板块俯冲地质学和地幔对流

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1、第五节板块俯冲地质学一、板块俯冲带二、沟弧体系三、双变质带四、蛇绿岩套五、混杂堆积岩体与增生楔状体俯冲地质学研究内容：板块的俯冲是一系列复杂而强烈的地质作用过程，导生许多与俯冲作用具有成生关系的重要地质现象：强烈地震和火山活动、地形高差悬殊的沟－弧体系、负重力异常、变化显著的热流值、区域变质作用等。一.板块俯冲带20世纪30年代，日本学者“和达清夫”发现自海沟向陆侧存在一个倾斜的地震带，浅缘地震多发生在海沟的陆侧斜坡向陆方向，并且震源随深度增加。50年代贝尼奥夫（Benioff）,此处是大陆地块和大洋地块之间的巨型断层带－－贝尼奥夫带或者贝尼奥夫－和达带60年代后期，板块学说

2、问世后，认为不仅是震源分布带，而且是岩石圈板块插入地幔中的板块实体，代表板块俯冲的形迹，为板块的俯冲带（消减带）。板片形态：形状，长度和倾斜角深度和倾斜角在各地差异很大（教材P73），深度100-500km，更深则被地幔同化；俯冲长度：俯冲速度越大，俯冲板块越长俯冲角度：不同地方差别极大（10-90o），同一俯冲带不同深度上也有变化俯冲带角度规律：1）岛弧下俯冲带较陡，大都45度以上，2）而陆缘山弧下比较平缓，一般不超过30度；3）俯冲带倾角往往随深度增加而变陡；4）倾角大小与板块俯冲速度有关，速度越大，水平分速度越大，俯冲带倾角越小；反之，变大。俯冲带内应力分布与地震活动1

3、.海沟轴附近及大陆一侧，水平距离约80KM处，海洋岩石圈上部发生正断层型地震。－－海洋岩石圈向下弯曲产生的拉张力引起。2.海沟轴向大洋一侧也出现向陆倾的约45度正断层型地震。3.自海沟向大陆侧80－200km范围内，观测到逆断层地震。4.距俯冲带顶面30－40km范围内，双层构造；沿俯冲方向挤压力和张力5.深度超过150km的海洋岩石圈内发生地震，俯冲方向挤压力引起2134地震活动是板块俯冲作用伴生的重要地质现象。与板块俯冲带伴生的地震在平面上具有明显分带性，在垂向上具有分层性。垂向平面浅源地震小于60－70km海沟向陆侧部位中源地震70－300km100－250km的火山轴

4、部深源地震300－700km火山弧陆侧伸向大陆方向震源机制研究表明，主压应力和张应力导生的地震活动，其应力方向总是平行于俯冲板块的倾斜方向，也证明地震成因与岩石圈板块俯冲作用密切相关。活动性呈指数减少计算机模拟俯冲带热结构（汇聚速率为6cmm/year）展示岩石圈俯冲板片如何逐步升温.为什么岩石圈板块能俯冲到600－700km还能产生深源地震？岩石圈板块向俯冲边界运移过程中经历100多Ma时间，变冷增厚；板块边缘升温快，内部升温慢，仍具弹性和刚性，因此可造成深源地震；岛弧所对应深度，如此低温如何使得洋壳熔融？岛弧对应的深度洋壳俯冲板块温度仅200-300C，难以使洋壳熔融，但

5、是该温度足以使俯冲板块中的流体分离出来，使上覆的地幔楔熔点降低，岩浆产生，上升四种不同俯冲类型：（教材P75）1.洋－洋俯冲型：西太平洋俯冲带2.洋－陆型（无边缘海）俯冲：发生于大陆之下，南美西海岸3.洋－陆型（带边缘海盆）俯冲发生在靠近洋陆边界的地方，沟弧盆体系，日本岛弧4.陆－陆碰撞，两板块接触发生特殊形成浮出。印度与亚洲板块碰撞，陆内俯冲二.沟－弧体系是大洋板块向大陆板块俯冲过程中形成的一组具有成生联系的构造体系。比较典型的沟—弧体系自洋向陆分别是外缘隆起弧沟间隙：海沟、海沟坡折（非火山弧，第一弧，外弧）、弧前盆地、火山弧（第二弧，内弧）弧后区：弧间盆地、残留弧、不活动

6、边缘盆地弧后区外缘隆起海沟弧前盆地弧沟间隙火山弧（第二弧，内弧）海沟坡折（非火山弧）（第一弧，外弧）残留弧（第三弧）不活动边缘盆地弧间盆地三.双变质带（pairedmetamorphicbelts）挤压型板块边界区域变质作用十分发育，其主要特征是发育双变质带：大洋板块向大陆板块俯冲，在板块接触地带因温度和压力条件不同而形成的高压低温和高温低压两种变质带。两带关系：－－两者之间通常被一条完全未变质的岩带分开；也有直接接触－－形成时代大致相同（若有早晚之分，高压带比高温带稍早）；－－常成对出现领家低压变质带三波川高压变质带高压低温变质带（HP,LT）高温低压变质带(HT,LP)部

7、位海沟靠陆侧火山弧，成因20-30km深，这里是俯冲带浅部和两个板块对冲的地方，所以压力大但温度不高，变质岩为蓝闪石片岩。挤压、剪切构造发育，常与混杂堆积体和蛇绿岩套伴生，宽度较窄火山弧下方较深部位高温高压环境的岩浆运移至较浅部位，过渡为高温低压环境，深度>10km。使火山弧内岩浆岩和沉积岩变质，形成高温低压变质带。常与花岗岩、花岗闪长岩及中酸性火山岩相伴。带较宽，带内断块构造发育特征矿物兰闪石,硬玉、硬柱石、黑硬绿泥石；T:250℃-400℃、P:5-7kbar红柱石、矽线石、兰晶石出露原因抬升，或在