大地构造分析大地构造分析1 1教学参考书教学参考书 车自成车自成车自成车自成 大地构造学概论，大地构造学概论，大地构造学概论，大地构造学概论，19871987，陕西科技出版社，陕西科技出版社，陕西科技出版社，陕西科技出版社 黄帮强等黄帮强等黄帮强等黄帮强等 大地构造学基础及中国区域构造概要大地构造学基础及中国区域构造概要大地构造学基础及中国区域构造概要大地构造学基础及中国区域构造概要 地质出版地质出版地质出版地质出版 社社社社 19841984 K.C康迪康迪 板块构造与地壳演化板块构造与地壳演化 地质出版社地质出版社 1984 万天丰，万天丰，万天丰，万天丰，2004. 2004. 中国区域大地构造学，中国区域大地构造学，中国区域大地构造学，中国区域大地构造学， 车自成，刘良，罗京海，车自成，刘良，罗京海，车自成，刘良，罗京海，车自成，刘良，罗京海，2002. 2002. 中国及邻区区域大地构造学中国及邻区区域大地构造学中国及邻区区域大地构造学中国及邻区区域大地构造学. . 科学出版社科学出版社科学出版社科学出版社. . 马宗晋等马宗晋等马宗晋等马宗晋等. . 地球构造与动力学地球构造与动力学地球构造与动力学地球构造与动力学. . 广东科技出版社广东科技出版社广东科技出版社广东科技出版社. . 相关文献资料相关文献资料相关文献资料相关文献资料大地构造分析绪论2 2课程总体安排课程总体安排理论与术语体系（基础）理论与术语体系（基础）研究方法（思维）研究方法（思维）基本轮廓基本轮廓需掌握内容需掌握内容基本概念、基本理论、基本方法基本概念、基本理论、基本方法主要岩石圈构造类型基本特征主要岩石圈构造类型基本特征中国主要区域构造单元基本地质特征中国主要区域构造单元基本地质特征3 3教教 学学 内内 容容概概 论大地构造大地构造分析基分析基础固体地球的物理性固体地球的物理性质大地构造分析中的岩石学大地构造分析中的岩石学问题传统大地构造大地构造学理学理论造山造山带与地槽与地槽克拉通与地台克拉通与地台现代大地构造代大地构造学理学理论与方法与方法大大陆漂移海底漂移海底扩张板板块构造构造大大陆动力学力学中国大地中国大地构造分析构造分析中国造山中国造山带克拉通克拉通中国板中国板块构造构造中国大地构造地貌中国大地构造地貌4 4教学方式教学方式授课与文献查阅紧密结合授课与文献查阅紧密结合典型性与全面性的结合典型性与全面性的结合5 5大地构造分析绪论一一 大地构造学研究的对象和任务大地构造学研究的对象和任务1.来源来源：出自于希腊语：出自于希腊语()（上层）（上层）建筑建筑 Tectonics，Geodynamics 19世纪中叶（世纪中叶（Naumnn.1850）地壳的组成和结构）地壳的组成和结构 20世纪初发展成为地质学中的一门分支学科世纪初发展成为地质学中的一门分支学科 6 6 露头尺度区域地质构造大地构造显微构造小构造大构造构造尺度的划分构造尺度的划分特定地区例如龙门山地区 整个岩石圈甚至整个地球镜 下手标本和野外露头7 7大地构造分析绪论一一 大地构造学研究的对象和任务大地构造学研究的对象和任务狭义狭义(传统传统)概念：概念：研究地壳构造发生、发展、演化及研究地壳构造发生、发展、演化及其运动规律的科学。其运动规律的科学。 侧重构造特征和构造发展史的研究，以地质历史侧重构造特征和构造发展史的研究，以地质历史分析方法为主，涉及范围限于地壳分析方法为主，涉及范围限于地壳(表面表面)和大陆。和大陆。8 8大地构造分析绪论一、大地构造学研究的对象和任务一、大地构造学研究的对象和任务2.学科特点学科特点（性质）（性质）（1）区域性强）区域性强（2）历史性强）历史性强（3）综合性强）综合性强3.课程性质课程性质：综合性很强的地质专业课，涉及面广：综合性很强的地质专业课，涉及面广（包括基础地质学、地球物理学及相关学科）（包括基础地质学、地球物理学及相关学科）4.概念概念(广义广义)：研究地壳和上地幔：研究地壳和上地幔(岩石圈岩石圈)结构、组结构、组成、构造特征及其演化、成因、运动学、动力学的成、构造特征及其演化、成因、运动学、动力学的科学。科学。9 9大地构造分析绪论一、大地构造学研究的对象和任务一、大地构造学研究的对象和任务4.概念概念(广义广义)：研究地壳和上地幔：研究地壳和上地幔(岩石圈岩石圈)结构、组成、结构、组成、构造特征及其演化、成因、运动学、动力学的科学。构造特征及其演化、成因、运动学、动力学的科学。 大地构造学的广义概念摆脱了单纯的构造发展历史分大地构造学的广义概念摆脱了单纯的构造发展历史分析析(狭义狭义)，以地球动力学作为立论基础，研究方法注意，以地球动力学作为立论基础，研究方法注意了地球物理、地球化学和地质学的结合；同时注意了地了地球物理、地球化学和地质学的结合；同时注意了地球动力作用的制约下的构造运动、地质作用的关联性和球动力作用的制约下的构造运动、地质作用的关联性和整体性，研究涉及的范围更广整体性，研究涉及的范围更广(全球全球)、更深、更深(岩石圈岩石圈)1010大地构造分析绪论一、大地构造学研究的对象和任务一、大地构造学研究的对象和任务理论体系理论体系活动论的理论思想体系活动论的理论思想体系新全球构造观新全球构造观大陆动力学思想大陆动力学思想1111大地构造分析绪论一、大地构造学研究的对象和任务一、大地构造学研究的对象和任务5.研究对象研究对象：地球表面：地球表面固体岩石圈（构造）的各种固体岩石圈（构造）的各种构造类型、特征；构造类型、特征；(岩石圈构造在时空上差异的壳幔运动造成的结果岩石圈构造在时空上差异的壳幔运动造成的结果)。6.研究内容研究内容：岩石圈各构造单元的沉积建造、岩浆作用、：岩石圈各构造单元的沉积建造、岩浆作用、变形作用、成矿作用、构造作用以及地球化学、地球物变形作用、成矿作用、构造作用以及地球化学、地球物理特征。重塑各构造单元大地构造性质及发展历史；划理特征。重塑各构造单元大地构造性质及发展历史；划分不同岩石圈构造类型。分不同岩石圈构造类型。 1212大地构造分析绪论一、大地构造学研究的对象和任务一、大地构造学研究的对象和任务7.研究意义研究意义：理论意义理论意义阐明一个地区乃至全球构造运动规律、阐明一个地区乃至全球构造运动规律、成因、地球起源与演化，天体演化与成因等。成因、地球起源与演化，天体演化与成因等。实践意义实践意义矿产资源形成及分布规律、地震预报、矿产资源形成及分布规律、地震预报、区域稳定性评价等。区域稳定性评价等。 1313大地构造分析绪论二、大地构造学研究的方法二、大地构造学研究的方法(一一)历史分析法历史分析法 地质历史分析法（又叫历史构造比较分析法）是地质历史分析法（又叫历史构造比较分析法）是以各种地质、地球物理、地球化学资料为基础，按地以各种地质、地球物理、地球化学资料为基础，按地史发展的顺序，探讨不同阶段大地构造的特点。史发展的顺序，探讨不同阶段大地构造的特点。1414以地质、地球物理、地球化学等资料为基础以地质、地球物理、地球化学等资料为基础以地质、地球物理、地球化学等资料为基础以地质、地球物理、地球化学等资料为基础以构造运动为指导思想的多学科研究方法以构造运动为指导思想的多学科研究方法以构造运动为指导思想的多学科研究方法以构造运动为指导思想的多学科研究方法不同时期、不同构造单元地质综合对比研究不同时期、不同构造单元地质综合对比研究区域大地构造形成演化过程及动力学探讨区域大地构造形成演化过程及动力学探讨地层系统及其研究地层系统及其研究地层系统时空分布地层系统时空分布地层关系及其地质事件地层关系及其地质事件地层研究地层研究沉积组合、结构构造研究沉积组合、结构构造研究沉积相环境及古地理分布沉积相环境及古地理分布沉积盆地成因分析沉积盆地成因分析沉积作用研究沉积作用研究几何学、运动学研究几何学、运动学研究流变学研究流变学研究构造序列及年代学研究构造序列及年代学研究构造动力学研究构造动力学研究构造作用研究构造作用研究岩浆组合及系列岩浆组合及系列岩浆作用方式及动力岩浆作用方式及动力岩浆作用构造环境岩浆作用构造环境岩浆作用研究岩浆作用研究变质岩组合及关系变质岩组合及关系变质温压及变质温压及PTtPTt轨迹轨迹变质作用及构造背景变质作用及构造背景变质作用研究变质作用研究典型矿床地质地球化学典型矿床地质地球化学矿床成矿系列研究矿床成矿系列研究成矿动力学研究成矿动力学研究成矿作用研究成矿作用研究地质作用研究地质作用研究区域地球化学研究区域地球化学研究不同岩石组合地球化学特征不同岩石组合地球化学特征构造环境示踪信息构造环境示踪信息地球化学研究地球化学研究地球物理场纵横向特征研究地球物理场纵横向特征研究地表及深部结构构造研究地表及深部结构构造研究地球物理研究地球物理研究区域大地构造研究基本方法区域大地构造研究基本方法1515大地构造分析绪论二、大地构造学研究的方法二、大地构造学研究的方法1.沉积岩相、建造分析沉积岩相、建造分析沉积建造：沉积建造：泛指在一定构造背景条件下，当地壳发展到某泛指在一定构造背景条件下，当地壳发展到某一阶段时所形成的一套具有特定岩相组合的沉积岩系。一阶段时所形成的一套具有特定岩相组合的沉积岩系。 地层发育、岩性、岩相、厚度、接触关系以及它们在地层发育、岩性、岩相、厚度、接触关系以及它们在空间和时间的变化，恢复古地理面貌、古气候、隆起、拗空间和时间的变化，恢复古地理面貌、古气候、隆起、拗陷、地壳沉降幅度与速度、构造状况以及演化历史。陷、地壳沉降幅度与速度、构造状况以及演化历史。 通过对通过对地层沉积特征地层沉积特征及其演变的研究，推断地层形成的及其演变的研究，推断地层形成的大地构造背景大地构造背景(环境环境)、性质和演化，相应的方法称之为历、性质和演化，相应的方法称之为历史大地构造分析方法，相应的学科称之为历史大地构造学。史大地构造分析方法，相应的学科称之为历史大地构造学。 1616大地构造分析绪论二、大地构造学研究的方法二、大地构造学研究的方法(一一)历史分析法历史分析法 2 岩浆与岩浆作用岩浆与岩浆作用 岩浆岩浆 是局部形成于地壳深部或上地幔的软流圈，以是局部形成于地壳深部或上地幔的软流圈，以硅酸盐为主要成分的、炽热、粘稠并富含挥发分的熔融硅酸盐为主要成分的、炽热、粘稠并富含挥发分的熔融体。其实是熔融的硅酸盐岩石。经过岩浆熔融之后，再体。其实是熔融的硅酸盐岩石。经过岩浆熔融之后，再冷凝下来的岩石，都叫做岩浆岩冷凝下来的岩石，都叫做岩浆岩（也称火成岩）。（也称火成岩）。 按照硅酸盐中按照硅酸盐中SiO含量的多少，岩浆可分为四种基本含量的多少，岩浆可分为四种基本类型：类型：即酸性岩浆（即酸性岩浆（SiO 65），中性岩浆（），中性岩浆（SiO6552），基性岩浆（），基性岩浆（SiO5245），超基性岩浆），超基性岩浆（SiO 45）。）。酸性岩浆中，由于酸性岩浆中，由于SiO高，硅氧四面高，硅氧四面体链较多，使岩浆粘度（体链较多，使岩浆粘度（ ）较大，较大，不易于流动不易于流动，常起，常起源于地壳下部。源于地壳下部。基性或超基性岩浆，基性或超基性岩浆，SiO含量低，岩浆含量低，岩浆粘滞度（粘滞度（ ）则小，岩浆显得则小，岩浆显得易于流动易于流动，常起源于岩石，常起源于岩石圈下部或软流圈。圈下部或软流圈。1717大地构造分析绪论二、大地构造学研究的方法二、大地构造学研究的方法(一一)历史分析法历史分析法 3.构造变动构造变动(形形)分析分析 从地层接触关系和褶皱、断裂类型，确定从地层接触关系和褶皱、断裂类型，确定构造运动时期、强度、影响范围，划分出大构造运动时期、强度、影响范围，划分出大地构造发展历史，重塑地壳构造运动史。地构造发展历史，重塑地壳构造运动史。1818大地构造分析绪论二、大地构造学研究的方法二、大地构造学研究的方法(一一)历史分析法历史分析法 4 变质作用变质作用 变质作用占岩石圈体积大部分。变质变质作用占岩石圈体积大部分。变质作用是指在岩石圈特定的环境中，由于温度、压力或作用是指在岩石圈特定的环境中，由于温度、压力或流体作用的影响，使原岩在基本上为固态条件下，发流体作用的影响，使原岩在基本上为固态条件下，发生物质成分与结构、构造变化。生物质成分与结构、构造变化。由变质作用所形成的由变质作用所形成的新岩石称为变质岩。所谓原岩，可以是三大类岩石中新岩石称为变质岩。所谓原岩，可以是三大类岩石中的任何一种，一旦它们所处的物理、化学环境与原来的任何一种，一旦它们所处的物理、化学环境与原来不同，在一定的温度、压力或流体影响下就可发生变不同，在一定的温度、压力或流体影响下就可发生变质作用。质作用。 引起变质作用的因素主要为温度、静岩压力、构造引起变质作用的因素主要为温度、静岩压力、构造应力及各类流体。变质作用的温度范围从应力及各类流体。变质作用的温度范围从150200，直到，直到700900，压力可以从上百兆帕斯卡到上千，压力可以从上百兆帕斯卡到上千兆帕斯卡，流体以兆帕斯卡，流体以HO与与CO为主，溶解了许多易为主，溶解了许多易挥发的物质及挥发的物质及SiO等许多矿物质。等许多矿物质。1919大地构造分析绪论二、大地构造学研究的方法二、大地构造学研究的方法(一一)历史分析法历史分析法 5.成矿作用分析成矿作用分析 从矿产类型和特征、成矿时期、围岩类型以及空间从矿产类型和特征、成矿时期、围岩类型以及空间等分析，确定成矿作用与各种地质作用的关系及其大等分析，确定成矿作用与各种地质作用的关系及其大地构造背景。地构造背景。6.地球物理探测资料分析地球物理探测资料分析 地壳与上地慢的重力、磁力和热流，震源分布和电地壳与上地慢的重力、磁力和热流，震源分布和电导率的变化。导率的变化。7.地球化学资料分析地球化学资料分析 研究不同地区地壳与上地慢各种化学元素、同位素研究不同地区地壳与上地慢各种化学元素、同位素的时空变化同地壳与上地慢对比等。的时空变化同地壳与上地慢对比等。2020大地构造分析绪论二、大地构造学研究的方法二、大地构造学研究的方法(二二).力学分析法力学分析法 地质力学地质力学: 70年代以来，研究地壳伸长、缩短和大型平移中，年代以来，研究地壳伸长、缩短和大型平移中，应用矿物的构造效应、晶格位错和构造应力场及有关应用矿物的构造效应、晶格位错和构造应力场及有关实验模拟等。研究运动学和动力学的重要辅助手段。实验模拟等。研究运动学和动力学的重要辅助手段。 地球自转速率变化推动全球构造运动的可能性（王地球自转速率变化推动全球构造运动的可能性（王仁，何国琦，王永法，国际交流地质学术论文集，地仁，何国琦，王永法，国际交流地质学术论文集，地质出版社，质出版社，1980年年5月月 ） 王仁等进行轴对称计算，认为粘性应力（涉及到王仁等进行轴对称计算，认为粘性应力（涉及到粘度系数）松弛后，应力数量级为粘度系数）松弛后，应力数量级为100kg/cm，仍能推，仍能推动地壳运动。动地壳运动。2121大地构造分析绪论二、大地构造学研究的方法二、大地构造学研究的方法(三三).地球物理方法地球物理方法1.地震法地震法2.重力法重力法3.磁法磁法4.电法电法 5.热流法热流法 2222大地构造分析绪论二、大地构造学研究的方法二、大地构造学研究的方法(四四).大地构造研究中的其它方法大地构造研究中的其它方法1.遥感遥测遥感遥测2.高温高压试验高温高压试验3.数理统计和电算数理统计和电算4.深海钻探深海钻探5.行星类比行星类比2323大地构造分析绪论三、大地构造学发展动向三、大地构造学发展动向(五五).大地构造的研究动向大地构造的研究动向 国际地科联、国际大地测量协会和地球物理联合会国际地科联、国际大地测量协会和地球物理联合会（1959年）开展了三个计划：年）开展了三个计划： 1. 19591969 地球物理年地球物理年 2. 19601970 国际上地幔计划国际上地幔计划 3. 19701979 国际地球动力学计划国际地球动力学计划 板块学说就是国际间协作的显著成果。板块学说就是国际间协作的显著成果。 岩石圈计划是国际地科联、国际大地测量协会和地岩石圈计划是国际地科联、国际大地测量协会和地球物理联合会（球物理联合会（19801989年）开展的第四个计划。年）开展的第四个计划。 青藏高原和雅鲁藏布江缝合带，中国东部滨太平洋青藏高原和雅鲁藏布江缝合带，中国东部滨太平洋构造和古亚洲断裂构造等方面，是板块构造解释的关构造和古亚洲断裂构造等方面，是板块构造解释的关键所在。键所在。2424大地构造分析绪论三、大地构造学发展动向三、大地构造学发展动向(五五).大地构造的研究动向大地构造的研究动向1.深部物理性质研究深部物理性质研究深部物质组成及运动、深部物质组成及运动、全球构造动力来源全球构造动力来源2.深部构造及构造性质研究深部构造及构造性质研究深部断裂、性质深部断裂、性质3.大陆动力学研究大陆动力学研究大陆内部造山带及动力来大陆内部造山带及动力来源研究源研究2525大地构造分析绪论三、大地构造学发展动向三、大地构造学发展动向4.超越板块构造超越板块构造（Beyond Plate Tectonics）2626大地构造分析绪论三、大地构造学发展动向三、大地构造学发展动向超越板块构造产生背景超越板块构造产生背景超越板块构造产生背景超越板块构造产生背景(1)(1)对大陆地质的研究，大批的高精度定量数据对大陆地质的研究，大批的高精度定量数据对大陆地质的研究，大批的高精度定量数据对大陆地质的研究，大批的高精度定量数据的涌现和相关理念的长足进步，例如：的涌现和相关理念的长足进步，例如：的涌现和相关理念的长足进步，例如：的涌现和相关理念的长足进步，例如： 地表位移地表位移地表位移地表位移：以全球定位系统：以全球定位系统：以全球定位系统：以全球定位系统( GPS) ( GPS) 和合成孔和合成孔和合成孔和合成孔径干涉雷达径干涉雷达径干涉雷达径干涉雷达( InSAR) ( InSAR) 为手段的大地测量技术为手段的大地测量技术为手段的大地测量技术为手段的大地测量技术 深部结构深部结构深部结构深部结构：地震层析技术：地震层析技术：地震层析技术：地震层析技术 时间约束时间约束时间约束时间约束：精确的热年代学测年技术和宇宙成：精确的热年代学测年技术和宇宙成：精确的热年代学测年技术和宇宙成：精确的热年代学测年技术和宇宙成因同位素测年技术等。因同位素测年技术等。因同位素测年技术等。因同位素测年技术等。2727大地构造分析绪论三、大地构造学发展动向三、大地构造学发展动向超越板块构造产生背景超越板块构造产生背景超越板块构造产生背景超越板块构造产生背景(2)(2)作为地质科学带头学科的大地构造学面临着新的发作为地质科学带头学科的大地构造学面临着新的发作为地质科学带头学科的大地构造学面临着新的发作为地质科学带头学科的大地构造学面临着新的发展机遇，出现一些新的学科生长点：展机遇，出现一些新的学科生长点：展机遇，出现一些新的学科生长点：展机遇，出现一些新的学科生长点： 大陆地质构造理论的创新大陆地质构造理论的创新大陆地质构造理论的创新大陆地质构造理论的创新( (涉及造山带形成的深部涉及造山带形成的深部涉及造山带形成的深部涉及造山带形成的深部机制，力学过程，地壳和岩石圈地幔结构等机制，力学过程，地壳和岩石圈地幔结构等机制，力学过程，地壳和岩石圈地幔结构等机制，力学过程，地壳和岩石圈地幔结构等) ) 大地构造与人类居住环境关系大地构造与人类居住环境关系大地构造与人类居住环境关系大地构造与人类居住环境关系( (比如，构造与气候比如，构造与气候比如，构造与气候比如，构造与气候以及地球表面过程相互作用关系以及地球表面过程相互作用关系以及地球表面过程相互作用关系以及地球表面过程相互作用关系) ) 的研究的研究的研究的研究 大地构造演化对生物演进的制约研究大地构造演化对生物演进的制约研究大地构造演化对生物演进的制约研究大地构造演化对生物演进的制约研究 地震发生与长期岩石圈构造变形的关系研究等地震发生与长期岩石圈构造变形的关系研究等地震发生与长期岩石圈构造变形的关系研究等地震发生与长期岩石圈构造变形的关系研究等. . 2828大地构造分析绪论三、大地构造学发展动向三、大地构造学发展动向(3)大陆地质研究的深入对传统板块构造理论在解释大陆地质研究的深入对传统板块构造理论在解释大陆地质方面提出质疑和挑战。比如：大陆地质方面提出质疑和挑战。比如： 两个大陆间的大洋板块俯冲消减之后两个大陆间的大洋板块俯冲消减之后, 两相碰撞的两相碰撞的大陆块体的地壳部分和其深部会采取什么方式继续造大陆块体的地壳部分和其深部会采取什么方式继续造山活动山活动 深部过程和拆沉与底侵作用在大陆造山过程中的效深部过程和拆沉与底侵作用在大陆造山过程中的效应应 大陆中、下地壳的相对强度大陆中、下地壳的相对强度 大陆变形所采取的力学方式及物理化学机制大陆变形所采取的力学方式及物理化学机制超越板块构造产生背景超越板块构造产生背景超越板块构造产生背景超越板块构造产生背景2929大地构造分析绪论三、大地构造学发展动向三、大地构造学发展动向 因此，美国的一批构造地质学家和大地构造学家因此，美国的一批构造地质学家和大地构造学家根据地球科学发展的潮流，于根据地球科学发展的潮流，于2002 年年9 月在美国科罗月在美国科罗拉多州丹佛市召开了题为拉多州丹佛市召开了题为“构造地质学和大地构造学构造地质学和大地构造学的新航程的新航程(New departures in structural geology and tectonics)”的构造研讨会。在此次研讨会中。美国构的构造研讨会。在此次研讨会中。美国构造地质学家和大地构造学家在相继提出大陆动力学和造地质学家和大地构造学家在相继提出大陆动力学和21世纪地质科学基础研究的机遇等基础上。世纪地质科学基础研究的机遇等基础上。 首次明首次明确指出板块构造理论模式不适合于大陆地质。并提出确指出板块构造理论模式不适合于大陆地质。并提出超越板块构造（超越板块构造（Beyond Plate Tectonics）概念。）概念。3030大地构造分析绪论三、大地构造学发展动向三、大地构造学发展动向提出当代大地构造学所面临的提出当代大地构造学所面临的4 个重大课题个重大课题（超越板块构造研究的方向）（超越板块构造研究的方向）(1) 板块构造板块构造: 流变学与大陆造山作用流变学与大陆造山作用;(2) 丢失的联结丢失的联结: 从地震到造山作用从地震到造山作用;(3) 大地构造、气候和地表系统的动态相互作大地构造、气候和地表系统的动态相互作用用;(4) 地球和生命的协同演化地球和生命的协同演化3131大地构造基础固体地球的物理性质 固体地球的物理性质固体地球的物理性质 （形状、大小、密度、（形状、大小、密度、压力、温度、放射性、磁性、电性、弹塑性等）压力、温度、放射性、磁性、电性、弹塑性等）一、地球的弹塑性一、地球的弹塑性地震地震1.弹塑性的表现弹塑性的表现 弹性表现：传播地震波；固体潮弹性表现：传播地震波；固体潮 塑性表现：旋转椭球；褶皱等塑性表现：旋转椭球；褶皱等3232一、地球的弹塑性一、地球的弹塑性地震地震2.地震波类型地震波类型 纵波（纵波（P） 体波体波 横波（横波（S）剪切波）剪切波(水平垂直水平垂直)地震波地震波(弹性弹性) 驻波驻波(自由震荡自由震荡) 面波面波(体波折射派生的分界面或表面体波折射派生的分界面或表面 传播的波传播的波)波速与密度和弹性关系：波速与密度和弹性关系： Vp（k4/3）/； Vs/ （：密度，：密度，k：体变模数，：体变模数，：切变模数）：切变模数）大地构造基础固体地球的物理性质 3333大地构造基础固体地球的物理性质 一、地球的弹塑性一、地球的弹塑性地震地震3.地球的主要分层地球的主要分层1)按地震波速度和速度梯度变化按地震波速度和速度梯度变化 地壳地壳 地幔（上地幔、过渡带、下地幔）地幔（上地幔、过渡带、下地幔） 地核（外核、过渡层、内核）地核（外核、过渡层、内核）2)按地震波速度反映的物质状态按地震波速度反映的物质状态 岩石圈、软流圈、中间圈岩石圈、软流圈、中间圈3434康拉德界面康拉德界面莫霍面（莫霍面（Moho）地球分层结地球分层结构及岩石圈构及岩石圈分层性分层性3535大地构造基础固体地球的物理性质 一、地球的弹塑性一、地球的弹塑性地震地震3.地球的主要分层地球的主要分层3636大地构造基础固体地球的物理性质 一、地球的弹塑性一、地球的弹塑性地震地震4.岩石圈的主要性质岩石圈的主要性质地壳上地幔的刚性顶盖，脆性固体的强硬外壳，地壳上地幔的刚性顶盖，脆性固体的强硬外壳，由结晶岩石组成，厚由结晶岩石组成，厚50150km，大陆地盾（克拉，大陆地盾（克拉通）区厚通）区厚110150km；大洋中厚；大洋中厚2080km，洋中，洋中脊仅脊仅2030km，地球的主要变形圈层，地球的主要变形圈层构造圈。构造圈。3737对岩石圈含义的不同理解对岩石圈含义的不同理解力学的岩石圈 弹性或绕曲的岩石圈，相对刚性，可以在塑性的软流圈上发生漂移。热学的岩石圈 支撑一个热传导梯度的地球的冷外层，计算厚度约100km地震波的岩石圈大地构造基础固体地球的物理性质 3838地震波的岩石圈 地震发生或人工爆炸时，能量就会以弹性波的形式向各个方向传播，并通过折射和反射先后到达地面接收点。由于地震波传播速度取决于地球介质的弹性和密度，接收点所获得的不同波速就反映了地球内部介质的性质和组成，因此地球内部的分层（壳、幔、核及岩石圈等）就是这样确定的。当地球内部的物质组成和性质发生突然变化时，地震波就表现出突变和不连续性，构成不连续面（震波间断）。 岩石圈底界就是一个地震波不连续面，其下波速降低低速层，或者称之为软流圈。界面深度在年轻大洋下不到45km，大陆下约为150km。大地构造基础固体地球的物理性质 3939大地构造基础固体地球的物理性质 二、地壳的结构类型二、地壳的结构类型依据厚度、结构和组成（成分）的差异划分三类依据厚度、结构和组成（成分）的差异划分三类1. 大陆型地壳大陆型地壳（具有双层结构）（具有双层结构） 平均厚度：平均厚度：3050km，最厚，最厚70km 双层结构：上层双层结构：上层1020km，Vp5.56.4km/s， 硅铝（花岗质，硅铝（花岗质，SiO269） 康拉德面康拉德面 下层下层1525km，Vp6.57.2km/s， 硅镁（玄武质，硅镁（玄武质，SiO253）安山质安山质SiO25369 4040大地构造基础固体地球的物理性质 二、地壳的结构类型二、地壳的结构类型2. 大洋型地壳大洋型地壳 （缺乏硅铝层，几乎全为硅镁层）（缺乏硅铝层，几乎全为硅镁层） 厚度厚度515 km ，成分为硅镁质，成分为硅镁质 结构：上层：结构：上层：01km，Vp22.2 km/s， 未固结沉积层未固结沉积层 中层：中层：02.0km，Vp4.55.5km/s， 玄武质层玄武质层 下层：下层：Vp6.57.7km/s， 橄辉质层橄辉质层玄武质层玄武质层SiO253） 4141大地构造基础固体地球的物理性质 二、地壳的结构类型二、地壳的结构类型3. 过渡性地壳过渡性地壳（大陆（大陆/大洋之间过渡类型）大洋之间过渡类型）（1）次大陆型（大西洋型）指被动大陆边缘，大陆）次大陆型（大西洋型）指被动大陆边缘，大陆/大洋地壳呈过渡，硅铝层呈楔型尖灭大洋地壳呈过渡，硅铝层呈楔型尖灭（2）次大洋型（太平洋型）指活动大陆边缘，大陆）次大洋型（太平洋型）指活动大陆边缘，大陆/大洋地壳呈叠覆大洋地壳呈叠覆 边缘海：平均厚边缘海：平均厚1015km，具地堑、地垒结构，沉积，具地堑、地垒结构，沉积层薄层薄 岛弧：岛弧：535km，火山岩层堆积于大洋地壳之上（千，火山岩层堆积于大洋地壳之上（千岛群岛），但大多数有大陆地壳结构（日本岛）岛群岛），但大多数有大陆地壳结构（日本岛） 内陆海：内陆海：1525km，有较厚的沉积物，属下沉了的大，有较厚的沉积物，属下沉了的大陆壳陆壳4242地壳地幔典型大陆和大洋区岩石圈的特征对比典型大陆和大洋区岩石圈的特征对比(岩浆活动与天然超深钻直接取样岩浆活动与天然超深钻直接取样)大陆克拉通区大陆克拉通区岩石圈厚度大岩石圈厚度大地壳年龄老地壳年龄老金伯利岩活动金伯利岩活动VS. 大洋区大洋区岩石圈厚度小岩石圈厚度小洋壳年龄新洋壳年龄新玄武岩浆喷发玄武岩浆喷发4343大陆岩石圈构造研究中几个需要思考的方面大陆岩石圈构造研究中几个需要思考的方面( (一一) )大陆板块与大洋板块的物性差异大陆板块与大洋板块的物性差异1.1.大洋岩石圈板块呈刚性特征大洋岩石圈板块呈刚性特征, , 而大陆岩石圈具有非刚而大陆岩石圈具有非刚性特征性特征, , 相对于大洋岩石圈板块相对于大洋岩石圈板块, , 大陆岩石圈板块在强大陆岩石圈板块在强度上要软弱一些度上要软弱一些. . 2.2.相对大洋板块而言相对大洋板块而言, , 大陆岩石圈的组成和物性变化很大陆岩石圈的组成和物性变化很大大, , 不像大洋板块具有上述物质组成的相对均一性不像大洋板块具有上述物质组成的相对均一性, , 大大陆岩石圈的组成缺乏一个共同的成因方式陆岩石圈的组成缺乏一个共同的成因方式. . 大陆岩石圈大陆岩石圈的组成上部是由非均一成分和具有复杂构造和热演化史的组成上部是由非均一成分和具有复杂构造和热演化史的不同块体拼合而成的不同块体拼合而成, , 因而它们具有不同的强度因而它们具有不同的强度. . 大陆大陆下地壳的性质因地而异下地壳的性质因地而异, ,不同的性质造成了复杂多样的效不同的性质造成了复杂多样的效应与结果。应与结果。大地构造基础固体地球的物理性质 4444大陆岩石圈构造研究中几个需要思考的方面大陆岩石圈构造研究中几个需要思考的方面( (二二) )大陆下地壳与地幔的相对强度大陆下地壳与地幔的相对强度目前目前, , 地壳和地幔的强度对岩石圈性质所作的贡献的地壳和地幔的强度对岩石圈性质所作的贡献的相对大小仍不清楚相对大小仍不清楚. . 软弱的和富含流体的下地壳的想软弱的和富含流体的下地壳的想法在过去法在过去15 15 年间主导了大陆构造研究年间主导了大陆构造研究. .即大陆岩石圈即大陆岩石圈的的“ “三明治三明治” ”或或“ “五明治五明治” ”结构。然而结构。然而, , 现在新的研现在新的研究认为大陆岩石圈是由软弱的中地壳和强的下地壳究认为大陆岩石圈是由软弱的中地壳和强的下地壳组成组成, , 并且下地壳的强度可能超过其下伏的地幔。这并且下地壳的强度可能超过其下伏的地幔。这些论点是基于由地震分布和地形负载的弹性厚度作些论点是基于由地震分布和地形负载的弹性厚度作出的推断。因为缺乏其他佐证，这样的推断是间接出的推断。因为缺乏其他佐证，这样的推断是间接的并具有假定性。的并具有假定性。大地构造基础固体地球的物理性质 4545大陆构造研究中几个需要思考的方面大陆构造研究中几个需要思考的方面（三）大陆变形的流变学特点（三）大陆变形的流变学特点由于大陆与大洋板块力学性质的差异由于大陆与大洋板块力学性质的差异, , 导致了它们构造变形导致了它们构造变形的不同的不同. . 大洋板块表现了在俯冲带的相对单一的消减作用大洋板块表现了在俯冲带的相对单一的消减作用, , 采取的主要是刚性的变形方式采取的主要是刚性的变形方式. . 而大陆的非刚性特点而大陆的非刚性特点, , 造成造成了宽广的大陆造山带内广布式变形和内部构造了宽广的大陆造山带内广布式变形和内部构造, , 主要表现为主要表现为流变学行为与方式流变学行为与方式. . 除了考虑介质材料的力学性质之外除了考虑介质材料的力学性质之外, , 流流变学研究将时间因素引入变形力学变学研究将时间因素引入变形力学. . 从广义上讲从广义上讲, ,流变学包含流变学包含了所有随时间变化的变形力学了所有随时间变化的变形力学. . 而流变学行为即是在时间因而流变学行为即是在时间因素起作用的条件下的变形方式素起作用的条件下的变形方式. . 在应力保持不变的的条件下在应力保持不变的的条件下, , 变形强度随时间增强变形强度随时间增强. . 这一变形的力学方式是大陆与大洋板这一变形的力学方式是大陆与大洋板块变形的最大不同。块变形的最大不同。近期研究已经揭示近期研究已经揭示, , 造山带的深部结构整体上往往呈双向俯造山带的深部结构整体上往往呈双向俯冲构造扇形。冲构造扇形。大地构造基础固体地球的物理性质 4646两种可能模型：两种可能模型：1 1、大陆地幔岩石圈相对强硬、大陆地幔岩石圈相对强硬, , 因此因此它以板块形式消减它以板块形式消减, , 而软弱的、而软弱的、具浮力的地壳被遗留在后形成加具浮力的地壳被遗留在后形成加厚的造山带厚的造山带2 2、大陆地幔岩石圈软弱，行为更、大陆地幔岩石圈软弱，行为更像流体像流体. . 地幔回流可能卷入了一地幔回流可能卷入了一个稳定的对称或非对称的下降流个稳定的对称或非对称的下降流, , 或者幕次式的水滴状回流。或者幕次式的水滴状回流。陆陆陆碰撞的不同地幔回流方式的陆碰撞的不同地幔回流方式的数字模型数字模型(a)(a)大陆岩石圈地幔以板块方式俯冲大陆岩石圈地幔以板块方式俯冲消减消减; ; (b)(b)具有幕次式的水滴状脉动的对称具有幕次式的水滴状脉动的对称回流回流. . 4747（四）大陆岩石圈变形中的流体作用（四）大陆岩石圈变形中的流体作用大陆变形中的流体作用值得重视大陆变形中的流体作用值得重视, , 因为大陆岩石圈与流体和因为大陆岩石圈与流体和熔体的相互作用可以大大改变其流变学结构熔体的相互作用可以大大改变其流变学结构, , 而我们对流体而我们对流体存在的效应和作用过程还知之甚少存在的效应和作用过程还知之甚少. . 最近最近, , 人们已经认识到人们已经认识到橄榄石中微量含水组分对改变大洋岩石圈流变学行为的重要橄榄石中微量含水组分对改变大洋岩石圈流变学行为的重要性性. . 在裂谷环境中熔体里水的析出导致了大洋岩石圈强度的在裂谷环境中熔体里水的析出导致了大洋岩石圈强度的显著增强显著增强. .根据美国根据美国2001 2001 年年“地球科学基础研究的机遇地球科学基础研究的机遇”的研究的研究, , 即即使流体含量很小使流体含量很小, , 但它在任何深度的地壳作用过程中都有较但它在任何深度的地壳作用过程中都有较大的影响大的影响. .极少量的水都会对岩石的延展性和摩擦力产生作极少量的水都会对岩石的延展性和摩擦力产生作用用. . 有关研究认为发育完整的走滑断裂有关研究认为发育完整的走滑断裂( (如圣安德列斯断裂如圣安德列斯断裂) ) 的内部各带要比典型的地壳岩石软得多的内部各带要比典型的地壳岩石软得多, , 而断裂带内流体压而断裂带内流体压力的增大是这种软弱性的可能原因力的增大是这种软弱性的可能原因. .另外另外, , 脆脆- -韧性过渡变形韧性过渡变形似乎与断裂作用中的流体作用密切相关似乎与断裂作用中的流体作用密切相关, , 这种关系体现在影这种关系体现在影响断层和寄主岩石的正负膨胀变形机制上响断层和寄主岩石的正负膨胀变形机制上. . 颗粒粒度减小和颗粒粒度减小和岩石与断层泥的混合改变了断层寄主系统的渗透性岩石与断层泥的混合改变了断层寄主系统的渗透性. . 流体迁流体迁移影响颗粒接触部位的溶解、运移和胶结物的沉淀移影响颗粒接触部位的溶解、运移和胶结物的沉淀. .4848( (四四) )大陆岩石圈变形中的流体作用大陆岩石圈变形中的流体作用 大陆变形中的流体作用值得重视大陆变形中的流体作用值得重视, , 因为大陆岩石圈因为大陆岩石圈与流体和熔体的相互作用可以大大改变其流变学结与流体和熔体的相互作用可以大大改变其流变学结构构, , 而我们对流体存在的效应和作用过程还知之甚而我们对流体存在的效应和作用过程还知之甚少少. . 最近最近, , 人们已经认识到橄榄石中微量含水组分人们已经认识到橄榄石中微量含水组分对改变大洋岩石圈流变学行为的重要性对改变大洋岩石圈流变学行为的重要性. . 在裂谷环在裂谷环境中熔体里水的析出导致了大洋岩石圈强度的显著境中熔体里水的析出导致了大洋岩石圈强度的显著增强增强. .大地构造基础固体地球的物理性质 4949( (四四) )大陆岩石圈变形中的流体作用大陆岩石圈变形中的流体作用根据美国根据美国2001 2001 年年“地球科学基础研究的机遇地球科学基础研究的机遇”的研究的研究, , 即使即使流体含量很小流体含量很小, , 但它在任何深度的地壳作用过程中都有较大但它在任何深度的地壳作用过程中都有较大的影响的影响. .极少量的水都会对岩石的延展性和摩擦力产生作用极少量的水都会对岩石的延展性和摩擦力产生作用. . 有关研究认为发育完整的走滑断裂有关研究认为发育完整的走滑断裂( (如圣安德列斯断裂如圣安德列斯断裂) ) 的内的内部各带要比典型的地壳岩石软得多部各带要比典型的地壳岩石软得多, , 而断裂带内流体压力的而断裂带内流体压力的增大是这种软弱性的可能原因增大是这种软弱性的可能原因. .另外另外, , 脆脆- -韧性过渡变形似乎韧性过渡变形似乎与断裂作用中的流体作用密切相关与断裂作用中的流体作用密切相关, , 这种关系体现在影响断这种关系体现在影响断层和寄主岩石的正负膨胀变形机制上层和寄主岩石的正负膨胀变形机制上. . 颗粒粒度减小和岩石颗粒粒度减小和岩石与断层泥的混合改变了断层寄主系统的渗透性与断层泥的混合改变了断层寄主系统的渗透性. . 流体迁移影流体迁移影响颗粒接触部位的溶解、运移和胶结物的沉淀响颗粒接触部位的溶解、运移和胶结物的沉淀. .大地构造基础固体地球的物理性质 5050大地构造基础固体地球的物理性质 三、三、 重力重力1. 重力：地球全部质量产生的万有引力与地球自转产重力：地球全部质量产生的万有引力与地球自转产生的离心力的向量和生的离心力的向量和 g Gm/r22. 重力异常：经校正后的重力值与同一地点标准重力重力异常：经校正后的重力值与同一地点标准重力之差之差 自由空气校正（海平校正）自由空气校正（海平校正） 布格校正：观测值海平之间岩石吸引力（说明布格校正：观测值海平之间岩石吸引力（说明均衡补偿程度）均衡补偿程度） 均衡校正：均衡理论均衡校正：均衡理论 5151大地构造基础固体地球的物理性质 四、四、地磁地磁1. 古地磁古地磁 （1） 剩余磁性和岩石剩余磁性（古地磁），岩石在剩余磁性和岩石剩余磁性（古地磁），岩石在形成时在当地地磁场的有效影响下活得的磁性，与当形成时在当地地磁场的有效影响下活得的磁性，与当时当地地磁场一致。时当地地磁场一致。 热剩余磁性（热剩余磁性（TRM） 化学剩余磁性（化学剩余磁性（CRM） 沉积剩余磁性（沉积剩余磁性（DRM）化学沉积作用，成岩过程）化学沉积作用，成岩过程中的化学作用中的化学作用（2）轴向地心偶极场定理）轴向地心偶极场定理（3）地磁极游移）地磁极游移 5252大地构造基础固体地球的物理性质 四、四、地磁地磁2 反向磁化反向磁化（地磁场倒转）（地磁场倒转）（1）机理）机理 Fe3O4FeOFe2O3 几何结晶格架排列为几何结晶格架排列为2格亚格格亚格 地球的反向旋转地球的反向旋转 热电流假说：热电流假说： 70年代初，许多学者用年代初，许多学者用“双耦合发电双耦合发电盘盘”作出了解释：液体外核中，两部线路联通的直流发作出了解释：液体外核中，两部线路联通的直流发电机，在运行过程中旋转角速度不同，便会产生扰动、电机，在运行过程中旋转角速度不同，便会产生扰动、系统电流也将发生变化，当电流扰动加大到一定程度系统电流也将发生变化，当电流扰动加大到一定程度时，系统电流就可反向流动，从而造成磁场的时，系统电流就可反向流动，从而造成磁场的翻转翻转。5353大地构造基础固体地球的物理性质 四、四、地磁地磁2 反向磁化反向磁化（地磁场倒转）（地磁场倒转）（2）反向磁化规律）反向磁化规律 周期性周期性1300万年，一般几十万年万年，一般几十万年 过渡性过渡性磁场强度由强变弱再变强磁场强度由强变弱再变强5454大地构造基础固体地球的物理性质 四、四、地磁地磁2 反向磁化反向磁化（地磁场倒转）（地磁场倒转）（3）海底磁异常规律）海底磁异常规律 正负交替性正负交替性 对称相间性对称相间性5555大地构造基础全球构造中的岩石学问题一一. 岩石圈的成分岩石圈的成分1. 研究手段研究手段（间接推测）（间接推测）（1）地球物理性质）地球物理性质（2）陨石及其他星球物质成分对比（球粒陨石研）陨石及其他星球物质成分对比（球粒陨石研 究），占陨石究），占陨石80（3）地表出露的火成岩研究）地表出露的火成岩研究（4）高温高压实验（）高温高压实验（60km）（5）冲击波（原子量）冲击波（原子量晶体结构晶体结构成分）成分）5656大地构造基础全球构造中的岩石学问题一一. 岩石圈的成分岩石圈的成分2. 地壳成分地壳成分(总的地壳成分与陆壳平均成分接近安山总的地壳成分与陆壳平均成分接近安山质、闪长质质、闪长质)5757大地构造基础全球构造中的岩石学问题一一. 岩石圈的成分岩石圈的成分2. 地壳成分地壳成分(总的地壳成分与陆壳平均成分接近安山总的地壳成分与陆壳平均成分接近安山质、闪长质质、闪长质) (1)沉积层：总体积沉积层：总体积11109km3，SiO2低低(50)，Al2O3、CaO高，挥发分显著偏高高，挥发分显著偏高(S、Cl、F、Ba等等)， Fe2O3 /FeO比值高。比值高。 (2)陆壳上层：陆壳上层：30109km3，花岗质，花岗质，SiO2、碱元素、碱元素(KNa)和稀有元素和稀有元素(U、Th、TR、Zr、N、Be)偏高。偏高。5858大地构造基础全球构造中的岩石学问题一一. 岩石圈的成分岩石圈的成分2. 地壳成分地壳成分 (3)陆壳下层：陆壳下层：32109km3，变粒岩相中基性火山岩，变粒岩相中基性火山岩 闪岩。闪岩。 (4)大洋壳：表面不厚的沉积层大洋壳：表面不厚的沉积层(SiO2低，低，CaO高高) 洋壳上层洋壳上层(层层2)：大洋拉斑玄武岩：大洋拉斑玄武岩 洋壳下层：蛇纹石化橄榄岩、辉长岩、洋壳下层：蛇纹石化橄榄岩、辉长岩、 角闪岩、堆积辉长岩（大洋拉斑角闪岩、堆积辉长岩（大洋拉斑 玄武质角闪辉长岩）玄武质角闪辉长岩）5959对陆壳成分结构的新认识对陆壳成分结构的新认识（主要针对下地壳成分）（主要针对下地壳成分）（主要针对下地壳成分）（主要针对下地壳成分）科拉半岛超深钻揭示，原预测的7km深处的康拉德面并不存在，在该深度以下仍为斜长片麻岩、花岗片麻岩和角闪岩 ，只是随着深度增加角闪岩夹层增多。剥露到地表的麻粒岩相下地壳成分往往以长英质片麻岩、麻粒岩为主体。很多新的火山岩携带的大量下地壳包体往往也以长英质片麻岩、麻粒岩为主体。因此，陆壳的下地壳成分可能仍以长英质或花岗质成分为主。大地构造基础全球构造中的岩石学问题6060大地构造基础全球构造中的岩石学问题一一. 岩石圈的成分岩石圈的成分2. 地壳成分地壳成分 总的地壳成分相当于安山闪长质，与地幔和原始陨总的地壳成分相当于安山闪长质，与地幔和原始陨石比较：石比较：SiO2，碱元素（，碱元素（K、Na、CaO），稀有金属元），稀有金属元素；铁族元素（素；铁族元素（Mg、Fe、Co、Ni、Cr）低。）低。 地壳平均化学成分随深度变化（自上而下）：地壳平均化学成分随深度变化（自上而下）：Mg、Fe、Si增加；结构水（增加；结构水（H2O）减少。）减少。K、Na减少，减少，K2O/Na2O、Fe2O3 /FeO减少。减少。 地壳的这些性质说明它是由地幔经熔融和脱气逐步分地壳的这些性质说明它是由地幔经熔融和脱气逐步分异出来的异出来的。6161大地构造基础全球构造中的岩石学问题一一. 岩石圈的成分岩石圈的成分3. 上地幔的成分上地幔的成分上地幔组成类似高钙无球粒陨石超镁铁、镁铁质岩石上地幔组成类似高钙无球粒陨石超镁铁、镁铁质岩石SiO2、FeO 、MgO总重量（约总重量（约90）；）；CaO、Al2O3、Na2O约约510，其中，其中Al2O3、Na2O偏低（亏损），偏低（亏损），MgO偏高（富集）偏高（富集） 超镁铁质岩（橄榄岩）、镁铁岩（榴辉岩富超镁铁质岩（橄榄岩）、镁铁岩（榴辉岩富Na单斜单斜辉石辉石绿辉石绿辉石富富Na石榴石石榴石镁榴石镁榴石）；）； 超基性岩（超基性岩（SiO245）超镁铁岩（橄榄石、辉石、超镁铁岩（橄榄石、辉石、角闪石、黑云母、金云母角闪石、黑云母、金云母70）6262大地构造基础全球构造中的岩石学问题一一. 岩石圈的成分岩石圈的成分4. 莫霍面莫霍面（地震波速折射界面）厚度数千米（地震波速折射界面）厚度数千米 相转换界面辉长岩相转换界面辉长岩/榴辉岩界面；橄榄石、辉石、榴辉岩界面；橄榄石、辉石、斜长石斜长石/石榴子石、绿辉石、石英。需要石榴子石、绿辉石、石英。需要1030km过过渡（但只有几千米），地震波速折射更模糊（高热渡（但只有几千米），地震波速折射更模糊（高热流区）流区） 化学不连续面辉长岩化学不连续面辉长岩/橄榄岩界面（大洋），或橄榄岩界面（大洋），或者闪岩（中性高压变粒岩）者闪岩（中性高压变粒岩）/橄榄岩、榴辉岩界面橄榄岩、榴辉岩界面（陆壳）（陆壳）6363大地构造基础全球构造中的岩石学问题一一. 岩石圈的成分岩石圈的成分5. 低速带低速带（S波不传播）波不传播）计算表明：当存在计算表明：当存在1熔体，熔体，P波波速即降低形成低波波速即降低形成低速带，且速带，且S波即不传播。因此，低速带仅是地幔物质波即不传播。因此，低速带仅是地幔物质状态的变化，而成分无大的变化，通常，它也是岩状态的变化，而成分无大的变化，通常，它也是岩浆源区和岩石圈的动力源。浆源区和岩石圈的动力源。6464大地构造基础全球构造中的岩石学问题二二. 岩浆岩组合岩浆岩组合(一一)火山岩的研究火山岩的研究建立火山岩岩石地层层序建立火山岩岩石地层层序 根据沉积或喷发叠复或横向变化关系、喷发旋回、喷根据沉积或喷发叠复或横向变化关系、喷发旋回、喷发韵律、岩浆演化特点综合考虑，正确建立岩石地层层发韵律、岩浆演化特点综合考虑，正确建立岩石地层层序，合理划分正式与非正式岩石地层单位。序，合理划分正式与非正式岩石地层单位。确定火山活动时代确定火山活动时代 通过寻找沉积岩夹层中的化石，为地层时代对比提供通过寻找沉积岩夹层中的化石，为地层时代对比提供依据，在无化石的情况下，采集同位素年龄样品确定其依据，在无化石的情况下，采集同位素年龄样品确定其喷发时代。喷发时代。 研究火山作用的大地构造环境研究火山作用的大地构造环境 研究与火山活动有关的地质构造特征，结合火山岩岩研究与火山活动有关的地质构造特征，结合火山岩岩石学、岩石化学、岩石地球化学以及相关的沉积岩性岩石学、岩石化学、岩石地球化学以及相关的沉积岩性岩相特点和岩浆侵入活动等资料，探讨火山作用的大地构相特点和岩浆侵入活动等资料，探讨火山作用的大地构造环境。造环境。 6565大地构造基础全球构造中的岩石学问题二二. 岩浆岩组合岩浆岩组合(二二) 侵入岩研究侵入岩研究 侵入体形态、组成结构研究侵入体形态、组成结构研究 包括侵入岩体的产状、规模、岩石类型、矿物成分、结包括侵入岩体的产状、规模、岩石类型、矿物成分、结构、岩石化学、岩石地球化学、稳定同位素、形成的温压构、岩石化学、岩石地球化学、稳定同位素、形成的温压条件或深度、岩体原生和变形构造、剥蚀情况、接触关系条件或深度、岩体原生和变形构造、剥蚀情况、接触关系性质和产状、脉岩和包体、流体（成分、形态、分布、含性质和产状、脉岩和包体、流体（成分、形态、分布、含量等）特征。量等）特征。 侵入岩时代的确定侵入岩时代的确定 根据有关地层和岩体的相互关系及同位素测年手段确定根据有关地层和岩体的相互关系及同位素测年手段确定其侵入时代。其侵入时代。 研究就位机制、构造环境、研究就位机制、构造环境、 区域岩浆演化及成矿作用区域岩浆演化及成矿作用 在综合研究不同类型侵入岩资料的基础上，研究其就位在综合研究不同类型侵入岩资料的基础上，研究其就位机制探讨各类侵入岩形成的构造环境，建立区域岩浆演化机制探讨各类侵入岩形成的构造环境，建立区域岩浆演化旋回或序列，探讨岩浆活动的演化历史及其与成矿作用的旋回或序列，探讨岩浆活动的演化历史及其与成矿作用的关系。关系。6666大地构造基础全球构造中的岩石学问题二二. 岩浆岩组合岩浆岩组合1. 岩浆岩系列岩浆岩系列指成因上有关的岩石共生组合指成因上有关的岩石共生组合 划分依据里特曼指数划分依据里特曼指数 （K2ONa2O）2/ SiO243 低钾拉斑玄武岩低钾拉斑玄武岩 (按环境分为：大按环境分为：大 洋、岛屿、洋、岛屿、 (1)拉斑玄武岩拉斑玄武岩 岛弧、大陆岛弧、大陆) (玄武岩组合玄武岩组合) 高钠拉斑玄武岩高钠拉斑玄武岩 高铝拉斑玄武岩高铝拉斑玄武岩6767大地构造基础全球构造中的岩石学问题二二. 岩浆岩组合岩浆岩组合1. 岩浆岩系列岩浆岩系列指成因上有关的岩石共生组合指成因上有关的岩石共生组合 (2)钙碱性系列钙碱性系列 岛弧拉斑玄武岩岛弧拉斑玄武岩亚系亚系（低钾）拉斑玄武岩（低钾）拉斑玄武岩 (玄武岩安山岩玄武岩安山岩 钙碱性亚系钙碱性亚系安山岩英安岩安山岩英安岩 流纹岩组合流纹岩组合 ) 橄榄安粗岩亚系橄榄安粗岩亚系橄榄安粗岩富钾安山岩橄榄安粗岩富钾安山岩 成成分分极极性性6868大地构造基础全球构造中的岩石学问题二二. 岩浆岩组合岩浆岩组合1. 岩浆岩系列岩浆岩系列指成因上有关的岩石共生组合指成因上有关的岩石共生组合 钠质碱性岩组合钠质碱性岩组合(碱性橄榄玄武岩、中长碱性橄榄玄武岩、中长(3)碱性系列碱性系列 玄武岩、橄榄粗安岩、粗面岩碱性流纹岩玄武岩、橄榄粗安岩、粗面岩碱性流纹岩) 橄榄安粗岩组合橄榄安粗岩组合 6969大地构造基础全球构造中的岩石学问题二二. 岩浆岩组合岩浆岩组合1. 岩浆岩系列岩浆岩系列指成因上有关的岩石共生组合指成因上有关的岩石共生组合 (4)双峰式系列双峰式系列基性玄武岩基性玄武岩/酸性火山岩酸性火山岩(流纹、英安岩流纹、英安岩) 拉斑玄武岩流纹岩组合拉斑玄武岩流纹岩组合 碱性玄武岩粗面岩碱性玄武岩粗面岩7070大地构造基础全球构造中的岩石学问题二二. 岩浆岩组合岩浆岩组合1.岩浆岩系列岩浆岩系列指成因上有关的岩石共生组合指成因上有关的岩石共生组合 2. 反映构造环境反映构造环境：钙碱性钙碱性系列系列出现在挤压应力为主地区出现在挤压应力为主地区 （汇聚板块边缘）（汇聚板块边缘） 碱性系列碱性系列出现在张应力为主地区出现在张应力为主地区 （洋中脊、裂谷）（洋中脊、裂谷） 拉斑玄武岩拉斑玄武岩系列在洋中脊系列在洋中脊(低钾拉斑低钾拉斑)、 岛弧（低钾）、大陆裂谷（拉斑）、岛弧（低钾）、大陆裂谷（拉斑）、 边缘谷地（低钾）等构造环境中。边缘谷地（低钾）等构造环境中。 双峰系列双峰系列出现在大陆张应力地区出现在大陆张应力地区(裂谷裂谷)7171大地构造基础全球构造中的岩石学问题二二. 岩浆岩组合岩浆岩组合1.岩浆岩系列岩浆岩系列指成因上有关的岩石共生组合指成因上有关的岩石共生组合 2. 拉斑玄武岩系列可出现在多种环境中，但总趋势拉斑玄武岩系列可出现在多种环境中，但总趋势是从洋是从洋陆，由低钾向高钾，高钠向低钠演变，陆，由低钾向高钾，高钠向低钠演变，除此之外，稀土元素和稳定同位素等亦可反映除此之外，稀土元素和稳定同位素等亦可反映不同特征。不同特征。7272大地构造基础全球构造中的岩石学问题二二. 岩浆岩组合岩浆岩组合2. 稀土元素和稳定同位素稀土元素和稳定同位素 (1) 稀土元素稀土元素(REE) ：LaLu15种稀土元素具有相似种稀土元素具有相似的化学性质），稀土元素不易受风化和热液饰变的的化学性质），稀土元素不易受风化和热液饰变的影响，比较稳定，能提供岩石成因的许多问题，对影响，比较稳定，能提供岩石成因的许多问题，对地球乃至宇宙的演化都具有重要意义。地球乃至宇宙的演化都具有重要意义。稀土元素分为轻稀土稀土元素分为轻稀土(LREE)和重稀土和重稀土(HREE) ：LREE：La、Ce、Pr、Nd、Rm、SmHREE：Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Rb、Lu7373大地构造基础全球构造中的岩石学问题二二. 岩浆岩组合岩浆岩组合2. 稀土元素和稳定同位素稀土元素和稳定同位素 (1)稀土元素稀土元素(REE) 原理：初始地幔的原理：初始地幔的REE丰度与平均球粒陨石相同为丰度与平均球粒陨石相同为前提，当地幔熔融或分离结晶时，前提，当地幔熔融或分离结晶时，REE按各自分配按各自分配系数被分配到固相或液相中。系数被分配到固相或液相中。(2) 稀土元素的分配型式反映了母岩和成岩过程的某稀土元素的分配型式反映了母岩和成岩过程的某些信息，据此可以讨论岩石的成因。些信息，据此可以讨论岩石的成因。7474大地构造基础全球构造中的岩石学问题二二. 岩浆岩组合岩浆岩组合2. 稀土元素和稳定同位素稀土元素和稳定同位素 (1) 稀土元素稀土元素(REE) 岩浆作用过程中，岩浆作用过程中，REE主要出现三类变化主要出现三类变化(分配分配)： a. REE 总丰度变化总丰度变化 b. LREE、HREE相对丰度变化相对丰度变化 上部：上部：LREE富集，富集，HREE亏损亏损 下部：下部：LREE亏损，亏损，HREE富集富集 c. Eu的分馏作用，的分馏作用，Eu异常异常7575大地构造基础全球构造中的岩石学问题二二. 岩浆岩组合岩浆岩组合2. 稀土元素和稳定同位素稀土元素和稳定同位素 (2)稳定同位素稳定同位素 Sr同位素测定年龄和判断构造环境同位素测定年龄和判断构造环境(深度深度)： Sr由宇宙源的由宇宙源的Sr88、Sr86和和Rb87的衰变产物的衰变产物Sr87三三种同位素组成，种同位素组成， Rb87的变化是极其缓慢的。这样从的变化是极其缓慢的。这样从岩浆生成到地壳某处固结为火成岩期间，同位素组岩浆生成到地壳某处固结为火成岩期间，同位素组成几乎没有什么变化，故可以用来测定岩石的年龄成几乎没有什么变化，故可以用来测定岩石的年龄和讨论岩石的成因。和讨论岩石的成因。 除此之外，除此之外，Rb、Pb、Sm、 Nd等同位素都具有这等同位素都具有这样的性质。样的性质。7676大地构造基础全球构造中的岩石学问题二二. 岩浆岩组合岩浆岩组合3. 岩石组合与构造环境岩石组合与构造环境 包括离散板块边界、汇聚板块边界构造环境包括离散板块边界、汇聚板块边界构造环境 汇聚板块边界汇聚板块边界 钙碱性系列钙碱性系列(三个亚系三个亚系) 拉斑玄武岩系列拉斑玄武岩系列(大洋中脊、岛屿大洋中脊、岛屿 大洋中脊大洋中脊 拉斑玄武岩：低拉斑玄武岩：低K，高，高Na) 大洋碱性玄武岩大洋碱性玄武岩 大陆裂谷拉斑玄武岩大陆裂谷拉斑玄武岩(高高K 、低、低Na) 大陆裂谷大陆裂谷 大陆裂谷碱性玄武岩大陆裂谷碱性玄武岩 双峰式火山岩双峰式火山岩离散边界离散边界 7777大地构造基础全球构造中的岩石学问题二二. 岩浆岩组合岩浆岩组合4. 岩浆作用的演化岩浆作用的演化 地壳是岩浆作用整个演化过程的产物，随地幔不可地壳是岩浆作用整个演化过程的产物，随地幔不可逆分异过程的进行，岩浆作用由老至新，也表现出逆分异过程的进行，岩浆作用由老至新，也表现出一定的演化顺序：一定的演化顺序： 1) 科马提岩、紫苏花岗岩、斜长岩、花岗片麻岩、混科马提岩、紫苏花岗岩、斜长岩、花岗片麻岩、混合岩分布减少；合岩分布减少； 2) 斜长花岗岩斜长花岗岩高钾花岗岩高钾花岗岩 Sr87/Sr86比值增加，钙性比值增加，钙性钙碱性钙碱性碱性；碱性； 3) 拉斑玄武岩系列拉斑玄武岩系列钙碱性系列；钙碱性系列；7878大地构造基础全球构造中的岩石学问题二二. 岩浆岩组合岩浆岩组合4. 岩浆作用的演化岩浆作用的演化 地壳是岩浆作用整个演化过程的产物，随地幔不可地壳是岩浆作用整个演化过程的产物，随地幔不可逆分异过程的进行，岩浆作用由老至新，也表现出逆分异过程的进行，岩浆作用由老至新，也表现出一定的演化顺序：一定的演化顺序：4) 岩浆活动趋势：面型岩浆作用岩浆活动趋势：面型岩浆作用线型线型(造山带造山带)岩浆作岩浆作用集中；用集中；5) 连续岩浆作用连续岩浆作用脉动的、间歇性岩浆作用；脉动的、间歇性岩浆作用；6) 碱性岩出现于晚元古代以来碱性岩出现于晚元古代以来；7979大地构造基础全球构造中的岩石学问题三、构造沉积作用与构造三、构造沉积作用与构造-沉积组合沉积组合(沉积建造沉积建造)研究思路：沉积组合研究思路：沉积组合古构造环境古构造环境大地构造作用大地构造作用1. 构造构造-沉积作用沉积作用(容纳沉积物的堆积地都是构造变动的容纳沉积物的堆积地都是构造变动的产物产物) 沉积作用的内因是沉积物本身的物理、化学性质沉积作用的内因是沉积物本身的物理、化学性质的制约；外部控制因素主要是气候和大地构造，大的制约；外部控制因素主要是气候和大地构造，大地构造的升降运动造成海平面的升降，使地构造的升降运动造成海平面的升降，使沉积岩相、沉积岩相、厚度、层序和岩性厚度、层序和岩性方面呈现出构造痕迹来。方面呈现出构造痕迹来。 8080三、构造沉积作用与构造三、构造沉积作用与构造-沉积组合沉积组合(沉积建造沉积建造)有序地层建造研究的基本内容和方法：(1)调查各岩石地层单位主要岩性特征（物质成分和结构构造）、厚度、接触关系性质、叠覆特征及空间变化特点以及地球化学特征，并广泛收集沉积相（原生及成岩构造特点，古生物化石及其遗迹化石和古生态、古环境、古流向等）资料。(2)总结沉积岩岩性岩相变化和盆地充填序列，为研究形成演化规律提供基础资料。 大地构造基础全球构造中的岩石学问题8181从整体上查明“构造混杂岩”的内部构成和分布延伸范围，除对外来岩片（块）进行系统的“物态”、“时态”、“相态”、“位态”和“变形变质”历程调查外，还要对外来岩片（块）赋存的“基质” 进行系统的物质成分、时代、变形变质特点调查，即分别收集构造混杂岩的岩片（块）和基质两者各自的岩性、岩相、时代、构造过程、变质过程依据。 三、构造沉积作用与构造三、构造沉积作用与构造-沉积组合沉积组合(沉积建造沉积建造)无序地层无序地层构造混杂岩系研究的基本内容和方法构造混杂岩系研究的基本内容和方法大地构造基础全球构造中的岩石学问题8282研究方法8383大地构造基础全球构造中的岩石学问题三、构造沉积作用与构造三、构造沉积作用与构造-沉积组合沉积组合(沉积建造沉积建造)1. 构造构造-沉积作用沉积作用(1) 岩相岩相(单一岩性组合，反映某种沉积环境单一岩性组合，反映某种沉积环境) 岩相的更替是地壳拗陷和隆起的一种表现，隆拗造岩相的更替是地壳拗陷和隆起的一种表现，隆拗造成某种沉积环境的变迁，从而导致同一地区的岩相成某种沉积环境的变迁，从而导致同一地区的岩相发生改变。发生改变。 岩相本身只与拗陷速度有关，与拗陷幅度没有直接的岩相本身只与拗陷速度有关，与拗陷幅度没有直接的关系。关系。 拗陷速度对相带宽度具有控制作用：拗陷速度对相带宽度具有控制作用： xh/s (h：剥蚀区上升速度，：剥蚀区上升速度，s：沉降区沉降速度：沉降区沉降速度)拗隆速度拗隆速度(s、h)越快，宽度越快，宽度(x)越小，反之亦然。越小，反之亦然。 拗陷速度还制约岩相类别：拗陷越快，粗碎屑岩越多，拗陷速度还制约岩相类别：拗陷越快，粗碎屑岩越多，而速度较慢时，以细屑岩或化学沉积为主。而速度较慢时，以细屑岩或化学沉积为主。8484大地构造基础全球构造中的岩石学问题三、构造沉积作用与构造三、构造沉积作用与构造-沉积组合沉积组合(沉积建造沉积建造)1. 构造构造-沉积作用沉积作用(2)厚度厚度 厚度是地壳升降幅度的一种体现，基于厚度是地壳升降幅度的一种体现，基于“拗陷基本得到拗陷基本得到 补偿，隆起被剥蚀所抵消补偿，隆起被剥蚀所抵消”这一设想。这一设想。 拗陷幅度与沉积厚度关系取决于三个因素：拗陷幅度与沉积厚度关系取决于三个因素： 构造拗陷幅度，构造拗陷幅度， 沉积物堆积速度，沉积物堆积速度， 自然地理状况。自然地理状况。 补偿（拗陷幅度补偿厚度），岩相无变化补偿（拗陷幅度补偿厚度），岩相无变化 未补偿（拗陷幅度补偿厚度），岩相变化，海进未补偿（拗陷幅度补偿厚度），岩相变化，海进 超补偿（拗陷幅度补偿厚度），岩相变化，海退超补偿（拗陷幅度补偿厚度），岩相变化，海退8585大地构造基础全球构造中的岩石学问题三、构造沉积作用与构造三、构造沉积作用与构造-沉积组合沉积组合(沉积建造沉积建造)1. 构造构造-沉积作用沉积作用(3)层序层序(多种岩性岩相组合多种岩性岩相组合) 同一类型沉积物的单层复合组合反映的海进海退同一类型沉积物的单层复合组合反映的海进海退作用，以及由海退海进反映的地壳升降。作用，以及由海退海进反映的地壳升降。 海进层序：未补偿作用，拗陷幅度沉积幅度海进层序：未补偿作用，拗陷幅度沉积幅度 海退层序：超补偿作用，后期补偿作用，去补偿作用，海退层序：超补偿作用，后期补偿作用，去补偿作用， 拗陷幅度沉积幅度拗陷幅度沉积幅度8686大地构造基础全球构造中的岩石学问题三、构造沉积作用与构造三、构造沉积作用与构造-沉积组合沉积组合(沉积建造沉积建造)1. 构造构造-沉积作用沉积作用(4)岩性岩性 克里宁克里宁(1942)详细研究过造山旋回中的沉积物质变化：详细研究过造山旋回中的沉积物质变化：开始阶段开始阶段 石英岩石英岩CO2岩岩地槽阶段地槽阶段 低级杂砂岩低级杂砂岩(以沉积岩屑、低变质岩屑为主以沉积岩屑、低变质岩屑为主) 高级杂砂岩高级杂砂岩(高级变质岩屑、花岗质岩屑高级变质岩屑、花岗质岩屑)造山阶段造山阶段 富长石砂岩、长石砂岩富长石砂岩、长石砂岩成成熟熟度度降降低低8787大地构造基础全球构造中的岩石学问题三、构造沉积作用与构造三、构造沉积作用与构造-沉积组合沉积组合(沉积建造沉积建造)2. 构造构造-沉积环境沉积环境 槽台环境：地槽代表活动沉积环境；地台代表稳定沉槽台环境：地槽代表活动沉积环境；地台代表稳定沉积环境。积环境。 现代大地构造沉积环境：现代大地构造沉积环境： (1)大洋盆地：包括大洋盆地；洋脊、岛链和海台。沉积大洋盆地：包括大洋盆地；洋脊、岛链和海台。沉积物包括远海沉积红色粘土，硅质软泥和陆源沉积物包括远海沉积红色粘土，硅质软泥和陆源沉积浊积。冰川陆源泥砂，地形较高的岛链，海台可有浊积。冰川陆源泥砂，地形较高的岛链，海台可有Ca质软泥、硅灰岩，洋脊常有重金属软泥。质软泥、硅灰岩，洋脊常有重金属软泥。 (2)被动大陆边缘：包括下部陆相碎屑、盐类；上部碎屑被动大陆边缘：包括下部陆相碎屑、盐类；上部碎屑、碳酸盐沉积物构成的海浸系列。、碳酸盐沉积物构成的海浸系列。8888大地构造基础全球构造中的岩石学问题三、构造沉积作用与构造三、构造沉积作用与构造-沉积组合沉积组合(沉积建造沉积建造)2. 构造构造-沉积环境沉积环境 现代大地构造现代大地构造-沉积环境：沉积环境： (3)活动大陆边缘：沉积环境复杂，包括海沟岛屿活动大陆边缘：沉积环境复杂，包括海沟岛屿(弧后盆地弧后盆地) 亚环境，沉积物以陆源碎屑，火山碎屑，亚环境，沉积物以陆源碎屑，火山碎屑，浊积物等，还可能有化学沉积等。浊积物等，还可能有化学沉积等。 (4)克拉通盆地：河湖相盆地克拉通盆地：河湖相盆地(与构造有关与构造有关) (5)大陆裂谷大陆裂谷(线状拉张型克拉通盆地线状拉张型克拉通盆地)：陆相碎屑、盐类、：陆相碎屑、盐类、火山碎屑等火山碎屑等8989大地构造基础全球构造中的岩石学问题三、构造沉积作用与构造三、构造沉积作用与构造-沉积组合沉积组合(沉积建造沉积建造)3. 构造沉积构造沉积-组合组合(指与一定构造环境密切伴生的岩石共指与一定构造环境密切伴生的岩石共生组合生组合) (1)硅质岩组合硅质岩组合 (2)深水碳酸盐建造深水碳酸盐建造： 形成深度形成深度40007000m，碳，碳酸盐软泥堆积而成，以泥晶方解石为主，常与硅质岩酸盐软泥堆积而成，以泥晶方解石为主，常与硅质岩伴生或富含硅质，常有碳酸盐碎屑流构造发育。伴生或富含硅质，常有碳酸盐碎屑流构造发育。 (3)复理石复理石(Flysh)薄的浊积岩和深海页岩的单调互薄的浊积岩和深海页岩的单调互层组成的巨厚沉积体系层组成的巨厚沉积体系 活动复理石活动复理石(富含火山碎屑，成分、结构成熟度低富含火山碎屑，成分、结构成熟度低) 稳定复理石稳定复理石(少含火山碎屑，富含石英，成分、结构少含火山碎屑，富含石英，成分、结构 成熟度高成熟度高) 类复理石类复理石(富含灰质砂、泥岩互层巨厚沉积体系富含灰质砂、泥岩互层巨厚沉积体系) 杂砂岩杂砂岩9090大地构造基础全球构造中的岩石学问题三、构造沉积作用与构造三、构造沉积作用与构造-沉积组合沉积组合(沉积建造沉积建造)3. 构造沉积构造沉积-组合组合(指与一定构造环境密切伴生的岩石共生指与一定构造环境密切伴生的岩石共生组合组合) (4)磨拉石磨拉石(Mollasse) 造山期快速沉积的粗碎屑岩体系造山期快速沉积的粗碎屑岩体系 陆相海陆交互相沉积体系，粗碎屑陆相海陆交互相沉积体系，粗碎屑(砾岩砾岩) 占占7080 一是代表造山开始，二是代表形成于造山带和稳定一是代表造山开始，二是代表形成于造山带和稳定地块边缘地块边缘 (5)滑塌堆积滑塌堆积 大陆斜坡地带由重力形成的杂乱沉积体系大陆斜坡地带由重力形成的杂乱沉积体系 (6)混杂堆积混杂堆积 不同岩性、不同形状大小、不同时代共生不同岩性、不同形状大小、不同时代共生在一起的地质体。多由斜坡上的泥砾混杂在一起的地质体。多由斜坡上的泥砾混杂(岩岩)，少量洋，少量洋壳产物壳产物(蛇绿混杂蛇绿混杂)9191大地构造基础全球构造中的岩石学问题三、构造沉积作用与构造三、构造沉积作用与构造-沉积组合沉积组合(沉积建造沉积建造)3. 构造沉积构造沉积-组合组合 (7)含煤铝土铁质岩组合含煤铝土铁质岩组合 稳定地台稳定地台(克拉通克拉通)的沉积的沉积 (8)石英砂岩组合石英砂岩组合 (9)含磷沉积组合含磷沉积组合 (10)台地碳酸盐组合台地碳酸盐组合 以碎屑、亮晶灰岩为主，生物发育，厚度不大，浅水以碎屑、亮晶灰岩为主，生物发育，厚度不大，浅水沉积构造发育沉积构造发育 (11)内陆盆地红色沉积组合内陆盆地红色沉积组合 含盐类，黑色泥、煤、绿色含盐类，黑色泥、煤、绿色砂岩。砂岩。9292大地构造基础全球构造中的岩石学问题三、构造沉积作用与构造三、构造沉积作用与构造-沉积组合沉积组合(沉积建造沉积建造)4. 沉积作用演化沉积作用演化 由于大陆面积的不断扩大，沉积作用总的趋势为强由于大陆面积的不断扩大，沉积作用总的趋势为强度、速度不断增大。沉积类型和化学成分也显示某种度、速度不断增大。沉积类型和化学成分也显示某种规律的变化：规律的变化： (1)大陆上沉积岩分布面积不断扩大大陆上沉积岩分布面积不断扩大 火山岩火山岩(基性基性)面积面积减少。花岗岩和正片麻岩早期中元古宙呈扩大并达减少。花岗岩和正片麻岩早期中元古宙呈扩大并达到最大，之后开始减小。一般认为到最大，之后开始减小。一般认为4538亿年间是没亿年间是没有沉积作用发生的。有沉积作用发生的。 (2)大陆增生大陆增生 导致陆相沉积的扩大和海相沉积面积的相导致陆相沉积的扩大和海相沉积面积的相对减少，海陆面积在地球历史上的扩大、缩小是交替对减少，海陆面积在地球历史上的扩大、缩小是交替发生的，最大海浸主要出现在发生的，最大海浸主要出现在O、D2C1、K2；最大；最大海退发生在海退发生在D1、P2T2，中新世，中新世Q，总趋势是海域，总趋势是海域面积缩小。面积缩小。9393大地构造基础全球构造中的岩石学问题三、构造沉积作用与构造三、构造沉积作用与构造-沉积组合沉积组合(沉积建造沉积建造)4. 沉积作用演化沉积作用演化 (3) 沉积速度急剧增加沉积速度急剧增加 上新世地层比寒武纪地层堆积速上新世地层比寒武纪地层堆积速度快了度快了3倍，过去百余米地层沉积需数亿年，但新生倍，过去百余米地层沉积需数亿年，但新生代到仅几千万年即可。据统计古生代沉积物占沉积圈代到仅几千万年即可。据统计古生代沉积物占沉积圈50左右，而晚元古宙仅占左右，而晚元古宙仅占16，而晚元古宙延续时，而晚元古宙延续时间是古生代的间是古生代的2倍。倍。 (4) 沉积类型变化沉积类型变化 蒸发岩（盐类）、碳酸盐岩、次生石蒸发岩（盐类）、碳酸盐岩、次生石英岩、陆相火山岩增加；海相火山岩、粘土岩、磁铁英岩、陆相火山岩增加；海相火山岩、粘土岩、磁铁石英岩减少石英岩减少. (灰岩灰岩Pt1才出现，陆相火山岩才出现，陆相火山岩Pt才出现，磁铁石英岩才出现，磁铁石英岩古生代以来便没有了古生代以来便没有了) (5)化学成分变化化学成分变化 Na、Mg、Fe、Al有规律的减少，有规律的减少，K在古生代早期之前呈急剧增加，古生代中晚中新生在古生代早期之前呈急剧增加，古生代中晚中新生代急剧减少。代急剧减少。9494大地构造基础全球构造中的岩石学问题四四 构造构造-变质作用及组合变质作用及组合1. 控制构造变质作用因素控制构造变质作用因素 温度：温度升高促使矿物重结晶，原岩中某些组分的温度：温度升高促使矿物重结晶，原岩中某些组分的迁移，温度升高来源埋藏、热流、岩浆活动、构造迁移，温度升高来源埋藏、热流、岩浆活动、构造力转换。力转换。 压力压力(围压围压)：包括负荷压力和流体压力，其作用是促：包括负荷压力和流体压力，其作用是促使矿物向体积小的方向转化和液体、气体的释放。使矿物向体积小的方向转化和液体、气体的释放。 应力应力(构造构造)：其作用一是造成矿物定向，二是降低化：其作用一是造成矿物定向，二是降低化学反应的温度，微观上看到为晶格位错，形成新的矿学反应的温度，微观上看到为晶格位错，形成新的矿物应力矿物物应力矿物9595大地构造基础全球构造中的岩石学问题四四 构造构造-变质作用及组合变质作用及组合1. 控制构造变质作用因素控制构造变质作用因素 变质岩系是在一定大地构造环境下形成的不同成因变质岩系是在一定大地构造环境下形成的不同成因类型的原岩建造在地壳演化过程中经受多期构造变形、类型的原岩建造在地壳演化过程中经受多期构造变形、变质作用改造的产物。变质作用改造的产物。区域大地构造研究中必须对区区域大地构造研究中必须对区域变质岩的原岩成分、建造类型及其后期变质、变形域变质岩的原岩成分、建造类型及其后期变质、变形叠加改造的特点，以及与岩浆岩作用和成矿作用的关叠加改造的特点，以及与岩浆岩作用和成矿作用的关系等进行综合，获取有关区域大地构造演化中的热历系等进行综合，获取有关区域大地构造演化中的热历史和热动力过程信息。史和热动力过程信息。9696大地构造基础全球构造中的岩石学问题四四构造构造-变质作用及组合变质作用及组合五五变质作用变质作用PTtD轨迹研究轨迹研究六六 P-T-t轨迹的重建需要尽可能完整地建立起整轨迹的重建需要尽可能完整地建立起整个变质过程序列和成分演化序列。过程分析的性质贯个变质过程序列和成分演化序列。过程分析的性质贯穿野外地质调查阶段、室内的岩相学矿物成分分析阶穿野外地质调查阶段、室内的岩相学矿物成分分析阶段、温度压力计算阶段和轨迹的解释阶段，并要求研段、温度压力计算阶段和轨迹的解释阶段，并要求研究者同时具备构造地质学、大地构造学、矿物学岩石究者同时具备构造地质学、大地构造学、矿物学岩石学、岩石物理化学、同位素地质年代学等知识。学、岩石物理化学、同位素地质年代学等知识。9797大地构造基础全球构造中的岩石学问题四四构造构造-变质作用及组合变质作用及组合变质作用变质作用PTtD轨迹研究轨迹研究基本工作步骤：基本工作步骤：1.明确研究对象所在的大地构造单元和大体的演化历史；明确研究对象所在的大地构造单元和大体的演化历史；2.建立研究对象的构造变形序列；建立研究对象的构造变形序列；3.建立和划分研究对象的变质相和变质相系建立和划分研究对象的变质相和变质相系;4.选取典型露头，采集能反映变质变形的样品，样品所属选取典型露头，采集能反映变质变形的样品，样品所属的岩石类型应是包含变质历史信息的泥质变质岩和基性的岩石类型应是包含变质历史信息的泥质变质岩和基性变质岩类，钙质变质岩类也可以参考变质岩类，钙质变质岩类也可以参考;5.室内进行细致的岩相学研究，着重核实变质变形关系，室内进行细致的岩相学研究，着重核实变质变形关系，完善变质变形序列，特别注意变斑晶矿物与基质的关系完善变质变形序列，特别注意变斑晶矿物与基质的关系和变斑晶有无结构环带，注意发现变质矿物之间的转变和变斑晶有无结构环带，注意发现变质矿物之间的转变反应的结构关系，建立变质反应序列反应的结构关系，建立变质反应序列;9898大地构造基础全球构造中的岩石学问题四四构造构造-变质作用及组合变质作用及组合变质作用变质作用PTtD轨迹研究轨迹研究基本工作步骤：基本工作步骤：6.对相应的矿物序列中不同世代的矿物进行系统的矿物成分分对相应的矿物序列中不同世代的矿物进行系统的矿物成分分析，尤其注意微区成分和变斑晶矿物，特别是石榴石、锆析，尤其注意微区成分和变斑晶矿物，特别是石榴石、锆石和斜长石、角闪石和辉石等矿物的剖面成分分析。对矿石和斜长石、角闪石和辉石等矿物的剖面成分分析。对矿物世代单一变质矿物的成分环带分析对揭示岩石的温压历物世代单一变质矿物的成分环带分析对揭示岩石的温压历史帮助极大；史帮助极大；7.计算不同世代的温压条件，有可能时可利用石榴石的环带成计算不同世代的温压条件，有可能时可利用石榴石的环带成分计算温压序列，然后将同一过程的温度压力点连结起来，分计算温压序列，然后将同一过程的温度压力点连结起来，在描绘在描绘P-T轨迹时，应结合一些变质反应对轨迹的运动趋势轨迹时，应结合一些变质反应对轨迹的运动趋势进行限制，大多数情况下，完整地建立进行限制，大多数情况下，完整地建立P-T轨迹是不可能的；轨迹是不可能的；往往我们只能获得其中的一段，而这样的一段轨迹对于分往往我们只能获得其中的一段，而这样的一段轨迹对于分析变质析变质-构造演化的关系亦具有重要的参考价值。构造演化的关系亦具有重要的参考价值。8.PT轨迹的时间校正轨迹的时间校正9.将将P-T-t轨迹与具体的构造变形序列相联系，建立轨迹与具体的构造变形序列相联系，建立P-T-t-D轨迹轨迹9999大地构造基础全球构造中的岩石学问题四四 构造构造-变质作用及组合变质作用及组合2. 构造构造-变质作用的区域特征变质作用的区域特征 (1) 离散型板块边界离散型板块边界： 低压、热流高，产物为变质矿物不具定向的沸石相，低压、热流高，产物为变质矿物不具定向的沸石相，绿片岩相，角闪岩相的高温低压变质岩。绿片岩相，角闪岩相的高温低压变质岩。 (2) 汇聚板块边界汇聚板块边界： 温压均高，但极不均匀，与位置、深度有关温压均高，但极不均匀，与位置、深度有关 典型产物为双变质带：典型产物为双变质带： 高压低温变质带高压低温变质带(蓝片岩带蓝片岩带)俯冲侧俯冲侧 低压高温变质带低压高温变质带(接触变质带接触变质带)仰冲侧仰冲侧 与碰撞作用有关的高压变质带与碰撞作用有关的高压变质带100100大地构造基础全球构造中的岩石学问题四四 构造构造-变质作用及组合变质作用及组合3. 变质作用的演化变质作用的演化 变质作用在地壳演化中一般表现为一定方向性和不变质作用在地壳演化中一般表现为一定方向性和不可逆性。可逆性。 (1) 区域变质作用由面状向现状演变，即由低压高温区域变质作用由面状向现状演变，即由低压高温高压低温。高压低温。 (2) 由前寒武纪麻粒岩相由前寒武纪麻粒岩相中新生代蓝闪石片岩相中新生代蓝闪石片岩相(原原因为脱水因为脱水) (3) 区域变质作用矿物共生组合规律：太古宙区域变质作用矿物共生组合规律：太古宙(绿岩、绿岩、紫苏辉石麻粒岩、富铝片麻岩组合紫苏辉石麻粒岩、富铝片麻岩组合)。古生代中生。古生代中生代代(细碧角斑岩组合细碧角斑岩组合)101101大地构造分析绪论102102