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板塊構造學,是研究地球岩石圈板塊的成因、運動、演化、物質組成、構造組合、分佈和相互關係以及地球動力學等問題的學科。地質學的一個分支。它認為地球的岩石圈分解為若干巨綁的剛性板塊即岩石圈板塊,重力均衡地位於塑性軟流圈之上,並在地球表面發生大規模水平轉動;板塊與板塊之間或相互離散,或相互匯聚,或相互平移,引起地震、火山和構造運動。板塊構造學說囊括了大陸漂移說、海底擴張說、轉換斷層、大陸碰撞等概念和學說,為解釋地球地質作用和現象提供了極有成效的模式,是當代最有影響的全球構造理論。

1 板塊構造學 -發展簡史

板塊構造學1912年德國學者A·L·魏格納提出了大陸漂移說
板塊構造學的創立和發展大致可以分為 3個階段:

①1912年德國學者A·L·魏格納提出了大陸漂移說。當時由於多數人的反對而沒有被接受。50年代古地磁學的研究測得各地在地質時代中的磁極位置變化多端,用大陸固定論無法解釋,採用大陸漂移說則可以得到圓滿的解釋,大陸漂移說隨之重新復活。

②60年代初美國地質學家H.H.赫斯和R.S.迪茨在古地磁學研究的基礎上提出了海底擴張說,隨後英國的F.J.瓦因和D.H.馬修斯通過海底磁異常的研究對海底擴張說作了進一步論證,論述了地殼的產生和消亡,並得到深海鑽探的驗證。

③1965年加拿大人J·T·威爾遜建立轉換斷層概念,並首先指出,連綿不絕的活動帶網路將地球表層劃分為若干剛性板塊。1967~1968年法國的X.勒皮雄、美國的D.P.麥肯齊將轉換斷層概念外延到球面上,定量地論述了板塊運動,確立了板塊構造學的基本原理。

2 板塊構造學 -基本內容

板塊構造學歐亞大陸板塊
地球上層構造根據物理性質在垂向上可以分為兩個截然不同的層圈,即下部塑性的軟流圈和上部剛性的岩石圈。岩石圈在側向上被地震帶所分割,形成若干大小不一的塊體,稱為岩石圈板塊,簡稱板塊。板塊的厚度變化較大,約在幾十公里至200公里。

板塊邊界  
兩個板塊之間的接觸帶。板塊邊界是構造活動帶,可分為3類。①離散型邊界,又稱生長邊界,兩個相互分離的板塊之間的邊界。見於洋中脊或洋隆,以淺源地震、火山活動、高熱流和引張作用為特徵。洋中脊軸部是海底擴張的中心,由於地幔對流,地幔物質在此上涌,兩側板塊分離拉開。上涌的物質冷凝形成新的洋底岩石圈,添加到兩側板塊的后緣上(見地幔對流說)。②匯聚型邊界,又稱消亡邊界,兩個相互匯聚、消亡的板塊之間的邊界。相當於海溝或地縫合線。可分為兩個亞類:大洋板塊在海溝處俯衝潛沒於另一板塊之下,稱為俯衝邊界,現代俯衝邊界主要分佈在太平洋周緣(見俯衝作用);大洋板塊俯衝殆盡,兩側大陸相遇匯合開始碰撞稱為碰撞邊界,歐亞板塊南緣的阿爾卑斯-喜馬拉雅帶是典型的板塊碰撞帶的實例(見大陸碰撞)。③守恆型邊界,兩個相互剪切滑動的板塊之間的邊界。相當於轉換斷層。地震、岩漿活動、變質作用、構造活動等主要發生在板塊邊界。板塊邊界的研究是板塊構造學的重要內容之一。

板塊運動  

板塊構造學板塊構造示意圖

全球所有板塊都在移動,板塊運動通常指一板塊相對於另一板塊的相對運動。即符合歐勒定律,就是岩石圈板塊作為統計均勻的剛體在球面(即地球地面)繞一個極點發生轉動(見轉動極),其運動軌跡為小圓。板塊構造學認為岩石圈與軟流圈在物性上有明顯的差別。軟流圈相當於上地幔中的低速層,該層圈中地震橫波波速降低、介質品質因素Q值亦明顯降低,但導電率卻顯著升高。這些都表明軟流圈物質可能較熱、較軟、較輕,具有一定的塑性,是上覆岩石圈板塊發生水平方向上的大規模運動的基本前提。

引起板塊運動的機制是未解決的難題。一般認為板塊運動的驅動力來自地球內部,可能是地幔中的物質對流。新生的洋殼不斷離開洋中脊向兩側擴張,在海溝處大部分洋殼變冷而緻密,沿板塊俯衝帶潛沒於地幔之中。

3 板塊構造學 -成就與展望

板塊構造學深刻地解釋了地震和火山分佈、地磁和地熱現象、岩漿與造山作用;闡明了全球性大洋中脊和裂谷系、大陸漂移、洋殼起源等重大問題;更新了地質學中的許多概念,使得既承認水平運動也承認垂直運動的活動論觀點取代了曾占統治地位的固定論。板塊構造學以全球整體的研究觀點開拓了地球科學研究的深度和廣度,是地球科學領域中的一場革命。

板塊構造學還存在一些有待解決的難題。板塊構造說對於板塊構造活動總的輪廓已比較清楚,但具體作用過程和細節還不十分明確;對板塊動力學的確定依然有困難;對板塊內部的構造和岩漿活動研究不足;對板塊俯衝、消亡及伴隨的岩漿活動、邊緣盆地起源等還了解不夠;還不能圓滿地解釋大陸岩石圈的成因和演化。

4 板塊構造學 -區別

板塊構造學板塊構造說對於板塊構造活動總的輪廓已比較清楚
板塊構造學認為岩石圈(固體地球的外層部分)分成少數幾個在地函上漂浮著並在其上獨自運動著的板塊的學說。大部分的地震活動和火山活動,連同各種造山作用,都發生在這些板塊的邊界上。地球的表層由大約十來個大板塊和幾個小板塊構成。在每一板塊範圍以內,地殼的岩石是作為一個剛體運動著,此剛體只有微弱的撓曲現象,幾乎沒有地震活動和火山活動表現。板塊的邊緣是由出現世界上80%的地震和火山的狹窄地帶確定的。板塊邊界有3種類型。第一種是一條非常狹窄的由張應力所引起的淺層地震帶,這一地震帶恰恰是80,000公里(48,000哩)長的活動的大洋中脊。第二種邊界類型出現在這些中脊發生水平橫錯的地區內。沿這種部位的斷層發生的地震強烈得多,這種地震是由斷層兩側的板塊沿相反方向彼此水平地相互摩擦所產生的。形成第三種邊界的地震,分佈比較散,但卻包括了世界上的一切深層地震(即在深度超過145公里〔90哩〕處產生的地震),並且與洋底下降到低於其正常深度達到海平面以下10.5公里(6.6哩)的極其狹窄的海域——海溝——有聯繫。

斷塊構造說是一種關於地球岩石圈構造及演化的理論。它認為岩石圈固結之後,斷裂活動就佔據了主導地位。斷塊就是被岩石圈中不同深度的斷裂及層間滑動斷裂所切割成的塊體,各塊體之間在物質組成、構造滑動性和地質演化諸方面均有明顯的差異。斷塊構造說強調塊緣的形成與形變研究,因為它們是認識斷塊形成演化及其運動學和動力學的主要標誌;同時也重視塊內結構不均一性的研究,因為塊內各種不均一地質因素,都可在同一區域應力場情況下導致塊內應力的分佈形式和邊界條件的變化,使塊內應變圖像變得十分複雜。斷塊構造說是張文佑於1974年提出的。它是以地質力學為基礎,吸取了地槽地台學說和板塊構造學等的有關內容,在研究中國及鄰區大地構造特徵和模擬實驗的過程中建立和發展起來的。

5 板塊構造學 -相關學科

地質學概述、構造地質學、礦物學、成因礦物學、礦床地質學、地層學、層序地層學、地震地層學、生物地層學、事件地層學、冰川地質學、地震地質學、水文地質學、海洋地質學、火山地質學、煤地質學、石油地質學、區域地質學、宇宙地質學、地史學、古生物學、古生態學、古地理學、沉積學、地球化學、岩石學、實驗岩石學、工程地質學

6 板塊構造學 -參考資料

[1] 大科普網 http://www.ikepu.com/geography/geological/branch/plate_tectoics_total.htm
[2] 大唐資料庫網 http://info.datang.net/B/B0471.htm

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