06第五章板块构造板块基本理论及板块划分

大陆边缘类型:主动与被动大陆边缘
大陆边缘：大陆和大洋盆地之间广阔的过渡地带，即从海 岸线至深海底之间 分类：按其形态、地貌单元的发育情况及和板块活动的关 系分为:
被动大陆边缘（或大西洋型大陆边缘） 活动大陆边缘（或太平洋大陆边缘）,包括：
西太平洋型（沟-弧-盆体系型） 安第斯型（沟-火山弧型）
大陆边缘类型:主动与被动大陆边缘
Li et al,（2008）体波层析成像的研究认为，100km深度上， 印度岩石圈的印度岩石圈的最北端应该是在喀喇昆仑断裂
会聚型边界小结
俯 冲 A、陆缘弧-海沟型 边 界 （安第斯型）
B、弧后盆地-岛弧-海沟型 C、大洋岛弧-海沟型
碰 撞 边 界
3、转换边界（平错型边界）
是以转换断层为界，两侧板块平行边界作走滑运动，其应力 状态是剪切的，沿转换边界，岩石圈既不增生，也不消亡。
安第斯型
C、大洋岛弧-海沟型 岛弧为非成熟岛弧，是两大洋板块之间的俯冲边界 如马里亚纳-汤加弧沟体系，是太平洋板块与菲律宾板 块之间俯冲边界。
•A、B、C的共性是均发育海沟、岩浆弧和俯冲带（Benioff 带）；区别在于岩浆弧的性质，以及两板块的类型。 •由于俯冲边界的俯冲带均发育有Benioff带，故也称B式俯冲。
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 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。
板块构造理论的提出
1967年，美国普林斯顿大学的摩根（J.Morgan）、英国剑桥大 学的麦肯齐（D.P.Mekenzie）、法国的勒皮顺（X.LePichon） 等人，把海底扩张说的基本原理扩大到整个岩石圈，并总结提 高为对岩石圈的运动和演化的总体规律的认识，这种学说被命 名为板块构造学说----或新的全球构造理论。
中美INDEPTH深反射地震剖面发现了 印度地壳俯冲喜马拉雅下的逆冲断裂 带（MHT）（Zhao et al., 1993),KF 是否具有为印度地壳俯冲北界？
Zhao et al. (2010)S波接收函数的结果显示印度岩石圈最 远抵达金沙江缝合带附近
Science
Nabelek et al, （2008）接收函数结果认为印度地壳北界 应该是在拉萨地体里，位于IYS和BNS之间
地震深度
成熟岛弧：存在老（大陆）基底，由弧后扩张、从大陆边缘分离出
去形成岛弧，其弧后一般为过渡壳（可有洋壳出现），更远为大陆块。
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。
岩浆 活动 微弱 的陆 壳区
岩浆 活动 的陆 壳区
洋壳区
中国东部燕山期(200-135Ma)岩石圈底 中国东部燕山期（200-135 Ma）壳内岩 面与莫霍面附近岩浆源区与断层分布 浆源区与断层分布
岩石圈热状态：东部与全球一致 ，岩石圈底面温度1280ºC,华北
、东北华南的深度为70-80km 深部有地热异常
活动大陆边缘
大洋板块向毗邻大陆俯冲消减的地带，代表威尔逊旋回的后 期历史；火山弧、海沟和贝尼奥夫带（B式俯冲带）三者的共 生是其基本特征。
A、安底斯型：包括：陆缘火 山弧、弧前盆地、海沟
B、西太平洋型：包括：海沟、 弧前盆地、岛弧、弧后盆地 （边缘海）
（2）碰撞型板块边界-缝合线
古大洋板块已全部俯冲消亡，两大陆直接碰撞，使两个大陆板块缝合在 一起，故又叫缝合带（suture zone）或碰撞带（ collision zone） ——一陆壳板块可插入另一陆壳板块之下继续俯冲，并在继续俯冲的陆 壳内产生一系列逆冲断层，导致Si-Al壳明显增厚；由于这种陆内俯冲最 早由德国人安普菲雷尔（O.Ampferers）1906提出，故也称A式俯冲。沿 此带，地壳厚度增大，强烈变形，形成宏伟的山系，并伴有广泛的区域 变质和岩浆侵入活动，如喜山、阿尔卑斯山。
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 间相互作用是引起大地构造活动的基本原因；板 块相互作用主要发生在其边缘，板块边界构成了 地球表面最重要的构造活动带。
六大板块方案： Lepichon （1968）依据地震和地质、地球物 理资料，将全球岩石圈划分为六大板块：欧亚板块、非洲板块、 美洲板块、印度板块、南极洲板块、太平洋板块。
12板块方案：麦肯齐（Mckenzie et at，1976）提出的，除美洲 板块划分为北美板块和 南美板块外，其它五个板块为：
板块运动和旋转
GPS测量结果
中国东部侏罗纪旋转
地块 （古地磁） 逆时针转动 20-30º
构造线 方向 转动约
45°
华南S型花岗岩面状分布的变化
J2江西北部和东部
J1江西中部
T十万大山-长沙 和西南部
J3浙闽西 部和广东 的东、中 部
K1浙闽粤 的东部沿 海地区
华南呈面状分布的侏罗纪花岗岩从三叠纪到白 垩纪，花岗岩带的分布，具有逐渐向东迁移的 特征; 向东迁移了大约420 km
板块边界、汇聚型板块边界、转换边界
全球地震分布图
全球岩浆活动分布图
板块边界类型：离散(A)、汇聚(B)和转换(C)边界
分离型（张性）板块边界（divergent boundary）
相当于大洋中脊轴部，两侧板块相背离开，其应力状态是拉张。中 脊轴部是海底扩张中心，软流圈物质从这里上涌，冷凝成新的洋底 岩石圈，并添加到两侧板块的后缘上，故分离型边界也是板块的增 生边界或称建设型板块边界。
大型大陆转换断层的实例是加里福尼亚的圣安德烈斯断层。
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）定义：转换断层是位移突然终止或者改 变形式和方向的断层命名为转换断层
转 换 断 层
板块构造（二）
第六讲 板块构造
Plate Tectonics Theory
一、板块构造基本内容 二、板块划分和板块边界类型 三、板块运动 四、大洋的起源和发展 五、板块运动的驱动机制
板块构造理论的提出
20世纪50年代之后，年代学、地磁学、海洋调 查以及不同学科的发现融为一体，长期困扰着 地质科学的问题和谜团逐渐拨开，引发了地质 科学的革命，建立起全球构造新框架——板块构 造理论（theory of plate tectonics）
1）主动大陆边缘（active continental margin）
2）被动大陆边缘（passive continental margin）
被动大陆边缘构成
1959年，希曾将北大西洋大陆边缘划分为3部分： 陆架（shelf）：滨临海岸、浅水是大陆向海的自 然延伸，宽0-1300km，向海微倾斜，坡度1/1000， 陆架外缘平均水深130m，最深550m。 陆坡（slope）：位于大陆架向洋侧，坡度较陡 （3-6°），宽数十-数百公里，坡度1/40—1/6， 为陆架外斜坡。 陆麓（rise）：是陆坡坡脚下由沉积物堆积成的和 缓平坦坡，宽达数百-上千公里，平均坡度1/300， 常从2500-3000m水深处开始至>5000m大洋盆地。 •大陆边缘是地球上最重要的沉积区，大陆架和陆 坡上的沉积物最厚可达数公里；大陆麓上的沉积 物最厚可达10km，沉积总量超过大陆架。
（1）纳兹卡板块：（2）可可板块：（3）加勒比板块： （4）菲律宾板块：（5）阿拉伯板块：
J.P. Davidson et al. 1997 划分
（二）板块边界的类型
板块边界：是指两个板块之间的接触带，是地球表面最重要
构造活动带，地震强烈，岩浆活动。
从板块间相对运动方式、将板块边界分为三种类型：分离型
地幔物质上涌之处，洋壳物质 相背运动，热流值高，火山作 用、浅源地震频发
冰岛
2 会聚型边界（Convergent boundary）
两侧板块相向运动，垂直或斜交于边界线运动，其应力状态是挤压
的，故地壳强烈变形，伴有大量岩浆活动，可形成造山带，可分为： 俯冲边界、碰撞边界两种。 （1）俯冲边界：洋-陆俯冲、洋-洋俯冲，所以称消亡 型或破坏型板块边界，又包括三种类型： A、弧后盆地-岛弧-海沟型
转换断层形成机制
张文佑等（1978）用锯齿状 断裂的发展，解释转换断层的 形成及其活动方式：岩石破裂 发育共轭剪切面-拉张形成锯 齿状张性追踪断裂-不同地貌 方向形成中脊或转换断层。
四、大洋的起源和发展
（一）大洋起源 （二）威尔逊旋回
（赵文津 ，2008）
（Nábělek et al., 2009）
发现了主喜马拉雅逆冲断裂(MHT)，它位于喜马 拉雅山脊下26 km深，以9°的倾角向北延伸了 150 km以上，在雅鲁藏布江之下加深到40km， 它将部分变质的下地壳层推到了雅鲁藏布江南侧 的浅层(Zhao et al.,1993)；
板块构造理论基本内容
固体地球上层可以划分为上部刚性的岩石圈，下部软塑 性的软流圈。 岩石圈在侧向上由一系列刚性、相对稳定的板块构成， 按照球面运动规律不断改变着相对位置 板块边界分为离散型、汇聚型和转换断层 岩石圈板块存在大规模的水平运动，大洋地壳在洋中脊 不断产生，在海沟俯冲带消亡 板块水平运动驱动力来自地球内部。
到1973年，这个学说基本成型，直到现在仍在继续发展。
X. Lepichon
Dan P. McKenzie Willian Jason Morgan
Willian Jason Morgan, National Medal of Science of the USA, award year 2002.
对印度-欧亚板块碰撞带地壳结构、增厚机制、喜马拉雅断裂（MHT）的 性质以及印度板块向北俯冲的范围取得认识。
问题：自Argand（1924）提出印度大陆俯冲在青藏高原之下的构造模型模式以来，被 广泛解释碰撞带和高原地壳缩短、增厚。然而对俯冲距离、深度等一直存在争议。
INDEPTH I和II期所获得的深反射地震剖面(Brown et al., 1996)
板块为刚性体含义 • 板块 在很长距离内传递应力，而内部不发生明显的塑 性形变. • 岩石圈形变主要集中在边缘, 大洋沉积物基本不变形 •大陆长期漂移而形状仍可拼合，大洋中磁异常规则， 表示板块内部在运动时形变很小
大洋板块运动
洋壳板块形成于中脊、地幔 对流体驮载着洋壳板块向两 侧运动，到达海沟，遇到大 陆板块时，因密度大，位置 低，沿海沟俯冲于大陆板块 之下，俯冲的洋壳板块达到 一定深度时，熔融消失。
正常的大陆岩石圈
陆壳增厚的 大陆岩石圈
陆壳洋幔型 （过渡型） 岩石圈
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
二、板块的划分和板块边界类型
（一）板块的划分 （二）板块边界的类型
分离型板块边界 会聚型板块边界 转换边界
（一）板块的划分Leabharlann Baidu
B、陆缘弧-海沟型（安第斯型）
C、大洋岛弧-海沟型
A、弧后盆地-岛弧-海沟型
是大洋向大陆的边缘俯冲，发育弧后盆地-成熟岛弧-海沟 （西太平洋型大陆边缘）； 如：日本海-日本岛-日本海沟的俯冲边界。
海沟：洋底的一条线状凹陷； 海沟处俯冲板块弯曲，并开始 向地幔下沉；上覆板块有弧形 火山链，称为火山弧、岛弧或 大洋岛弧