源的开采及其转移有了更大的可能性。
而这些可能性又帮助人类发展了许多新的技术，并为我们的社会带来了新的生活方式。
总之，板块构造学说是现今世界地质学的重要理论基础，它不仅可以解释大陆及海洋地质活动的机制，还能够解释地质变化对人类活动所产生的影响。
人类不仅可以利用它来改进技术，还可以采取有效措施来防止由于地壳运动所造成的灾害，从而使我们的生活变得更加丰富多彩。
板块构造学说有效理解和掌握方法
板块构造学说有效理解和掌握方法板块构造学说是当今世界的热点之一，如今年发生的日本地震、印尼的火山地震等。
结合自己的教学，总结了板块构造学说有效理解和掌握方法。
简单介绍如下：一、板块构造学说的提出板块构造学说是在大陆漂移说和海底扩张理论的基础上发展起来的。
1912年，德国地球物理学家魏格纳提出了大陆漂移说，基本内容：①二三亿年以前，地球上只有一块联合古陆，它的周围是一片广阔的海洋。
②在地球自转所产生的离心力和天体引潮力的作用下，联合古陆开始分离。
③较轻的硅铝层组成的陆块，像冰块浮在水面上一样，在较重的硅镁层上漂移，经过漫长的地质年代，逐渐形成了现在的海陆分布。
20世纪50年代，一些学者又提出海底扩张学说，基本内容：海岭是新的大洋地壳诞生地。
地幔物质从海岭顶部的巨大开裂处涌出，到达顶部冷却凝结，形成新的大洋地壳。
以后，继续上升的岩浆，又把早先形成的大洋地壳，以每年几厘米的速度推向两边，使海底不断更新和扩张，当扩张着的大洋地壳遇到大陆地壳时，便俯冲到大陆地壳之下的地幔中，逐渐熔化而消亡。
20世纪60年代后期，许多学者在接受了大陆漂移说关于大陆运动的观点、吸收了海底扩张说的基本论点、结合新的科学成果后，提出了板块构造学说。
二、板块构造学说的基本观点①地球的岩石圈不是整体一块，而是被一些构造带（如海岭、海沟等）分割成许多单元，叫做板块。
全球岩石圈分为六大板块：亚欧板块、非洲板块、美洲板块、太平洋板块、印度洋板块、南极洲板块。
②板块漂浮在“软流层”之上，处于不断运动之中。
③板块内部地壳比较稳定，两个板块之间的交界处，是地壳比较活动的地带。
④板块相对移动而发生的彼此碰撞或张裂，形成地球表面的基本面貌。
掌握的方法与技巧：1、记板块：沿赤道自西向东分别为非洲板块、印度洋板块、亚欧板块、太平洋板块、南极洲板块、美洲板块。
太平洋板块几乎全部在海洋之中。
2、记特殊：①阿拉伯半岛和印度半岛在印度洋板块上，而不是在亚欧板块上。
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第29卷第6期地球科学———中国地质大学学报Vol.29 No.6 2004年11月Earth Science—Journal of China University of G eosciences Nov. 2004超越板块构造———我国构造地质学要做些什么?金振民1,姚玉鹏21.中国地质大学地球科学学院,湖北武汉4300742.国家自然科学基金委员会地球科学部,北京100085摘要:对近十年来全球构造学和构造地质学的重要进展进行了简要评述.30年前建立的全球构造理论改变了人们对地球及其演化的认识.作为固体地球统一理论的板块构造主要涉及刚性板块边界之间的变形、地震活动和火山作用.至今还没有完整理论阐明板块运动的驱动力和地幔对流机制.板块边界和板内变形等许多问题仍然无法回答.大陆岩石圈和大洋岩石圈在成分、厚度和力学强度方面有明显的差别,因此现有板块构造不完全适合于大陆构造.大陆地壳和地幔流变学的综合研究是认识大陆构造和超越板块构造的最佳途径.流变学是大陆造山带几何学和动力学的桥梁.大陆岩石圈对构造作用、重力作用和热作用的响应在很大程度上取决于其流变强度.岩石圈流变性质是岩石圈分层和塑性流动的主导因素.大量透入性变形和巨型大陆造山带内部构造显示非刚性特征.大陆构造和力学行为主要由地壳强度而不是地幔强度所控制.从大陆岩石圈多层性和力学强度不均匀性表征看,现在是抛弃传统“三明治”构造模式的时候了.面对地球系统科学和地球动力学新思维发展趋势,多学科综合研究大陆构造(造山带)和加速高水平构造地质学人才的培养是我国构造地质学发展的最紧迫任务.关键词:板块构造;超越板块构造;大陆构造;流变学;构造地质学;人才建设.中图分类号:P54 文章编号:1000-2383(2004)06-0644-07 收稿日期:2004-10-12 Beyond Plate T ectonics:What Do We Do in Structural G eology?J IN Zhen2min1,YAO Yu2peng21.Faculty of Earth Sciences,Chi na U niversity of Geosciences,W uhan430074,Chi na2.Depart ment of Earth Sciences,N ational Science Foundation of Chi na,Beiji ng100085,Chi naAbstract:The major progresses of the global tectonics and structural geology in the last10years are reviewed.The new global tec2 tonics that emerged three decades ago profoundly changed our understanding of the earth and its evolution.Plate tectonics as a uni2 fying theory of the earth mainly is connected with deformation,seismicity and volcanism within plate boundaries.No com prehen2 sive theory accounts satisfactorily for the driven force of plate motion and mechanism of mantle convection.Many of the problems of plate boundary formation and inter2plate formation remain unanswered.Continental lithos phere is significantly different from o2 ceanic lithosphere in the as pects of composition,thickness and mechanical strength.However,the plate tectonics is not applied to continental tectonics as prehensive study for rheology of continental crust and the u pper mantle is the best way in under2 standing continental structure and beyond plate tectonics.Rheology is the liaison between geometry and dynamics of continental orogeny.Responses of continental lithos phere to structuring,gravitation and thermodynamics largely depend on its rheological strength.Rheological strength of continental lithos phere is closely connected with stratification and heterogeneity.The pervasive deformation and internal structure of wide continental orogenic belts indicate non2rigid behavior.Continental tectonics and mechan2 ical behavior are controlled by strength that resides mainly in the crust rather than in the mantle.From the view of multi2layering and mechanical heterogeneity of continental lithos phere,it is time to abandon the sandwich model.Facing development trend of earth science system and new thinking of geodynamics,multidisciplinary study on continental structure(orogenic belts)and promptly training outstanding talent is an urgent task.基金项目:国家自然科学基金项目(No.40172068).作者简介:金振民(1941-),男,教授,博士生导师,长期从事岩石圈流变学和高温高压实验研究.E2mail:zmjin@K ey w ords:plate tectonics;beyond plate tectonics;continental structure;rheology;structural geology;talent construction. 当今世界上的地球科学已从原来固体地球科学占压倒优势发展到地质、海洋和大气三足鼎立新局面.地球系统科学穿越不同时间和空间尺度.21世纪地球科学面临的最大可能突破是在地球系统变化的理论(汪品先,2002).在20世纪70年代中期,美国第四纪地质学家F.R.Flint曾经将19世纪的达尔文生物进化论、20世纪50～60年代出现的海底扩张—板块构造学说以及预测(21世纪)将会出现的气候变迁理论,统称为地球动力学3个方面的科学:即“生物圈动力学”(theory of dynamics of the bio2 sphere)、“岩石圈动力学”(theory of dynamics of the lithosphere)和“大气动力学”理论(theory of dynamics of the atmos phere)(孙成权和曲速升,2002).从这种意义上来看,地球系统科学已成为地球科学发展的必然之路.最近由美国基金委地球科学部(2002)主持研讨会所汇集的白皮书“构造地质学和大地构造学的新起点———New Departures in Structural G eology and Tectonics”(郭安林和张国伟译,2004)和美国地球物理联合会(A GU)(2002)出版的《全球板块动力学历史》专著(Richards et al.,2000),分别对板块构造学说30年来的历史进行了回顾和反思,并提出了构造地质学和大地构造学(SG&T)未来发展的新方向.本文在学习上述2个材料的基础上,结合我国构造地质学目前现状和发展方向,提出一些讨论性意见.1 最近十年来全球构造学和构造地质学研究的一些重要进展(1)全球和洋壳俯冲带地震3-D层析图像与地幔热结构和化学成分所反映的地震波速度变化特征,揭示了俯冲板块可以延伸到地幔底部和巨型地幔柱(低速体)的存在,这些地球内部深部构造的重大成果,既不是板块构造理论所能预测到的,也不是计算机热模拟结果(Van der Hilst et al.,1991, 1997).(2)全球超高压变质岩的发现为大陆碰撞造山带研究提供了新的方向;具有超高压指示意义的矿物(柯石英、金刚石、原生菱镁矿、钛-斜硅镁石、α-PbO型金红石等)和超高压矿物出溶体为窥测大陆深俯冲板块深度提供了重要的示踪标志(Xu et al.,1992;Green et al.,2000;Hwang et al.,2000; Zhu and Ogasawara,2002;Chopin,2003;Zhao et al.,2004).(3)拆沉和底侵作用在大陆地壳增生、岩石圈厚度、结构和壳-幔交换所起的作用已倍受关注. (Kay and Kay,1993;金振民和高山,1996;Wernicke et al.,1996;Seber et al.,1996;高山和金振民, 1997;Zhou and Li,2000).(4)地壳深熔和地幔部分熔融作用对大陆碰撞带和大陆高原地壳增厚和隆升有重要影响.少量熔体使岩石体积增大和孔隙压力降低,从而使岩石有效强度减弱和粘度降低(K ohlstedt and Zimmerman, 1996;杨晓松和金振民,1999;Rosenbergs,2001).(5)地球流变学、岩石圈流变和岩石流变学是研究全球构造和区域地质构造几何学和动力学之间的纽带(Karato and Wu,1993;Burg and Ford,1997; Jackson,2002,2002).(6)地震波各向异性与变形矿物优选方位关系是大陆岩石圈动力学和大陆碰撞造山带研究的新方向,是探测地球深部物质性质、结构和变形状态的“指示器”和“地震化石”(seismic fossil),被称为构造地质学和地震学之间的桥梁(Ribe,1992;McNama2 ra,1994;金淑燕,1997;Silver and Chan,1998).(7)岩石圈应变局部化(strain localization)和应变弱化(strain weakening)是导致全球板块构造边界和大陆构造流变分层的主因(Vissers and Drury, 1995;Drury and Vissers,1996;K ohlstedt and Zim2 merman,1996;Pili and Ricard,1997).(8)流体、熔体和名义上无水矿物对岩石圈地幔流变强度和岩石物理性质有重要约束作用(New2 ton,1989;Ahrens,1989;Bell and Rossman,1992; Bai and K ohlstedt,1992;Thomson,1992;夏群科等, 1999;Zhang et al.,2001).近十年来研究表明,大洋俯冲带和大陆俯冲带中的流体(特别是名义上无水矿物中的结构水:nominally anhydrous minerals,简称NAMS)对壳-幔交换作用、岩浆形成、岩石圈流变强度、岩石物理性质和深源地震有着重要影响.最近Zhang et al.(2004)通过榴辉岩高温高压实验表明,在缺少含水相矿物条件下,榴辉岩中绿辉石和石榴石中晶格缺陷含有大量结构水(OH).这些构造546 第6期 金振民等:超越板块构造———我国构造地质学要做些什么?水在一定的高温高压条件下产生动力学不稳定性而在矿物颗粒边界析出并形成微量熔体,从而导致岩石有效应力的下降并诱发高压条件下脆性破裂,这可以解释洋壳俯冲带中等深度地震活动新的成因.这种断裂机制的另一方面潜在重要性在于揭示了岩石高压失稳只需要极少量低粘度流体的参与(含量少于1%),从而说明大洋和大陆俯冲带以及岩石圈中少量的NAMS的脱水对地球动力学过程演化有着十分重要的影响,应当值得充分重视(Zhang et al.,2001,2004).(9)背散射法(EBSD)新技术在构造地质学中的应用使超细粒构造岩的优选方位和组构研究产生根本性革命(Bascou et al.,2001;Prior et al.,1999, 2000).(10)可视性三维岩石高温高压变形实验和大变形扭转实验,为真实模拟天然岩石大变形开辟了新途径.2 超越板块构造———大陆流变学和造山带20世纪诞生的板块构造理论为统一全球构造格局做出了革命性的贡献.从经历了30年的地球科学实践来看,板块构造基本上还是一种运动学理论,它主要描绘了地球表面水平运动的主要特征,而没有确定驱动或承受板块运动的力源.板块构造革命之后的30年,地球物理学家、地质学家和地球化学家已经注意到板块构造的动力学和地幔对流问题.例如,大量火山热点(夏威夷、冰岛和黄石公园),并不是与板块构造理论所确定的边界一致,而主要来自地幔深部底辟柱.虽然在太阳系中,板块构造是地球所特有的构造,然而,与地幔柱有关的火山作用几乎也出现在金星、火星和月亮上.因此,至今为止还没有一种对流理论能令人满意地解释地幔热柱与板块运动的关系.大洋岩石圈与大陆岩石圈物质组成、厚度和流变学强度有明显差异,因此大陆构造的多样性、复杂性和分层性是板块构造理论难以解释的.事实上大陆地质构造不可能完全符合板块构造已有的模式.因此美国自然科学基金委地球科学部(构造地质部分)白皮书提出了超越板块构造(beyond plate tectonics),把流变学研究作为大陆地质学和大陆造山带研究的新起点.流变学(rheology)是物理学的分支,是研究物体变形和流动规律的交叉学科.岩石(或岩石圈)流变学是以位错理论为基础,以高温高压实验为技术手段,研究地球物质在不同物理化学环境中(温度、压力、差异应力、流体和水)变形和流动的科学.流变学是研究大陆构造的重要理论基础,是研究大陆构造几何学,运动学和动力学的桥梁.大陆岩石圈对构造作用、重力作用和热作用的响应在很大程度上依赖于其流变性质,因此流变性质是控制大陆岩石圈分层和塑性流动的主导因素之一,也是探索大陆动力学的基础.近20年以来,地质学家们将流变学理论应用于岩石圈和大陆造山带研究,已取得了丰富的成果.特别值得指出的是,流变学为大陆造山带动力学研究找到了新的研究方向.流变学的约束需要细致的野外观察和力学模拟,两者完美的结合可以把天然岩石变形和活动构造区域作为天然实验室.高温高压流变学实验是人类直接模拟和再现地球内部结构和物质运动的一面“镜子”.岩石流变学实验研究不仅可以建立岩石的流变本构(状态)方程:ε=A・exp(-Q/R T)σn,式中:ε为应变速率;A为物质结构常数;Q为活化能;R为气体常数;T为绝对温度;σ为差异应力(σ1-σ3);n为应力指数.流变学实验还可以获得2个方面重要信息:(1)为解释天然变形岩石微观和宏观构造提供比较信息;(2)获得岩石在不同物理化学环境下构造热动力演化信息,从而为建立大陆动力学模型提供力学方面约束条件.大陆岩石圈流变分层性为分析地震震源分布和有效弹性厚度相关问题指明了新的研究途径.最近大陆地震震源分布和重力异常研究成果(Maggi et al.,2000a,2000b;Jackson,2002,2004)向这种传统的大陆岩石圈“三明治”模式的强度轮廓提出了挑战.大部分大陆地震活动都集中在上地壳(20km左右),如加利福尼亚、爱琴海、青藏高原和扎格罗斯;而在另一些地区,包括东非、中国天山、印度地盾和贝加尔湖附近,下地壳地震活动则比较显著(Maggi et al.,2000b).虽然现在或过去在俯冲过程中大陆地幔中约100km深度确实也发生过地震,但这些地震可能位于大洋而非大陆岩石圈中(Maggi et al.,2000a).从以上研究进展我们可以获得以下2点启示:(1)大陆岩石圈不只有一个发震层(seismo2 genic layer);(2)大陆地幔地震的成因机制仍然还不646地球科学———中国地质大学学报第29卷清楚.流变学理论强调了大陆地壳和地幔的成分与力学强度不均匀性;流体(水、熔体)和名义上无水矿物对大陆岩石圈强度影响的重要性;地幔回流(mantle return flow )是大陆岩石圈会聚边界变形(局部应变化剪切带)和大陆地壳加厚,造山带楔状体形成的主因;下地壳和地幔强度的差异耦合或非耦合关系与大陆变形的复杂变形图像息息相关;弱下地壳和富含流体下地壳观点也倍受人关注.水或熔体的存在对岩石圈力学强度变化有着极为重要的影响.同样的岩石类型由于其本身含水量不同(“干”或“湿”岩石),不仅可以改变Byerleeies 摩擦强度,同时对下地壳和上地幔流变强度和热活能有重要制约作用(Jackson ,2002)(图1).Jockson (2002)在研究大陆岩石圈强度时指出,现在是放弃大陆岩石圈“果酱—三明治”(the Jelly Sandwich )模式的时候了,应当以板状流变强度或板状粘性强度和流体地幔流动模式(fluid mantle flow model )替代以刚性岩石圈为主体的板块构造理论在大陆构造中的应用.因此,在制订振兴我国构造地质学发展战略时,国外最近发展动态是值得密切关注的.3 我国构造地质学要做些什么?针对地球科学目前发展的趋势,笔者对我国构造地质学发展和人才培养提出以下4方面的建议,以供同行参考.(1)首先我们还是应当解放思想,改变观念.我国的构造地质学研究要有开放意识,要自己主动地打开大门,向相邻学科学习,把相邻学科知识引进来,实现综合研究的突破.提倡全球构造视野、学科交叉和渗透融合(interdisciplinary ,intra 2disci 2plinary ,multi 2disciplinary ).要以全球板块构造理论和地球物质垂向运动和侧面对流的地幔柱理论为新思维,以地球动力学过程和地球系统科学为主线来构建科学研究方向和教学课程改革的框架.以动态生动思维新思路来代替传统方式和局限于区域性的研究方法(金振民,2001).(2)加速构造地质学和大地构造学的优秀和杰出人才的培养.培养高水平构造地质学人才是我国构造地质学面临的十分迫切的任务.我国地学界曾经造就了一批杰出构造地质学家,如李四光、黄汲清、张文佑、陈国达、张柏声、李春昱、马杏垣、郭令智等.然而目前构造地质学年轻杰出人才廖廖无几.据2003年统计,迄今为止国家自然科学基金委地球科学部评选的国家杰出青年科学基金的92位人才中仅有3人属于构造地质学学科,相对其他地质学科(地球化学、岩石矿物学、地层古物学、地球物理学、地理学等),构造地质学年轻杰出人才的数量有明显差距(图2).这种状况与21世纪地球系统科学和地球动力学研究发展的总趋势是很不适应的.因此,构造地质学的发展一方面要高度重视研究地球系统各层圈之间的动力学联系和地球系统形成、发展和演化规律;另一方面要切实加速高水平构造地质学人才的培养.构造地质学人才的培养首先应当从地球科学本科生和研究生培养着手:①地球科学本科生培养应当优先(priority )考图1 水对岩石圈力学强度的影响(Jackson ,2002)Fig.1E ffect of water on mechanical strength of lithosphere746 第6期 金振民等:超越板块构造———我国构造地质学要做些什么?图2 地球科学部各学科国家杰出青年科学基金人才分布Fig.2Outstanding talents of national science young founda2 tionⅠ.地球物理;Ⅱ.土壤/环境/地貌;Ⅲ.岩石、矿物、矿床学;Ⅳ.大气物理科学;Ⅴ.地球化学;Ⅵ.地理学;Ⅶ.海洋学;Ⅷ.沉积/古生物;Ⅸ.水文/工程地质;Ⅹ.构造地质学虑:培养学生会认真收集野外或实验原始资料和数据;学会怎样进行实验数据的处理(分析、解释和假说);学会怎样应用综合的方法和手段整合和研究复杂问题(原则意识);预测结果和理解复杂系统的动力学关系;认识数据和模式处理过程中不确定性和多解性.通过学生自己的探索实验(或野外实践)、假说验证、分析和推测,学会如何思考问题和初步从事科学研究.批评式的思考能力(critical2thinking)和解决问题(problem2solving)能力是决定一个学生下一步在研究生阶段学习是否成功的关键和基本科研素质.鼓励研究生和年轻学者敢于思考,敢于冲击旧的传统观点,敢于提出问题.在地球科学研究中提出令人费解的问题和新见解是新观点和新理论产生的前提和萌芽.著名物理学家爱因斯坦(物理学的进化, 1938)对科学研究中敢于提出问题的重要性做过如下精辟论述:“提出一个问题往往比解决一个问题更重要,因为解决一个问题也许是一个数学上或实验上技巧,而提出新的问题、新的可能性,从新的角度看旧问题,却需要创造性的想象力,从而标志着科学的进步”.②构造地质学研究生培养优先考虑的问题:要超越本学科范围内的学习(如构造地质学、大地构造学、地球物理学),要求具备更高层次的定量研究问题的技能(提倡进一步选修一些微分方程、线性代数、热动力学、连续介质力学、反演理论、数值分析、空间统计分析、高温高压实验技术等).加强构造地质学教学和科学研究要突出以下3点:强调微分几何学在分析地质构造中的作用;要把连续介质力学和流变学作为构造地质学和大地构造力学模型构建基础和动力学过程研究所必需的基本科学;要接受严密的方法学训练,并把它运用于整个定量研究的全过程;要获得为国内外同行所认可的高质量数据.(3)建议组织有关单位和人员制订21世纪初期我国构造地质学和大地构造学发展战略计划.(4)在充分重视野外地质观察和调查基础上,要高度重视严密的定量构造地质学、实验构造学、数值模拟构造学和高温高压实验学;要提倡构造地质学原创性研究和野外实践成果的理论升华和有全球影响的理论模型的提炼.致谢:在构造地质学人才培养方面,笔者与西北大学张国伟院士、国家自然科学基金委地球科学部马福臣教授和柴育成教授进行了多次有益讨论,他们提出了许多宝贵意见,在此表示诚挚的感谢.R eferencesAhrens,T.J.,1989.Water storage in the mantle.N ature,342: 122-123.Bai,Q.,K ohlstedt,D.L.,1992.Substantial hydrogen solubility in olivine and implications for water storage in the mantle.N ature,357:672-674.Bascou,J.,Barrual,G.,Vauchez,A.,et al.,2001.EBSD2mea2 sured lattice2preferred orientations and seismic properties of 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