板塊俯沖地質(zhì)學(xué)和地幔對(duì)流(已修改)
2025-08-28 02:50 本頁(yè)面
【正文】 第五節(jié) 板塊俯沖地質(zhì)學(xué) 一、板塊俯沖帶 二、溝弧體系 三、雙變質(zhì)帶 四、蛇綠巖套 五、混雜堆積巖體與增生楔狀體 俯沖地質(zhì)學(xué)研究?jī)?nèi)容： 板塊的俯沖是一系列復(fù)雜而強(qiáng)烈的地質(zhì)作用過(guò)程，導(dǎo)生許多與俯沖作用具有成生關(guān)系的重要地質(zhì)現(xiàn)象： 強(qiáng)烈地震和火山活動(dòng)、地形高差懸殊的溝－弧體系、負(fù)重力異常、變化顯著的熱流值、區(qū)域變質(zhì)作用等。 一 . 板塊俯沖帶 20世紀(jì) 30年代，日本學(xué)者 “ 和達(dá)清夫 ” 發(fā)現(xiàn)自海溝向陸側(cè)存在一個(gè)傾斜的地震帶，淺緣地震多發(fā)生在海溝的陸側(cè)斜坡向陸方向，并且震源隨深度增加。 50年代貝尼奧夫（ Benioff） ,此處是大陸地塊和大洋地塊之間的巨型斷層帶－－貝尼奧夫帶或者貝尼奧夫－和達(dá)帶 60年代后期，板塊學(xué)說(shuō)問(wèn)世后，認(rèn)為不僅是震源分布帶，而且是巖石圈板塊插入地幔中的板塊實(shí)體，代表板塊俯沖的形跡，為板塊的俯沖帶（消減帶）。 板片形態(tài)：形狀，長(zhǎng)度和傾斜角 深度和傾斜角在各地差異很大（教材 P73），深度100500km，更深則被地幔同化； 俯沖長(zhǎng)度： 俯沖速度越大，俯沖板塊越長(zhǎng) 俯沖角度： 不同地方差別極大（ 1090o），同一俯沖帶不同深度上也有變化 俯沖帶角度規(guī)律： 1） 島弧下俯沖帶較陡，大都 45度以上， 2）而陸緣山弧下比較平緩，一般不超過(guò) 30度； 3）俯沖帶傾角往往隨深度增加而變陡； 4）傾角大小與板塊俯沖速度有關(guān)，速度越大，水平分速度越大，俯沖帶傾角越??；反之，變大。 俯沖帶內(nèi)應(yīng)力分布與地震活動(dòng) ，水平距離約 80KM處，海洋巖石圈上部發(fā)生正斷層型地震。－－海洋巖石圈向下彎曲產(chǎn)生的拉張力引起。 45度正斷層型地震。 80－ 200km范圍內(nèi)，觀測(cè)到逆斷層地震。 30－ 40km范圍內(nèi)，雙層構(gòu)造；沿俯沖方向擠壓力和張力 150km的海洋巖石圈內(nèi)發(fā)生地震，俯沖方向擠壓力引起 2 1 3 4 地震活動(dòng)是板塊俯沖作用伴生的重要地質(zhì)現(xiàn)象。與板塊俯沖帶伴生的地震在 平面上 具有明顯分帶性，在 垂向上 具有分層性。 垂向 平面 淺源地震 小于 60－ 70km 海溝向陸側(cè)部位 中源地震 70－ 300km 100－ 250km的火山軸部 深源地震 300－ 700km 火山弧陸側(cè)伸向大陸方向 震源機(jī)制研究表明，主壓應(yīng)力和張應(yīng)力導(dǎo)生的地震活動(dòng)，其應(yīng)力方向總是平行于俯沖板塊的傾斜方向，也證明地震成因與巖石圈板塊俯沖作用密切相關(guān)。 活動(dòng)性呈指數(shù)減少 計(jì)算機(jī)模擬俯沖帶熱結(jié)構(gòu)（匯聚速率為 6 cmm/year）展示巖石圈俯沖板片如何逐步升溫 . 為什么巖石圈板塊能俯沖到 600－700km還能產(chǎn)生深源地震？ 巖石圈板塊向俯沖邊界運(yùn)移過(guò)程中經(jīng)歷 100多 Ma時(shí)間，變冷增厚；板塊邊緣升溫快，內(nèi)部升溫慢，仍具彈性和剛性，因此可造成深源地震； 島弧所對(duì)應(yīng)深度，如此低溫如何使得洋殼熔融？ 島弧對(duì)應(yīng)的深度洋殼俯沖板塊溫度僅 200300C，難以使洋殼熔融，但是該溫度足以使俯沖板塊中的流體分離出來(lái)，使上覆的地幔楔熔點(diǎn)降低，巖漿產(chǎn)生，上升 四種不同俯沖類型： （教材 P75） 1. 洋－洋俯沖型 ：西太平洋俯沖帶 2. 洋－陸型（無(wú)邊緣海）俯沖 ：發(fā)生于大陸之下，南美西海岸 3. 洋－陸型（帶邊緣海盆） 俯沖發(fā)生在靠近洋陸邊界的地方，溝弧盆體系，日本島弧 4. 陸－陸碰撞 ， 兩板塊接觸發(fā)生特殊形成浮出。印度與亞洲板塊碰撞，陸內(nèi)俯沖 二 .溝－弧體系 是大洋板塊向大陸板塊俯沖過(guò)程中形成的一組具有成生聯(lián)系的構(gòu)造體系。 比較典型的溝 —弧體系自洋向陸分別是 外緣隆起 弧溝間隙： 海溝 、 海溝坡折 （ 非火山弧 ， 第一弧 ， 外弧 ） 、 弧前盆地 、 火山弧 （ 第二弧 ， 內(nèi)弧 ） 弧后區(qū)： 弧間盆地 、 殘留弧 、 不活動(dòng)邊緣盆地 弧 后 區(qū) 外 緣 隆 起 海溝 弧前盆地 弧溝間隙 火山弧 （第二弧，內(nèi)?。? 海溝坡折 （非火山弧） （第一弧，外?。? 殘留弧 （第三弧） 不活動(dòng)邊緣盆地 弧間盆地 三 . 雙變質(zhì)帶 （ paired metamorphic belts ） 擠壓型板塊邊界區(qū)域變質(zhì)作用十分發(fā)育，其主要特征是發(fā)育 雙變質(zhì)帶 ：大洋板塊向大陸板塊俯沖，在板塊接觸地帶因溫度和壓力條件不同而形成的 高壓低溫 和 高溫低壓 兩種變質(zhì)帶。 兩帶關(guān)系： －－兩者之間通常被一條完全未變質(zhì)的巖帶分開(kāi)；也有直接接觸 －－形成時(shí)代大致相同（若有早晚之分，高壓帶比高溫帶稍早）； －－常成對(duì)出現(xiàn) 領(lǐng)家低壓變質(zhì)帶 三波川高壓變質(zhì)帶 高壓低溫變質(zhì)帶 （ HP,LT） 高溫低壓變質(zhì)帶 (HT,LP) 部位 海溝靠陸側(cè) 火山弧， 成因 2030km深，這里是俯沖帶淺部和兩個(gè)板塊對(duì)沖的地方，所以壓力大但溫度不高，變質(zhì)巖為藍(lán)閃石片巖。擠壓、剪切構(gòu)造發(fā)育，常與混雜堆積體和蛇綠巖套伴生，寬度較窄 火山弧下方較深部位高溫高壓環(huán)境的巖漿運(yùn)移至較淺部位，過(guò)渡為高溫低壓環(huán)境，深度 10km。使火山弧內(nèi)巖漿巖和沉積巖變質(zhì)，形成高溫低壓變質(zhì)帶。常與花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖及中酸性火山巖相伴。帶較寬，帶內(nèi)斷塊構(gòu)造發(fā)育 特征礦物 蘭閃石 ,硬玉、硬柱石、黑硬綠泥石； T:250℃ 400℃ 、 P:57kbar 紅柱石、矽線石、蘭晶石 出露 原因 抬升，或在沖斷作用下被逆推到高處；若俯沖減緩或停止，海溝地帶在均衡補(bǔ)償作用下隆升，剝蝕 島弧區(qū)隆升引起地表層強(qiáng)烈剝蝕 分布 既可以發(fā)現(xiàn)于現(xiàn)代俯沖帶，又可以在大陸內(nèi)部造山帶發(fā)現(xiàn)（古俯沖帶及古板塊邊界） 雙變質(zhì)帶形成時(shí)代： 多為中生代和早第三紀(jì)，中新世以來(lái)的尚未出露地表。 雙變質(zhì)帶分類： 據(jù)位置分為陸緣雙變質(zhì)帶（南美
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