地震概论复习资料

b) 现今的非沙漠地区发现低纬度才有的干旱沙漠证据. c) 现今的热带气候地区发现冰川的证据. Wegner 遇到的问题：大陆漂移的力学机制是什么？ • Wegner 的回答：月亮的潮汐力足以推动大陆运动。大陆穿过海洋地壳。 地学界拒绝 Wegener，坚持认为：垂直运动论—大陆和海洋是固定的，根深蒂固。生物化石 的证据可以用“大陆桥假设”来解释。 （也是胡扯） 但是基本问题是什么力能推动大陆漂移？Wegner 的动力学解释缺乏物理根据。Wegner 是 外行。
地震概论
第四章
第一节
地震机制
基本概念之板块构造学说
• 地球科学中的革命 • 它的意义可以和原子结构的发现、生物进化论相提并论。 三个阶段
1) 大陆漂移 2) 海底扩张 3) 板块构造
概念：板块—刚性（或半刚性的）固态的巨大板状岩石块体。
板块构造—地球的最外层由若干个大小不等的板块组成，他们飘浮在相对较 软的流动的热物质上作相互运动。
第二阶段：海底扩张学说
学说提出的背景：一系列新地理地质现象的发现 1.大西洋中央海岭（洋中脊） 2.澳大利亚极地恐龙; 澳大利亚东南部恐龙洞发掘的极地恐龙。 它们是温血恐龙， 具 有夜视和耐寒能力。生活在距今 100—125 百万年前。1991 年夏，美国俄亥俄州的地质学家 David Elliot 和伊利诺伊大学古生物学家 William R. Hammer 在离南极极地 640 公里的柯克帕 特里克山（位于南极洲靠近罗斯冰架边缘的海拔 4,531 米的山峰）发现了恐龙化石，后来这 种恐龙就以发现者而命名—Ellioti.首次发现的南极大陆最早的食肉动物 2.4 米高，8 米长，8 英寸高的冠，凶猛的食肉恐龙. 恐龙灭绝说:白垩纪晚期（大约 65 百万年前） ，全球突然变冷，恐龙灭绝; 撞击说—小行星撞击地球;火山说—大量火山爆发。 两种说法都使地球暗无天日， 气温剧降。 但是生活在 100 百万年前的澳大利亚极地恐龙既然耐寒为什么也灭绝了， 如今的南极极地如 此寒冷怎么会有食肉恐龙？ 3. 板块理论发展第二阶段——海底扩张 20 世纪 50 年代，出于军事目的，大规模海底测量。发现： 海床岩石年轻，海床不平（海岭和火山） ；海底地磁条带，地磁极多次反转；地震和火山大 都分布在海沟和海岭。Wegner 的理论开始复苏 1)海底地形测量 • 早在 16 世纪，少数勇敢的水手用钓鱼线测量海底的深度，发现海底并不平整。 • 19 世纪之前，人们对海底的认识大都是猜测。 • 1885 年， 美国海军 L.M. Maury 发表的海底地形图第一次证实大西洋中央海岭的存在。 • 第一次世界大战后（1914－1918）声纳的发现，加快了人们对海底地形的认识，证 实了大西洋中央山脉的连续性—洋中脊。海底并不是人们想象的那么平。 2）地震测量 • 1947 年，美国地震学家发现海底的沉积非常薄。 • 此前科学家们认为海底岩石的年龄至少是 40 亿年。 • 这么长的年龄，为什么沉积如此薄？ • 1950 年代，多个国家的海底地理测量发现，海洋中的大山脉延绵 5 万公里，环绕全 球，平均高出海底 4500 米，最大宽度 800 公里。是地球上最壮观的地貌—全球大洋 中脊。 3）海底地磁测量 • 1950 年代，科学家把二次世界大战中用于军事目的的机载磁强仪改装成地磁仪，测 量海底地磁。 • 发现海底地磁的异常分布 • 大洋中脊两边的岩石的磁极性不是随机分布的而是沿洋中脊两边成对称的条带状分
年来所学的任何东西，一切从头开始。 ”
对垂直运动论的挑战： • 早在 1596 年，荷兰地图制作人 Abraham Ortelius 提出： “美洲是由于地震和洪水的
作用从欧洲和非洲分裂出来的。理由是，这些大陆可以拼成一块大的大陆。 • 1915 年，德国气象学家魏格纳（Alfred Lothar Wegener，1880－1930）提出“大陆漂 移假说” 。 • 1937 年，南非地质学家 Alexander du Toit 提供了更多的证据（沉积学、考古学、古 气候、构造相似性等）支持魏格纳的假说。 超级大陆 Pangaea 250 百万年前的超级大陆 Pangaea Wegener 拼成的大陆七巧板 艰难考证：1.形状复杂的板块拟合 • 运用大陆架后板块拟合得很好 • 200 百万年前大陆开始分裂 2.化石 a) 中龙属 Mesosaurus
布。 【知识补充~地磁条带和地磁极性反转：20 世纪初，古地磁学家们就已经认识到岩石可按磁 性质分为两类：正常极性和反常极性。正常极性的岩石的磁极与现在地球的磁性一致。反常 极性的岩石的磁极与现在地球的磁极相反。岩浆冷却，富铁岩石固结过程中温度低于 580C° 时地球的磁性被记录在岩石中。当温度高于居里温度（580C°） ，磁性物质将失去磁性。 】 地磁异常条带引发的问题： • 地磁条带是怎样形成的？ • 为什么地磁条带沿洋中脊对称分布？ 最初的解释：1961 年，科学家对上述问题的解释是：大洋中脊是结构上比较弱的区域，热 的岩浆从洋中脊冲出推动海洋地壳向两边运动形成新的洋壳， 从而形成地磁条带。 洋壳为什 么不会堆积呢？因而他们提出了地球膨胀假说， 但是明显“地球膨胀假说”缺乏物理和地质上 的证据。 于是，海底扩张假说诞生： • 1959 年，美国普林斯顿大学地质学教授 Harry Hammond Hess 发出了未经正式出版 的手稿，阐述了海底扩张的基本思想。 • 1962 年发表论文“History of Ocean Basins” • 熔融的岩浆从地球的深部沿着洋中脊流出产生新的洋壳，并向两边扩展，最后在海 沟处消失，回到地球内部，形成洋壳的不断更新和循环。 海底扩张假说揭开海底之谜：Hess 估计海洋的年龄最老不超过 300 百万年。解答了：为什 么海洋地壳的沉积层薄， 为什么海洋化石的年代没有超过 180 百万年的， 而陆地上的海洋沉 积化石（喜马拉雅山 8500 米高处也有发现）要老得多等一系列问题，并提出大陆不是穿过 海洋漂移，而是随着海洋一起漂移（Wegner 的问题被解决） ，且科学预测：大洋中脊应该 有热泉存在。 大陆漂移的进一步证据： • 海洋钻探 • 地震和火山的分布 • 同位素测定年龄 经过现代科学测定， 最老的海洋地壳的年龄只有 180 百万年， 比大陆地壳的年龄小 20 多倍。 探测深部海底： （美国、日本这方面投入、科研力量强大，注意潜艇必须小，日本潜艇潜水 世界最深） • 海底热泉 • 海底奇特生物 知识介绍： A.海底热泉 • 1977 年，在厄瓜多尔海岸 2.5 公里深处的大洋中脊 ALVIN 第一次发现深海热泉。 • 在热泉的周围发现大量奇特的生物：大型管状虫，巨大海蚌，贝类动物等。 。 • 此后在大西洋和太平洋洋中脊发现更多的热泉，热泉的水温高达 380c ，在其周围形 成了奇特的生态系统。 • 这些生物的食物链不是靠光合作用维持生存的。而是靠硫化氢氧化细菌维持—化学 合成形式。 • 地球生命的起源与这些细菌有关系吗? B.海底黑烟囱 • 现代海底黑烟囱的研究始于 1978 年，当时，美国的阿尔文（Alrin）号载人潜艇在东 太平洋洋中脊的轴部采得由黄铁矿、闪锌矿和黄铜矿组成的硫化物。1979 年又在同
第一阶段：大陆漂移学说
古老的问题 • 什么原因引起大地震动和火山爆发？ • 火山和地震为什么会呈带状分布？ • 山脉是如何形成的？ • 大山脉（如青藏高原，安第斯山脉，阿尔卑斯山脉等）为什么会升到这么高？ 地学理论发展： 17 世纪以前，地质现象的解释是灾变说。 • 1785 年，苏格兰地质学家 James Hotton 提出均变原理： “The present is the key to the past”。 • 19 世纪中叶，均变说被地质学家广泛接受。 “将今论古方法”—地质学中最重要的 原理。 • 直到 19 世纪末 20 年代初， 权威的地质学说认为， 地质构造的运动主要是垂直向的， 横向运动只是垂向运动的副产品。 槽台说（典型的固定论观点） ：近百年来传统地质学以地槽地台学说占统治地位，槽台说认 为：地台 是稳定的，是长期无巨大变化的地区，纵有活动，也是原地升升降降，与全球大 局并无影响；地槽 是活动的，其活动方式先是原地下陷，到一定时期通过全球同时发生的 造山幕褶皱迥返，上升为山。传统地质学是一种固定论观点，把地球的面貌看作一成不变。 海洋总归是海洋、大陆总归是大陆；若有变化也不过是原地升升降降而已。 垂向运动说面临的困境： • 阿尔卑斯－喜马拉雅大规模的推覆构造。 • 太平洋西部的弧状岛屿（简称岛弧） 、岛弧后的边缘海盆地 。 • 恐龙（dinosaur）化石几乎遍布世界各大陆 。 • 南极大陆储藏着煤 • 酷热的非洲大陆有冰川的遗迹 。 地质学家对大陆漂移学说最初的排斥： “如果我们相信这一假说，我们就必须忘记过去 70
蕨类植物
无花，种子太大，风不能传播. 生长区域由植物蔓延的能力决定. 非洲, 印度, 南美, 澳大利亚和南极大陆都有发现. 大陆漂移的证Байду номын сангаас 3. 岩石 a) 大西洋两岸的岩石组成、年龄、地质结构相似 b) 当两边的大陆连在一起，地质现象具有连续性 大陆漂移的证据 4. 山脉 a) 大西洋两岸的山脉具有连续性 b) 如果北美州和欧洲连在一起，山脉具有连续性 ，岩石具有相似的组成和年 龄 大陆漂移的证据 5. 古气候数据 a) 现今的非热带地区有热带气候的证据.
第三阶段：板块构造学说
主要内容： • 地球的基本结构：地球象一个煮熟的鸡蛋，地球内部主要由三层构成，由外到内依 次是：地壳、地幔、地核 • 板块的划分：印度-澳大利亚板块、太平洋板块、北美板块、南美板块、欧亚板块、 非洲板块(包括了 SOMALI SUB-PLATE)、南极板块，共七板块，也可将南北美板块合 并为美洲板块，此外还有 NAZCA PLATE, COCOS PLATE, CARIBBEAN PLATE, ANATOLIAN PLATE, ARABIAN PLATE, PHILIPPINE PLATE, JUAN DE PUCA PLATE. • 板块的边界类型:共有扩散边界、汇聚边界、转换边界几种，并且提出板块边界区域 的概念。其中， a).扩散边界——新的地壳在此产生。大西洋中脊是扩散边界的例子。平均每年裂开 2.5 厘米，一百万年张开 25 公里。100－200 百万年，由小小的小水湾变成如今数千 公里宽的大西洋，尤其是冰岛 Krafla 地裂和火山最为具有代表性。此外，东非裂谷 也是扩散边界的代表，正在演示 200 百万年前大西洋最初形成的过程；东非裂谷将 成为新的大洋，非洲东部地区将成为孤岛；红海，亚丁湾，东非裂谷—三合点。 b).汇聚边界——地壳在此消失（消减带） ，它是 600 百万年以来，地球的大小没有 明显的改变的主要原因，解决了地球膨胀假说的问题。板块汇聚有三种碰撞形式— —洋陆碰撞；洋洋碰撞；陆陆碰撞。洋陆碰撞：由于海洋岩石圈密度大，二者相遇 其会俯冲到陆地岩石圈下面，海洋岩石圈与大陆岩石圈碰撞容易产生海沟（例子: 马里亚纳海沟）和消减带；特点：火山弧，陆壳迅速隆起，深源地震；例如沿智利 －秘鲁海沟，大洋板块 Nazca 插入南美板块的地下而消减，南美板块隆起形成 8000 公里长的 Andes 山脉以及环太平洋火圈（世界主要活火山都集中于环太平洋地区） 。 陆陆碰撞：特点是两者都不消减，褶皱隆起，形成高原；例如延绵 2900 公里长的喜 马拉雅山脉， 40－50 百万年前， 两大陆相遇碰撞， 10 百万年以来是隆升的主要时期。 由于不能消减，只能隆起。印度板块从何而来？喜马拉雅隆起的机制是什么？青藏 高原是由几个大陆小块体组合而成的，在地质历史上它们都属于南方古大陆的一部 分。他们在不同时期从南方古大陆冈瓦纳上裂离下来，不断向北漂移，先后与亚洲 大陆碰撞到一起。直到印度板块与亚洲板块碰撞后，青藏高原地区才形成统一的大 陆块体。 225 百万年前印度位于现今澳大利亚附近的岛。 200 百万年前超级大陆分裂， 印度大陆开始向北漂移。80 百万年前距离欧亚大陆以南大约 6400 公里，此后以每