走进地球科学ppt课件.ppt
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1、走进地球科学地球的研究历史(地质学史),长江大学地球科学学院,胡明毅教授(博士生导师),个人简介,胡明毅,1965.10。享受湖北省政府津贴专家。1986、1989年分别毕业于中国地质大学(武汉)获地质学学士和石油地质学硕士学位;2003年毕业于中国地质大学(北京)矿产普查与勘探专业获博士学位。1996年晋升副教授,2002年晋升教授。现任长江大学地球科学学院学术委员会主任,石油天然气学报编委,湖北省学位论文评审专家、湖北省科技进步奖励评审专家。,地球上常见的地质现象,一、地质学发展简史二、槽台学说概述三、板块构造概论四、中国石油工业的转移,课程提纲,地质学的发展经历了三个主要的阶段,古代地质
2、思想的萌芽(18世纪前),地质学的创立和发展阶段(18世纪-20世纪),现代地质发展阶段(20世纪-至今),古代地质思想的萌芽(18世纪前),人类从一开始出现,就逐渐产生了朴素的地质思想,从远古时代起,人类就逐渐学会了有选择地利用岩石。中国、印度、巴比伦、埃及和希腊等古代文明国家,早在公元前几百年或上千年以前就开始学会辨认铜、金、银和铁等元素的矿石。,古希腊学者毕达哥拉斯,亚里士多德都曾对火山喷发,地震等的形成进行了观察和研究,并根据岩石中的贝壳化石等得出海陆变迁的概念。,6世纪-12世纪的欧洲(封建时代)是教会严酷统治的时期,地质思想的发展处于停滞时期。,14-16世纪的欧洲(“文艺复兴”时
3、代)是具有进步思想的学者向黑暗的宗教思想挑战和进行激烈论战的时代。波兰天文学家哥白尼在临终前提出了“日心说”,他的学说的继承者和补充者意大利学者布鲁诺(15481600,52岁)提出“星的世界是无穷的,宇宙中包含无穷的世界,它们时刻处在形成和破坏的运动中”的论点,被认为是大逆不道,被宗教裁判处极刑,活活烧死。意大利学者利奥那多达芬奇根据海相贝壳化石推测海陆的变迁。,总之,地质学的发展是随着人们对太阳系,特别是地球的认识而逐渐发展起来的。,地质学的创立与发展阶段(18世纪-20世纪),十八世纪的欧洲出现了产业革命,对煤和金属矿产的需求逐渐增加。矿物学地层古生物学和地质制图学岩石学、构造地质学 到
4、十八世纪末十九世纪初,地质学的几个主要分科已基本形成。,地质学创立时期,学术思想论战对地质学的发展起到了一定的推动作用。,“水成论”,“火成论”,“水成论”(Neptunism)创始人:德国弗莱堡矿业学院矿物学教授 A.G.魏尔纳(Werner,17501817),主要观点:组成地壳的所有岩石都是从原始海 洋物质中结晶、沉淀形成的,否认 地壳运动的存在(化学沉淀而非物 理沉淀)。,“火成论”(plutonism)创始人:英国学者 J.郝屯(Hutton,1726 1797),主要观点:花岗岩、玄武岩和其它类似的岩石 都是“火成的”,即由地球内部熔融 体的结晶形成。,“均变论”,“灾变论”,灾变
5、论 创始人:法国古生物学家 G.居维叶(1769-1832)主要观点:地球的发展曾经历过多次周期性的灾变,每次灾变都彻底改变了地表的形态和导致所有生物的灭绝。否认地球的自然发展过程,并把其演变历史归之为一系列不可知的突发事件。,均变论 创始人:英国地质学家 C.莱伊尔(Lyell,18131895)主要观点:认为解释地球的历史和各种现象,用不着求助于上帝和灾变,在漫长的地质年代中,许多看来是微小的自然力风、河浪、潮汐、火山和地震等地质作用,长期进行就足以使地壳面貌发生巨大变化。地质学上的均变论是与达尔文的进化论思想一致的。,“灾变论”与“均变论”之争,最终以均变论的胜利和灾变论的失败而告终。,
6、C.莱伊尔的地质学原理的问世,标志着进化论思想在地质学中的胜利,并促进了地质学的发展。恩格斯誉之为“破天荒第一次把理性带进地质学中来,因此他以地球缓慢的变化的渐进作用代替了由造物主一时兴起所引发的突然革命。”(引自自然辩证法),新灾变论的崛起,二十世纪七十年代,由于学科之间的互相渗透,交叉和各种测试手段的更新,新的灾变论应运而生。,主要证据:距今约65百万年前(白垩纪末)恐龙的灭绝与小天体撞击地球有关。全世界范围内白垩纪/第三纪交界线附近铱元素含量普遍增高。主要观点:在宇宙和地球演化中,有一系列灾变文件,所谓灾变,是指突然的剧变,其特点是时间短、能量大、突发性。,与居维叶的旧“灾变论”的主要区
7、别:一是强调地球以外的因素;二是完全抛弃了神创观点;新灾变论的研究集中于三个方面:生物的绝灭;地球内事件及其生物绝灭效应;球外事件及其生物绝灭效应。,近代地质学的发展(20世纪-至今),自19世纪中叶以来,为了满足能源工业对矿产资源、能源的需要,欧洲各国大力开展地质调查,并先后成立了国家地质机构。,一、地质学发展简史二、槽台学说概述三、板块构造概论四、中国石油工业的转移,课程提纲,槽-台学说,划分依据:根据地质作用的强烈程度,以及地壳构造的特征,将大陆划分为两类一级构造单元,即地槽和地台。地槽是指大陆地壳上相对活动的地带;地台是指相对稳定的地区。,地槽(Geosycline)的概念,1958年
8、,美国地质学家J.霍尔(Hall)最初提出;1973年,J.D.丹纳(Dana)正式引用了地槽这个名词;概念:地壳上地质作用强烈,地壳构造复杂的活动地区;特征:外形上是狭长的(长几千KM,宽数百KM);升降运动幅度大,速度快,差异升降明显,具有一定方向性;下降带可形成几km、甚至上万米厚的地层呈带状分布;褶皱、断裂、岩浆活动、变质作用强烈。,地槽(Geosycline)的演化,分为两个阶段:(一)以剧烈沉降为主,使地槽成为狭长的沉降带,但由于下降的速度和幅度不同,将地槽又划分为一些拗陷和隆起;拗陷地区和整个地槽强烈沉降的同时,接受了巨厚的沉积;(二)地壳上升占优势,地槽总体呈差异性的升降和隆起
9、。一般情况下,前期的拗陷单位这时往往转变为隆起,而前期隆起单位反而转变为拗陷,该阶段又称为“回返阶段”。在上升过程中岩层发生了强烈的褶皱和断裂,伴有规模巨大的岩浆侵入和喷出,最后形成狭长的隆起带,或称褶皱带。,地槽(Geosycline)的演化,地槽向地台的转化:地槽经过褶皱回返之后就丧失了活动性,称之为“硬化”或“固结”,逐渐转变为地台;现代地槽的位置:发育于大陆边缘上和靠近大洋方向岛弧的周围以及某些小洋盆内。这些地方都 呈较宽的线状槽地,正在接受较多的沉积,构造活动也比较强烈,处于地槽发育的初期阶段。,地台(Platform)的概念,概念:地壳上相对稳定的地质构造单元;上部覆盖着未经构造变
10、动强烈改造的沉积盖层,构造比较简单。地台一般都是经历地槽发展阶段后形成的,原先地槽阶段形成的地质构造,经过改造后成为地台的基础,叫褶皱基底(或结晶基底),形成“两层构造”,即“盖层+褶皱基底”;特征:外形上呈圆块状,或不规则状,升降运动幅度较小,速度较慢,不同区域两者差异不显著;盖层沉积厚度不大,沉积岩的岩相也较稳定,盖层构造活动微弱,岩浆活动一般不剧烈,变质作用也较弱;,地台与地槽发展的主要区别:地台内部的拗陷单位和隆起单位在其发展过程中基本保持不变,这样在地台上就可以分出长期以上升为主的地区和长期以下降为主的地区;有些地区自地槽上升回返之后,就长期稳定地上升,因此,上面没有沉积盖层,结晶基
11、底直接出露,该构造单位叫“地盾”。,地槽和地台的历史概念:地槽:地质历史中,通常把活动期结束于下古生代末的地槽称之为加里东地槽;结束语上古生代末的地槽称之为海西地槽;结束于中新生代-新生代的地槽称之为阿尔卑斯地槽;地台:通常把发育在前寒武纪形成的褶皱基底之上的地台称之为古地台;基底褶皱属于寒武纪后形成的统称为青年地台;青年地台活动性稍强。,地壳发展的周期和规律,地球表面的山脉与盆地对持,No basin,No oil,根据盆地构造成因,可分三种类型盆地:拉张型沉积盆地:位于太行山以东的,如松辽、渤海湾和珠江口盆地。挤压型沉积盆地:位于贺兰山、六盘山以西的盆地,如塔里木、准噶尔、柴达木盆地。过渡
12、型盆地:介于上述两类盆地之间的盆地,如四川和鄂尔多斯盆地。,陆相沉积盆地结构特征,是在陆壳上形成的,它们分布在西太平洋岛弧后面,与西太平洋俯冲带有一定的联系;大型断陷盆地(如渤海湾盆地)与莫霍面呈倒影关系;大多数断陷盆地均有基性火山岩活动,热流值和地温梯度均较高。,中国东部中新生代陆相盆地特征:,陆相沉积盆地结构特征,渤海湾盆地,陆相沉积盆地结构特征,中国东部中新生代陆相盆地特征,西湖凹陷北部93QY3大剖面:S20、S30、S35层序界面下削上超现象;下断上坳双层结构,陆相沉积盆地结构特征,中国中部的过渡型沉积盆地的基底坚硬,是中国陆块上最稳定的一部分,盆地结构表现为东西不对称的特点,盆地西
13、缘多发育逆冲断裂带,如四川盆地西缘龙门山逆冲断裂。,Stratigraphic framework cross-section of Ordos basin(T3-J2),陆相沉积盆地结构特征,中国西部挤压型盆地结构受控于印度洋板块和西伯利亚板块的相互作用,盆地往往呈不对称状,发育了明显的中新生代山前拗陷无明显岩浆活动,盆地边界受逆冲断层控制,盆地局部构造多呈线状或雁列式排列。,一、地质学发展简史二、槽台学说概述三、板块构造概论四、中国石油工业的转移,课程提纲,观察世界地图,会发现大西洋两岸的轮廓竟是如此相互对应,特别是巴西东端的直角突出部分,与非洲西岸呈直角凹进的几内亚湾非常吻合。远隔重洋的
14、大西洋两岸,许多生物之间存在着亲缘关系,保存在地层中的古生物化石存在相似性。在大洋两岸的大陆对应位置上的地质构造可以相互拼接。,现 象,研究后的观点,大约在两亿年前,地球上现有的大陆曾彼此相连,为一个统一的超级大陆,称为冈瓦纳大陆。当时大西洋尚未出现,北美东岸紧挨在非洲撒哈拉大沙漠的西缘。我国西藏的南缘,却是一片汪洋大海。印度次大陆远在相距万里以外的大洋彼岸,它与南极洲紧紧相连。,以后,这块超级大陆开始四分五裂,美洲相对于欧洲和非洲向西漂移。而印度次大陆脱离南极洲向北漂移。板块构造说是在大陆漂移和海底扩张学说的基础上引伸发展而形成的.,板块构造说的基本论点,1、地球外部的岩石圈并非完整的一块,
15、它被构造活动带分割成许多块体,称为板块。2、岩石圈板块漂浮在软流圈之上,不断地生长、移动、消亡。3、板块边界是地球表面最活动的地带,绝大多数地 震、火山分布于活动带上,而板块内部则是相对稳 定的地区。4、板块运动是形成地表各种构造形变的根本原因。,大陆漂移说海底扩张说板块构造说,第一节 大陆漂移说,大陆漂移理论的历史渊源魏格纳的大陆漂移说大陆漂移的证据,近代自然科学最初阶段,形而上学的地球观占据统治地位,认为地球自古以来毫无变化,地球的面貌从来就是这样存在着的。16世纪荷兰麦卡托绘制了第一张世界地图,大西洋两岸的海岸线形状相互吻合。17世纪英国哲学家培根指出这种海岸线的吻合不是偶然的,但未作任
16、何解释。,一、大陆漂移理论的历史渊源,1858年法国地理学家斯奈德在他写的地球形成及其奥秘书中根据大西洋两边的古生物极其亲缘关系,推测大西洋是因大陆漂移形成的。,相隔的两个大陆的古气候、地层构造、岩相等的相似性、连续性现象,促进了大陆漂移思想的发展。例如北半球没有石炭二叠纪冰川遗迹,但在南半球的南美阿根廷、非洲南部、澳洲南部,以及印度的许多地方冰川遗迹普遍存在,说明南半球陆地曾聚合在一起,只是后来漂移开来的。,二、魏格纳的大陆漂移说,魏格纳(A.L.Wegener1880-1930)生于柏林,在德汉堡和因斯布鲁克大学学习,为了考察高空气象,1906年乘座气球52小时,创世界记录。1910年他因
17、为身体不适躺着休息,看着墙上的世界地图时,被大西洋两岸的相似性吸引,感到南美东海岸与非洲西海岸一凸一凹互相对应。于此,产生了大陆漂移的想法。1911年他偶然在一些文献中看到一种古生物分布情况的比较,认为“南美与非洲有过陆地连接”的论述。这使他振奋,并且促成他从气象学的研究转移到海陆的起源上。开始深入研究,发展了他的大陆漂移思想。,1912年在德国法兰克福地质学院,他作了题为“大陆与海洋的起源”的讲演,提出了大陆漂移的假设。1914年他应征参加第一次世界大战,但仍思考大陆漂移问题,受重伤后获准长假,他利用这个机会广泛收集资料。1915年出版了海陆起源一书,这是地质学史上划时代的著作,从而诞生了全
18、面系统的大陆漂移说,是大陆漂移学说的创立者。,魏格纳认为大陆由较轻的刚性的硅铝层组成,它漂浮在较重的粘性的硅镁质洋底之上,硅铝层原曾覆盖过地球的整个表面,随后由于皱缩使其面积减小而厚度增大,到古生代末期和中生代初期演变成一整块联合古陆(即泛大陆),相应的海域只有一个,即泛大洋。,中生代开始,特别是侏罗纪时,这个大陆裂开、解体,并发生水平移动,于是形成今天的各大洲和各大洋。大西洋和印度洋是在大陆解体、漂移过程中的产物,原来的泛大洋缩小为今日之太平洋。,他指出大陆漂移的方向主要有两种趋势,一是自地球两极向赤道的离极移动 如两亿多年前聚集在南极的南半球诸大陆向北四散漂移,并在非洲、印度和欧亚大陆之间
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