大地构造学说

更新时间:2022-07-27 15:17

大地构造学说是关于地壳构造发生、发展、分布规律形成机制和地壳运动的各种学说。主要关注地球表面山脉的形成和演化,在二十世纪六十年代之前流行的是地槽地台学说,在二十世纪七十年代之后流行的板块构造学说

现象描述

在地球的表面,不仅大陆地区出现有大量连绵不断的山脉(例如喜马拉雅山、安第斯山),在海底也有连绵不断的山脉(洋中脊)。大地构造学说就是关于山脉形成和演化规律的各种学说,它们主要关注地壳构造发生、发展、分布规律形成机制和地壳运动。在二十世纪六十年代之前流行的是地槽地台学说,在二十世纪七十年代之后流行的板块构造学说

产生机理

尽管对地球上地壳形成和演化有多种学说,但基本上可以归结为固定论和活动论两种。固定论以地槽地台说为代表,认为大陆岩石圈的水平位置保持不变,只是局部地区出现线状乃至带状的下降(地槽)或者隆升(地台)。板块构造学说由大陆漂移、海底扩张和板块俯冲三个部分组成,三者“三位一体”相互联动,认为:(1)大陆岩石圈的水平位置随时间而变化,在地质历史上出现过超大陆;(2)海底扩张不仅产生新的地壳,而且推动大洋岩石圈俯冲;(3)大洋岩石圈由于其地壳岩石在下地壳深度发生榴辉岩化而密度增加,结果在大陆边缘可以俯冲进入地幔。

研究历史

板块构造学说在二十世纪六十年代建立之时,认为大陆岩石圈由于其上部地壳岩石密度低于大洋地壳,因此不能俯冲到地幔深度。但是,变质岩石学家于二十世纪八十年代在地壳变质岩中发现柯石英,在九十年代初又发现金刚石,证明大陆地壳能够俯冲到80-120公里的地幔深度。这个认识成为发展板块构造理论的第一个里程碑。这样大洋板块俯冲形成增生造山带,大陆板块俯冲形成碰撞造山带。

无论是增生造山带还是碰撞带,它们在形成之时都经历了岩石圈加厚,形成造山带的根部,这样造山带岩石圈就厚于其两侧的非造山带岩石圈。这种加厚的岩石圈处于重力不稳定状态,在一定的时间之后发生去根作用,其拆沉原因可以是地幔侧向对流或者重力牵引。一旦加厚的造山带岩石圈发生减薄,岩石圈/软流圈边界升高,下伏的软流圈地幔就会上涌,将软流圈的高热量传导给给上覆业已减薄的岩石圈,引起高温低压巴肯式变质作用乃至部分熔融,产生麻粒岩-混合岩-花岗岩组合乃至变质核杂岩侵位。类似的过程也发生在洋中脊之下软流圈地幔的降压熔融过程中,引起麻粒岩相变质和大洋核杂岩侵位。前者发生在汇聚板块边缘,后者发生在离散板块边缘,两者都出现在岩石圈伸展构造体制下,结果就是形成裂熔造山带。由于传统的板块构造学说是针对汇聚板块边缘的挤压构造作用,这种伸展体制下的板块构造作用成为发展板块构造理论的又一个里程碑。

其它假说

就岩石圈结构构造的演化还有均衡说、放射性旋回说、对流说、振荡说、波动说、膨胀说、脉动说、重力分异说等。我国地处欧亚大陆东部,各种构造运动类型很多,在二十世纪出现过不同的大地构造学说,比较有影响的如地质力学多旋回说、断块构造说、地洼说、波浪状镶嵌构造说、重力构造说等。不过,这些假说都可以概括到板块构造学说的框架内。

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