1、地球科学大辞典板块构造学说板块构造学说 总论 【全球板块构造】global plate tectonics 现代板块边界主要是根据全球地震活动带和各种地 质、地球物理资料划分的，因为构造地震意味着两侧地质体发生相互错移。沿全球洋中脊 分布的张性浅源地震带反映了两侧板块在背向运动；沿大陆边缘分布的倾斜地震带(贝尼奥 夫带)代表两侧板块相向汇聚。由此得出全球板块分布( 如图 )。新洋壳现在正沿大西洋等大 洋中脊产生。红海就是印度洋中脊伸入非洲板块、使后者裂离而出现的新生洋盆。阿尔卑 斯喜马拉雅山系是欧亚板块和非洲、印澳板块碰撞汇聚的地方。可以看出多数情况下洋、 陆边缘与板块界线并不一致。 全球板块
2、构造 (据 D.P.McKenzie and F.Richter,1976) 箭头和数字示相邻板块运动的方向和速度，单位 cm/a .阿拉伯板块； .欧亚板块； .可可斯板块； .北美板块； .加勒比板块； .南 美板块； .纳兹卡板块； .南极洲板块； .太平洋板块； . 菲律宾海板块； .澳大利亚印度板块； .非洲板块【岩石圈板块】lithosphere plate 地 球岩石圈被一些构造活动带(如洋中脊、岛弧海沟系、转换断层) 分割成若干个不连续的板 状块体。每个板块的厚度 50150 千米不等，面积大小也各不相同，故可按其直径大小划 分为大、中、小板块。也有人以巨板块、板块、亚板块和微
3、板块等区分之。最初由勒皮雄 (Le Pichon，1968)将全球岩石圈划分出欧亚板块、太平洋板块、印度洋板块、非洲板块、 美洲板块和南极洲板块等六个大板块。以后，这些全球性的板块又被进一步划分出许多次 一级板块。例如美洲板块又被划分成南、北美洲两个板块等。从垂向剖面上看，岩石圈板 块具有双层结构，下部由上地幔上部物质组成，其成分相当于橄榄岩；上部即为莫霍面以 上的地壳。在空间上，板块的成分和厚度变化都很大。板块的形状与全球海陆分布的地理 面貌之间通常并不一致，只有少数例外，如太平洋板块主要全由洋壳组成，没有陆壳分布。 【新全球构造】new global tectonics 以前人们把大陆漂移
4、说称为全球构造学说，因为它的研 究对象涉及整个地球。后来出现的板块构造学说，其研究领域也遍及全球，但它的研究深 度大大超过了前者，为了有所区别，人们将后者命名为新全球构造。 【板块运动】plate movement 地壳沿大洋中脊产生，向海沟方向消减，它的运动可按欧拉 定理(Eulers theorem)：任一块体沿球面的运动可用绕一通过球心的轴的旋转来描绘。板 块沿地球表面的运动 (据 Press, 1982)图中板块 B 正相对板块 A 向东移动，由箭头矢量指示的板块运动方向和错 移洋中脊的转换断层方向一致,并代表旋转纬线。垂直这些纬线的法线的交点就是转动极的 位置。从而一个板块的运动可以
5、根据绕特定极的转动(角速度) 确定。板块运动的线速度在 转动极为零，90处达最大值。按照 20 世纪 70 年代后期的测定,全球板块运动速度从 2.0 厘米/年(红海) 到 18.3 厘米/年(南太平洋) 不等。 【板块构造学说】plate tectonics hypothesis 见 94 页“板块构造学说” 。 【地幔对流说】mantle convection hypothesis 即对流说，指地球内部物质循环运动的一种方 式，是板块运动动力机制的一种假说。由霍姆斯(AHolmes ，1928) 和格里格斯 (DGriggs,1939)提出。现认为它是导致板块运移的主要机制。岩石的不良热传
6、导性和放射 热积累使地幔物质地幔对流说升温、变轻，形成上升流，到软流圈顶部转为平流。这种平 流的前缘与另一相向平流相会，形成下降流；到深部下降流又转变成相背的平流，其前锋 又回到了上升流底部，并对其进行补充，于是地幔内部就出现了对流环，这种现象称为地 幔对流。在地幔上升流的上方形成洋中脊的扩张，下降流发生处则导致板块俯冲，而在平 流区地幔流拖拽板块，并使之水平运移。 【地幔对流】mantle convection 深部地幔物质由于热量增加、密度减少而形成热流上升， 达到岩石圈之下再转为横向流动，随着温度下降，又转向地球内部的运动过程。这一词汇 在 19 世纪已有人提出，英国著名地质学家霍姆斯(
7、AHolmes ，1928) 和格里格斯 (D.Griggs,1939)试图用地幔对流作为大陆漂移的驱动力。20 世纪 60 年代这一观点被地质学 家广泛接受，并成为海底扩张、板块移动以及地幔柱形成的重要机制。地幔是由高温的热 物质组成的。由于地幔内部存在密度和温度的差异，导致固态物质也可以发生流动。地幔 对流是一个复杂的系统，它既是一种热传导方式，又是一种物质流的运动。地幔对流的过 程是缓慢的；地幔对流的流动形态可地幔对流的假设以不同(如图所示) 。热的地幔物质上 升减压常常伴随有部分熔融作用发生。地幔对流可以是从核幔边界上升至岩石圈底部，形 成全地幔对流环；也可以是分层对流，即上、下地幔分
8、别形成对流环。近些年来地震层析 和地球化学研究成果已证实地幔的流变。 【地幔柱说】mantle plume theory,plume tectonics hypothesis 一种板块运动机制的学说，由 摩根(W J Morgan,1971)提出。地幔柱指地幔深部物质的柱状上涌体，直径可达 150 千米，由放射热积累导致地幔深部或核幔边界的物质升温上涌形成。地幔柱上升到岩 石圈底部后向四周扩散，从而推动板块运动。在地质历史上，地幔柱的位置相对固定而长 期活动，其顶部引发的火山活动常形成火山链。这种火山链由新到老位置的迁移指示板块 运动的轨迹，即可把它当作板块运动的一个参照系。目前已确证的地幔柱
9、约有 20 个。到了 20 世纪 90 年代，这一名词被赋予新的涵义，有些学者认为地幔柱可分为两类，即在地幔 范围内存在因板块俯冲消减和重力陷落而成的冷地幔柱(cold plume)和核幔边界物质上涌而 成的热地幔柱(hot plume)。冷、热地幔柱的运动是地幔中物质运动的主要形式，它控制或 驱动了板块运动，导致岩浆活动、地震发生和磁极倒转，影响着全球性大地基准面变化、 全球气候变化以及生物灭绝与繁衍。热地幔柱上升可以导致大陆破裂、大洋开启；冷地幔 柱的回流则引起洋壳俯冲和板块碰撞。还有些学者预言：地幔柱构造正在发展成为一种超 越板块构造的地球动力学新模式和大地构造新理论。然而由于存在众多难
10、以用地幔柱构造 加以解释的地质现象，这一新理论还有待进一步验证。 【超级地幔柱】super mantle plume 又称巨型地幔柱。由 Fukao 和 Maruyama(1994)提出的一 种地球内部物质运动方式和全球动力学假说。巨型地幔柱起初指起源于核幔边界，直径达 数千千米的热物质上涌体(即热地幔柱 )，是大陆裂解和海底扩张的基本动力。目前全球共 有两个巨型热地幔柱，分别位于南太平洋和非洲下面。后来发现除上升热地幔柱外，在亚 洲大陆之下超级地幔柱的颈缩膨胀构造还存在一个由俯冲物质在上、下地幔边界堆积形 成的巨型冷地幔柱，它是大陆聚合的驱动力。冷地幔柱到达核幔边界，引起热扰动和热物 质上涌
11、。巨型热地幔柱和冷地幔柱相辅相伴出现，构成了现代地球物质热对流的主要方式。 超级地幔柱的形态及上涌过程复杂，丸山茂德将其简化为图所示：地幔柱从 D层上升并 颈缩变细，到达地幔中部后向 670 千米深度逐渐扩展；在 670 千米深度附近巨型地幔柱分 为若干较小的二级地幔柱向上喷涌；在升至板块底部后再次横向扩展，并沿板块的断裂或 薄弱地带上升，而形成更小的三级地幔柱。现在地球上的大约 50 个热点，可用这些三级地 幔柱来解释。不过，目前这些二、三级分支地幔柱的存在及形态还带有很大的推测成分。 超级热地幔柱的形状及其地表显示 (据 Maruyama,1994)【涌流构造说】surge tectoni
12、c hypothesis 曾译颤动构造。迈耶霍夫等 (Meyerhoff et al.,1977)提出的一个新全球构造和地球动力学假说，即软流圈涌动的驱动机制。 由于地球收缩引起冷凝的岩石圈地块塌陷到软流圈中时，部分岩浆依重力法则上涌，直至 达到岩浆密度与周围岩石密度相平衡的位置上才会停止下来。这一过程正像一个巨型液压 机，遵循帕斯卡定律，通过岩浆的涌动把所受压力传递到各个方向。强烈的岩浆涌动对构 造运动起决定作用。岩浆涌流通道是岩石圈中最基本的构造单元，可以依据近 40 种物性标 志加以鉴别。涌流通道被分为洋盆型、大陆边缘型和大陆型等三类。大洋中脊是洋盆型涌 流通道中的主干通道，这些通道可为
13、构造运动提供浅层作用机制。它们的存在可由全球热 流图证实。迈耶霍夫等(1992)提出了一些用板块构造学说得不到合理解释的地质现象，例 如全球高热流带(大于 55 毫瓦 /米 2)相互连通的网状分布形式，用涌流构造说可得到圆满地 说明：网状高热流带是由下伏涌流通道网络形成的。如果涌流通道被强烈压缩，它们可变 为裂谷带或褶皱带，每个涌流通道的变形形式是它上面岩石圈厚度的函数；又如声谱仪显 示洋中脊被众多纵向裂隙切割，提示洋中脊下面软流圈的流动方向并非与洋中脊相垂直， 而是和洋中脊平行；迈耶霍夫等(1992)以此作为批判海底扩张和证实涌流通道存在的证据。 涌流构造假说指出了板块构造假说之不足，提出了
14、一个将岩浆活动和构造作用诸方面相统 一全球主要热点分布图 (据 Condie，2001)的机制，但至今这一假说还不是很完善的。 【热点】hot spot 形成与板块边界无关的、来自上地幔中相对固定的火山的岩浆源。威尔逊 (J. T. Wilson 1963)提出,指通常伴有大规模火山活动的地表高热流区。全球火山大部分沿板 块边界，特别是洋中脊分布。可是板块内部有些地方也有强烈的火山活动，而且它们下面 并没有海底扩张作用发生。太平洋中部的夏威夷群岛及其西延的天皇海岭，呈线形延伸， 长度超过 6000 千米， 由最东端的冒纳罗亚活火山(时代为零 )，向西依次变老，到最西北 毗邻千岛海沟的底特律海山
15、(约 80 百万年) 。相应地貌上也由活火山岛变为休眠火山岛，高 度降低、破坏程度加大，最后成为海下截顶山。这一现象被解释为太平洋板块向西北运移 过程中通过下伏固定热点留下的迹线。图为印度洋和大西洋中的主要热点。摩根(W. J. Morgan，1971)明确提出这些热点是下地幔对流的表现，即热点是地幔柱的地表表现。洋底 高原即海台多由热点火山产生，如世界上规模最大的翁通爪哇海台。有些热点也出现在大 陆内部，如美国黄石公园。中国的峨眉山玄武岩也是热点火山的产物。 【贝纳尔瑞利对流模型】BenardRayleigh convective model 由贝纳尔和贝纳尔涡瑞利 分别通过实验研究提出的有
16、关热对流作用形成机理及其影响因素的、从定性到定量的实验。 1906 年法国学者贝纳尔进行的较详细的基础实验证明，只有当温度增加到一定程度时，受 热部分才会从各处上升，而它们的周围则会下降。继之，就会出现如图所示那样无数规则 的正六角形，温度增高的部分会在六角形中心上升，而冷却部分沿六角形边缘下降。这就 是所谓的贝纳尔蜂巢或贝纳尔涡”(Benard cells)。进而还表明贝纳尔蜂巢是稳定的；流质 层的厚度和正六角形的边长之比恒近于 1。后来，1916 年瑞利发表了新的研究成果表明： 只有下部加热速度大到不能被热传导向外充分排出时，才能形成对流。产生对流的条件为 Ra=gh4kV 式中：Ra 为
17、瑞利数；h 为流质层厚度； 是膨胀系数， 为地温梯度，g 是重力加速度；k 为热扩散率；V 为黏性系数。当 Ra 达到一定值( 约为 1000)时即 可产生热 对流。 【海底扩张说】seafloor spreading hypothesis 地幔物质沿洋中脊或裂谷系上升，充填裂谷， 产生新的海底，并逐渐向洋中脊或裂谷两侧扩张的过程。由赫斯(HH Hess) 和迪茨 (RSDietz)于 20 世纪 60 年代提出的一种关于大洋岩石圈生长和运动方式的学说，是对 大陆漂移学说的重要发展，也是板块构造学说最主要的理论基础。该学说认为：大洋岩石 圈由对流上升岩浆形成于扩张的洋中脊，并以每年 110 厘
18、米的速度垂直于洋中脊向两侧 扩张运动，然后在俯冲带又沉入地幔，从而导致大洋岩石圈一面生长、一面消亡、不断更 新；因而洋底基本没有比侏罗纪更老的洋壳岩石。海底扩张现象还有许多观测资料证明， 但其中最重要的证据还是海底洋壳存在平行排列的对称磁异常条带和数十万年为周期的地 磁场倒转，洋底年龄自洋中脊向两侧逐渐变老，横向上正、负磁异常随时间的更替与地球 磁极倒转一致。近年来还证明，海底扩张作用不仅存在于大洋中脊，同样也发生于边缘海 盆地中。 【等态论】isostateism 美国学者乌尔夫提出的一个新的地球构造演化假说。它用热量得失 的差异所引起的上地幔体积和物态变化，以及由岩石圈表面沉积和侵蚀所造成
19、的压力变化， 来解释地球表层的构造演化。他假定上地幔由榴辉岩和上覆玄武岩组成，放射性衰变引起 的增温可造成地壳垂直上升，上升的幅度可达地壳厚度的 20%。这一假说认为，西藏高原 的上升所需的能量，用等态论解释，仅需所谓印度板块俯冲所导致的上升所需能量的一小 部分。另外一些用板块构造难以解释的现象，也可以用等态论加以解释。如太平洋边缘地 质的独特性、地震带的带状分布或穹窿状分布、海洋盆地的起源、火山作用以及变质作用 等。 【大陆增生】continental accretion 由丹纳(J DDana) 于 19 世纪提出的一种有关地壳演化 的理论。认为大陆是通过新生大陆物质向原始陆核周缘添加而逐
20、渐增长的。新生大陆物质 积聚于陆核边缘的地槽内，后经造山运动而固化，成为大陆的一部分；发育于其外侧的更 新地槽的固结，使大陆面积进一步扩大，即形成所谓的“地槽迁移” 。这个假说当时没有被 地质学界普遍接受，但在 20 世纪 60 年代板块学说兴起之后，仍被应用于解释大陆的增生。 不同的是，板块构造说认为在主动大陆边缘，由岩浆活动引起酸性物质的不断增加，以及 地体或岛弧与大陆、大陆与大陆的碰撞拼合作用等导致的陆壳不断增长扩大的现象，叫大 陆增生。增长到相当大的大陆地块又可以由于地幔对流作用，在岩石圈发生离散的地方被 裂解，而当破裂了的陆块漂移离开时，便产生新的洋盆，于是每一个大陆碎块都将成为进
21、一步增生的独立陆核。新的研究认为，大陆增生可以有多种机制和方式，有侧向和垂向的 加积增生，并认为大规模的大陆增生主要发生于太古宙和古元古代。 【大陆动力学】continental dynamics1989 年在美国地质文献中出现的新名词，是在当代板 块构造说新的发展基础上提出的重要科学问题和研究领域。它从大陆尺度研究大陆形成演 化和动力学机制等基本问题，其核心是把大陆作为一个独立的动力学系统来研究，它通过 研究大陆形成过程和演化历史等各种基本问题，来阐明大陆与整个地球系统是如何相互作 用的。这一概念的提出，是基于已经获得的资料表明大陆与大洋岩石圈乃至上地幔的结构 不同。大陆岩石圈的生成、保存和
22、消失过程要比板块构造学说所阐明的大洋岩石圈生长和 消亡过程复杂得多。因此有必要针对大陆的独特情况和亟待解决的大陆基本科学问题开展 研究，建立大陆动力学理论。美国国家大陆动力学研究的科学目标有：大陆的成因与演化、 大陆地幔、地震和板块边界的相互作用、岩浆和火山系统、大陆岩石圈的变形和活动性、 气候和全球变化的地球系统的历史、沉积盆地、地壳与水圈的相互作用等。一般认为，大 陆动力学研究有两个支柱，即野外实验室和大地测量与地球物理观测台网。大陆动力学是 地球动力学的构成部分，地球动力学是地球构造过程的动力学机制的统称。文献中经常出 现的一个名词，常常与某些代表特定地质过程的名词连用，例如，化学地球动
23、力学、成矿 作用地球动力学等等，但是迄今为止对地球动力学这一概念尚无一个明确而统一的定义。 根据不同学者引用这一名词的背景，似乎可以把地球动力学理解为地球上地质过程的动力 学机制的统称。当今研究领域包括大陆动力学、地幔动力学和盆地动力学等。 【地幔动力学】mantle dynamics 发生在地幔内部的地质、地球物理和地球化学作用的动力 学过程与机制。地幔动力学通过物理和数值模拟来了解地幔对流的基本特征，特别是通过 地幔密度分布的不均一来建立地幔内部物质运动的动力学模型。由于地幔深埋于地下，人 类只能通过地球物理探测技术和岩石探针技术对地幔进行研究，所以目前对地幔动力学问 题还知之甚少。 【盆
24、地动力学】basin geodynamics 从全球构造和地球动力学角度来研究沉积盆地的成因和 演化。许多沉积盆地形成于多重动力机制，如既有伸展又有走滑；在盆地演化的不同阶段， 动力机制又可以发生巨大的改变，如前期伸展、后期在挤压背景下拗陷等。因之，强调沉 积盆地的研究必须对它做深入的动力过程分析。此外，尚需研究盆地形成和发展过程与地 幔动力学之间的相互关系。上述内容表明，除了研究地层格架、沉积相和沉积体系、层序 地层学、构造样式等静态的盆地构成要素外，盆地动力学强调要更多地揭示动态的参数和 过程，其中最重要的是盆地的流体系统及其动力学过程的研究，这对揭示油气的成藏、矿 床的成矿和水资源的分布
25、规律都具有重大意义。 板 块 构 造 【板块】plate 地球岩石圈被洋中脊、岛弧海沟系、转换断层等三大构造活动带分割形成的 大小不一的不连续的岩石圈块体。 【大板块】megaplate 又称巨板块。专指全球性的、最初由勒皮雄(Le Pichon,1968)将全球划 分的六个大板块，即欧亚板块、太平洋板块、印度洋板块、非洲板块、美洲板块和南极洲 板块。除了太平洋板块基本上由洋壳组成以外，其他各大板块都含有陆壳和洋壳。这些大 板块朝一定方向的运动要持续几千万年，甚至上亿年，这就导致了板块边界长时期的定向 构造作用。 【中板块】mesoplate 大板块内的次一级块体。它既可以是六大板块裂解的产物
26、，也可以指 虽然已与其他板块拼合在一起，但在地质历史上确曾独立存在过的板块。前者如地质文献 中经常提及的菲律宾海板块和加勒比板块；后者如中朝板块。中板块的位移和转动取决于 大板块的运动方式与方向。 【小板块】small plate 面积大体在 10 万平方千米以内的板块。这种板块通常出现在两个大 陆板块之间，或大陆和岛弧的碰撞带中。如介于欧亚和非洲大陆间的土耳其爱琴海板块， 介于澳大利亚板块与太平洋板块间的新赫布里底板块和汤加板块等。此类板块具有较快的 运动速率和较复杂的运动方式，但归根结底还是受控于大板块的运动。 【微板块】microplate 迄今为止板块构造学说所认可的最小一级板块，是研
27、究板内构造时提 出的。主要借助于卫星照片、古地磁数据、同位素年龄、地热流变化和岩石成分等。研究 微板块的存在和发展历史，如对墨西哥微板块聚合问题的研究，已取得较好的成果。 【板条】plate lath 板块内具有相对独立运动和变形表现的构造单元，形态上为长度远大于 宽度的条状体，马宗晋等(2003)提出。板块运动并不完全是整个板块整齐划一的运动，板 块内部也可划分次级单元和发生板内变形。如太平洋板块东侧垂直洋中脊走向的一系列长 数千千米、近东西向的转换断层，如门多西诺断裂带等把板块切割成一系列近等间距、宽 达上百千米的条状体。这些条状体都有拗曲，而且不同条状体拗曲的顶点明显错位；相邻 条状体的
28、磁异常条带宽度差别往往也很大，说明它们的开裂速度不完全相同。此外在大洋 板块俯冲下插过程中，板块插入部分反复挠曲，其前端很易被撕裂，也会形成一系列的条 状体。太平洋板块各俯冲带，甚至同一俯冲带的不同地段显示出俯冲运动的差异就是很好 的证明。所以可将这些条状体称为板条构造，简称板条。大陆板块内部也可划分出板条， 如中国大陆被几条明显的纬向构造分出的一些条带。深入研究板条构造不仅有助于探讨板 块的运动学和动力学问题，对地质灾害和矿产的分布、成因研究也有一定意义。 【板舌】plate tongue 又称板片(slab)。马宗晋板舌的两种成因和形态示意 (据马宗晋等,2003) S撕裂点； F剪接摩擦
29、点； A平缓下拗型； B陡峭下拗型； C平缓上拗型； D双拗型等(2003) 提出，指板块俯冲下插的部分，环太平洋带是洋、陆汇聚，出现深俯冲 的典型地区。俯冲下插部分的角度和形态差别很大，但总的形态很像舌头。为了对板块的 俯冲下插部分作较细致的描述并进一步划分构造要素，可把板舌的不同部位分别称为舌基、 舌根、舌端和舌侧壁；覆盖在板舌上方的上覆板块部分称为舌盖(如图) 。南美洲西海岸板 舌的差异变形最为明显，上拗型下插和下拗型下插相间出现，控制了火山活动的有无和金 属成矿带的分段。 【板块构造】plate tectonic 由于洋底分裂、扩张、板块间的运动和相互作用形成的全球性 板状地质构造。
30、【古板块构造】palaeoplate(fossil plate) tectonics 指前新生代的板块构造。地质学家们试 图运用板块构造学说来解释地质历史悠久的大陆构造演化进程，因此古板块构造的重建就 成为当今大陆动力学研究的主要内容之一。它的研究内容包括：厘定古板块的存在及其边 界，恢复古板块构造格局，探讨古板块间的相互作用，以及由此而引起的大陆变形过程。 世界上许多造山带都被认为是古板块的边界，由不同板块的大陆碰撞形成，如乌拉尔、阿 巴拉契亚造山带等。板块有三类边界，离散边界(洋中脊)和转换边界(转换断层)难于长期保 存，汇聚边界(地缝合线)就成为寻觅古板块遗迹的重要线索，以及划分古板块边
31、界的主要 依据。 【板内块体】intraplate bmocks 现代地震活动带的分布以及通过空间定位系统和卫星激光测 距建立的 GPS 网、SLR 网等的观测结果，表明大陆在周围板块作用下，内部存在复杂的差 异运动。马杏垣等(1989)根据现代地壳运动的速度场，将板内构造进行分区，板内地块称 之为板内块体。可以看出在印度板块的推挤下，中国大陆西部存在明显的向北运动，运动 速率从南向北逐渐减小。过银川昆明南北纬向线以后运动方向转为向东，速度也显著降 低。 【大陆根】continental root 稳定克拉通的大陆性状可深深插入地幔之中，可深达 400 千米， 被形象地称为大陆根。20 世纪
32、70 年代中期发现大陆下方的地震波走时要快于大洋下面， 把这种不同归结于向下至少 200 千米深度范围内岩石类型不同。结合其他支持这些深位差 异的岩石学、地球化学和地球物理资料，人们提出大陆是带着几百千米化学成分上不同的 地幔岩石漂移的。80 年代发表了全球地震层析图像，根据地震波走时异常明确提出稳定克 拉通的大陆性状可深达约 400 千米，即古老陆核的根部比最厚的大洋岩石圈还要厚得多。 根据反射地震也发现加拿大地盾下面有深达 400 千米的高速根，它正好位于北美中心和地 质上最老的部分：苏必利尔克拉通下面。支持厚大陆根的直观证据来自含金刚石的金伯利 岩岩筒。南非金刚石包裹体中的细小矿物晶体和
33、金刚石所在地幔岩的测定，显示它们是在 9001200、150200 千米深度范围内生成的。 【壳幔循环】crustmantle cycle 沿贝尼奥夫带的地震活动最大深度超过 600 千米, 提示洋 壳可俯冲到上地幔的底部，然后通过释压重熔又以火山弧岩浆活动的形式部分返回地壳。 另一方面大量地球化学资料早已证实幔源岩浆岩在地表的广泛存在。全球地幔可分四种类 型，其中富集地幔型(EMII)普遍认为源自消减和再旋回的大陆物质。这不仅因为它的锶、 铷和铅同位素与陆源沉积物相似，而且岛弧火山岩和具有 EMII 印记的大洋玄武岩有明确 的亲缘关系。所有这些都提示壳、幔密切的物质和能量交换。地表热点火山和
34、大火成岩省 等现象以及地幔柱理论的提出更把壳幔循环概念扩大到地球各层圈的相互作用，包括对地 磁场反转、温室气体排放、碳循环、厄尔尼诺现象的影响等。壳幔相互作用概念已构成现 今全球和大陆动力学理论框架的核心。 【板内变形作用】intraplate deformation 又称陆内变形作用 (intracontinental deformation)。 经典的板块构造理论认为岩石圈板块是刚性的，地壳变形只沿板块边界发生。但是后来的 研究发现，大陆内部广泛存在弥散性的变形，在远离板块边界的地方也会出现线状构造变 形带，而且其成因不能和已知的板缘活动联系起来。中国中生代的燕山造山带和新生代的 天山造山
35、带都是这方面的典型实例。它们都以克拉通盖层为基底，造山带没有明确的边界， 内部单元分布和造山带走向不平行、区域变质作用微弱、岩浆活动未显示极性、变形样式 既有薄皮构造也有厚皮构造等。板内造山是大陆活化的一种重要表现。 【威尔逊旋回】Wilson cycle 板块构造学说中威尔逊旋回的六个阶段 (Strahler,1997)的重要理论，威尔逊(JTWilson,1968)在研究了大陆裂解到大洋开闭的过 程后，将大洋盆地的形成及其构造演化归纳为六个阶段(附图及附表) ，人们称之为威尔逊 旋回。这六个阶段是：胚胎期：地壳上拱、岩石圈破裂，形成大陆裂谷，如东非裂谷； 幼年期：地幔物质上涌、溢出，岩石圈
36、进一步破裂，开始出现洋壳，红海、亚丁湾为其 代表；成年期：洋盆扩大，洋中脊形成，出现成熟的大洋盆地，大西洋为其典型代表； 衰退期：随着海底扩张，洋盆一侧或两侧出现海沟，俯冲消减作用开始进行，洋盆缩小， 边缘发育沟弧体系，太平洋为其实例；终了期：随着俯冲消减作用的进行，两侧大陆 靠近，发生碰撞，边缘发育年轻的造山带，其间残留狭窄的海盆，地中海即处于此阶段； 遗痕期，两侧大陆直接碰撞拼合，海域完全消失，形成年轻造山带，阿尔卑斯喜马拉 雅山脉即其代表。威尔逊认为一个大洋的演化周期可以在 23 亿年内完成。这一旋回主宰 了地球表层构造活动和演化的全局；在某种程度上可以说它是板块构造学说的一个总纲， 体
37、现了板块构造学说的精髓。 威尔逊旋回各个阶段的特征 阶段实例主导 作用特征形态典型火成岩典型沉积变质 作用 胚胎期东非 裂谷抬升裂谷拉斑玄武岩溢流，碱性玄武岩中心少量沉积作用可忽略 幼年期红海， 亚丁湾扩张狭长海盆(有平行的海岸及中央凹陷 )拉斑玄武岩溢流，碱性玄武岩中心陆架与 海盆沉积，可能有蒸发岩可忽略 成年期大西洋扩张有活动中脊的洋盆拉斑玄武岩溢流， 碱性玄武岩中心，但活动集中于大洋中央丰富的陆架沉积少量 衰退期太平洋收缩边缘环 绕岛弧及毗邻海沟边缘的安山岩及花岗岩闪长岩大量源于岛弧的沉积物(优地槽) 局部 广泛 终了期地中海收缩并 抬升残余海盆边缘的火成岩及花岗岩闪长岩大量源于岛弧的沉
38、积物(优地槽) ，可能有蒸发 岩局部 广泛 遗痕期喜马拉 雅山收缩并 抬升年轻山系少量红层广泛 【非威尔逊旋回】nonWilson cycle 未经历完整的从大洋开启、闭合到造山带形成六个阶 段威尔逊旋回的大洋演化造山的作用过程。如以弧后盆地坍塌为特征的多岛海型造山带 (华南)，以弧前增生为特征的阿尔泰型造山带(中亚) ，多块体拼贴的北美西海岸造山带，以 及未经历大洋阶段的板内(陆内 )造山带等。与典型的威尔逊旋回的周期 (2 亿3 亿年)不同， 有的海陆动态演化时限可长达 5 亿6 亿年，但很可能只经历了威尔逊旋回的部分阶段就 形成大陆山脉。 【板块汇聚】plate convergence
39、又称板块聚敛、板块敛合。相邻板块作相向运动，使其间的 水平距离不断缩短的作用。在两侧分别为大陆板块和大洋板块的情况下，两者间运动的界 面即贝尼奥夫带，海沟是它在地表出露的形迹。洋壳俯冲到一定深度以后，由于温度压 力的升高而发生局部熔融，熔体上升到地表可形成岛弧或陆缘弧。因此岛弧和海沟的空间 配置反映了板块俯冲的极性。在两侧都是大陆板块汇聚的情况下则发生碰撞，形成像青藏 高原和喜马拉雅山脉那样的碰撞高原。 【板块边界】plate boundary 不同板块之间的结合部位，表现为持续活动的火山带和地震带， 是全球地质作用最板块边缘类型为活跃的地区。可分为三种类型：洋中脊代表的离散边界、 俯冲带代表
40、的汇聚边界和转换断层代表的转换边界。一般认为缝合带代表古板块的汇聚和 碰撞边界。 【板块离散】plate divergence 相邻板块作背向运动，使其间的水平距离不断增大，结果出 现新的洋壳的作用。现代全球大洋中脊就是典型代表。发生在陆地内部的离散作用会使大 陆裂解，如阿拉伯半岛正因红海的发育而离开非洲大陆。目前散布在大洋中的一些陆壳碎 片，如印度洋中的塞舌尔群岛、大西洋中的罗卡尔海台等都是通过离散作用从大陆裂解出 来的。它们就是潜在的地体。 【离散边界】divergent boundary 又称建设性板块边缘(constructive margin)。两个背向运动 板块之间的边界，大洋中脊
41、或洋隆是典型实例。地幔对流使两个板块作垂直于洋中脊的相 背运动，导致海底扩张作用；而上涌的地幔物质沿洋中脊的中央裂谷部位侵位，冷却后构 成新的大洋岩石圈，即形成新的洋壳。 【汇聚边界】convergent boundary 又称汇聚边缘(convergent margin)、聚合边界、破坏性板 块边缘(destructive margin)。两个相互汇聚和消亡板块间的边界，俯冲带和海沟是它最典型 的代表。一个大洋板块因俯冲到另一大洋或大陆板块之下而消亡。大洋板块的消减作用导 致以沟弧(盆)体系为代表的俯冲带形成。随着大洋板块消失殆尽，其两侧的大陆发生 碰撞，并形成造山带。活动造山带即沿活动板块
42、汇聚边界发育。 【转换边界】transform boundary 又称守恒性板块边缘。相邻板块作相对平移运动的边界。 这种边界通常由转换断层组成，以浅震源为标志。以转换断层为界的板块边界两侧,板块既 不消减也不增生,而是相互侧向滑移。美国西南的圣安德烈斯断裂就是北美与太平洋板块出 露在陆域的一段转换边界。圣安德烈斯断层侏罗纪以来累计达 560 千米的持续右行走滑， 是对温哥华以西让德富卡板块向东南扩张和加利福尼亚湾太平洋中脊向西北扩张运动的调 节。 【板块三联点】triple junction of plates 又称三向连接构造。三个板块相交时，分割三个板 块的边界交会于一点，此时所呈现的构
43、造图像被称为板块三联点。板块边界包括洋中脊、 海沟和转换断层三种类型，而三联点可由任意类型的三个边界组合而成；因此，理论上板 块三联点的组合形式可有 10 种之多。板块三联点的稳定性差异甚大，它们取决于三个板块 边界的类型及其球面运动状态。 【三联点类型】type of triple junction 按三个板块边界的构造性质所做的分类。三联点可由 生长型边界(洋中脊 R)、消亡型边界 (海沟岛弧 T)和转换型太平洋板块，可可斯板块和 纳斯卡板块三联点边界(转换断层 F)等三种边界任意组合而成，从理论上推算共有 10 种基 本类型。它们是 RRR、RRF、RRT 、RFF 、RFT 、RTT
44、等六种含洋中脊的三联点，以及 FFF、FFT、FTT、TTT 等四种无洋中脊的三联点。不同基本类型的三联点其运动方式不同， 稳定性也各异。按其构造稳定程度，可分成稳定型(仅 RRR 一种)、相对稳定型， (TTT、TTF、FFR、FFT、RTF、RRT 等六种) 和不稳定型 (FFF、RRF、TTR 等三种)三类。 一般说来，稳定型和相对稳定型的三联点比较常见。按三联点终结交汇边界端的构造性质 可分为洋中脊生长边界端、海沟岛弧消亡边界端和转换断层守恒边界端三种。图示全球洋 脊三联点情况。 全球洋脊主要三联点展布图 (据吴树仁等，1999) 1洋中脊和转换断层； 2分段伸展断裂； 3洋脊伸展方向
45、和相对速率大小； 4性质 不明板块边界 A南大西洋 RRR 型三联点结构图； B.印度洋 RRR 型三联点结构图； C.北大西洋古三 联点结构图(X 、 Y、Z 为原三个结点 )； D.东太平洋中隆 RRR 三联点结构图； E.东南太平洋中隆 RRF 型三联点结构图 【移动板块】active plate 又称活动板块。无论是目前正在运动的，或过去曾经发生过运移 的板块，都可称之为移动板块。 【静止板块】inactive plate 又称不活动板块。在当前或地质历史上没有发生过显著位移的 板块。要准确判定某一板块是静止不动的实非易事。这里所指的“静止”实际只具有相对 性，即对某一个参照系而言该板
46、块可能是静止的，而相对另一个参照点，它又可能是活动 的。 【俯冲板块】subducting plate,descending plate,underthrusting plate 两个板块相遇时，一个板 块下插到另一相对被动的板块之下，这个下插板块就是俯冲板块。在通常情况下，俯冲板 块是指由洋壳组成的大洋板块。因为洋壳由硅镁质物质构成，密度较大，相对于陆壳而言 更易下沉。 【仰冲板块】obducting plate，ascending plate 又称上冲板块(overriding plate)。洋壳板块上 冲于大陆壳或过渡型地壳之上的过程称为仰冲作用，其中仰冲的洋壳板块为仰冲板块。它 是缝合
47、带蛇绿岩构造侵位的一种方式。这说明密度大的洋壳并不限于发生俯冲，还可能出 现仰冲。洋壳的仰冲板块一般是中、小型板块。 【板块碰撞】plates collision 两板块相向运动发生俯冲消减，当其间的洋壳全部损耗以后， 陆壳因浮力不能下潜而导致碰撞。根据两侧陆壳的性质可分为弧弧碰撞，弧陆碰撞和 陆陆碰撞。千岛和日本岛弧正沿北海道南部碰撞；台湾东海岸山脉是吕宋弧与欧亚大陆 之间弧陆碰撞的产物；中国的秦岭大别山、昆仑山、喜马拉雅山等山脉都是不同地质 时期陆陆碰撞的产物。 【碰撞带】collision zone 由大陆与大陆、岛弧与岛弧，或大陆与岛弧间发生板块碰撞所形 成的带状构造带。其中包括由洋盆
48、残余物质(蛇绿岩) 形成的、代表已消亡古大洋的缝合带， 以及因强烈挤压和收缩作用而形成的造山带。如喜马拉雅碰撞造山带和新几内亚碰撞造山 带。 【海沟结构】trench structure，deepsea trench structure 海沟是平行岛弧分海沟结构布并位 于洋侧的线形深海槽，其长度超过上千千米，水深大多超过 6000 米。世界最大海深 11033 米位于马里亚纳海沟中。它在西太平洋马里亚纳群岛东侧，是太平洋板块与菲律宾海板块 的汇聚俯冲边界。太平洋板块沿海沟向西俯冲，形成双列的马利亚纳火山岛弧并伴生弧后 扩张作用，形成典型的沟弧盆系。海沟宽度小，两壁陡立，海沟内无增生杂岩。是上田
49、诚 也提出的低应力型消减带的典型代表。海沟是洋壳开始俯冲的地方，地震活动频繁，由海 沟向陆侧震源深度持续加大的倾斜地震带(贝尼奥夫带) 标示洋壳下插的轨迹。海沟在横断 面上一般成不对称的 V 字形，向陆的内侧为混杂堆积和由深海沉积、洋壳碎片等组成的增 生楔体，它在重力场上表现为强烈负异常。折射地震表明向洋的外侧为下插的洋壳(见图) 。 海沟地区的大地热流值低，反映了冷洋壳的俯冲使等温面下降。 【岛弧结构】island arc structure 大洋中呈线状分布的弧形列岛，如千岛群岛、巽他群岛等。 它们大多位于洋、陆交界部位，弧的凸面一般朝向大洋，与岛弧海沟构造海沟一起共同组 成了沟弧系。岛弧火山是洋壳从海沟下潜到一定深度后因温度升高部分熔融，熔体上升 到地表的产物。从海沟向大陆方向火山岩的岩石组合和地球化学性质呈现有规律的变化， 由拉斑系向钙碱性岩系及碱性岩系过渡,特别是 K2O 含量不可逆地递增。直接建造在洋壳 上的岛弧称洋内弧，往往只有火山内弧。建立在过渡型地壳上的成熟岛弧还发育与之平行 分布、由弧前增生楔组成的非火山外弧，如苏门答腊外侧的明打威群岛。岛弧内部各成员 及火山岩组合的
