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地壳变动(地质运动)

地壳运动即地质运动,地壳自形成以来,其结构和表面形态就在不断发生变化。岩石的变形、海陆的变迁以及千姿百态的地表形态,都是地壳变动的结果。地壳变动有时进行得很激烈、很迅速,有时进行得十分缓慢,难以被人们察觉。我们可以通过对一些自然现象的观察来证明过去所发生的地壳变动。

我们赖以生存的地球,其形状与内部构造像鸡蛋。地球的最外层叫地壳;地壳下面的部分叫地幔,由软体物质组成;地球最中心的部分叫地核。地球的平均半径为6370千米左右,地壳厚度为35千米左右,大多数破坏性地震就发生在地壳内。

地壳变动(crustalmovement)是由于地球内部原因引起的组成地球物质的机械运动。地壳运动是由内营力引起地壳结构改变、地壳内部物质变位的构造运动,它可以引起岩石圈的演变,促使大陆、洋底的增生和消亡;并形成海沟和山脉;同时还导致发生地震、火山爆发等。我国古代的学者朱熹在《朱子语类》中写到“尝见高山有螺蚌壳,或生石中,此石乃旧日之土,螺蚌即水中之物,下者变而为高,柔者却变而为刚。”

按运动方向可分为水平运动和垂直运动。水平运动指组成地壳的岩层,沿平行于地球表面方向的运动。也称造山运动或褶皱运动。该种运动常常可以形成巨大的褶皱山系,以及巨形凹陷、岛弧、海沟等。垂直运动,又称升降运动、造陆运动,它使岩层表现为隆起和相邻区的下降,可形成高原、断块山及拗陷、盆地和平原,还可引起海侵和海退,使海陆变迁。地壳运动控制着地球表面的海陆分布,影响各种地质作用的发生和发展,形成各种构造形态,改变岩层的原始状态,所以有人也把地壳运动称构造运动。按运动规律来讲,地壳运动以水平运动为主,有些升降运动是水平运动派生出来的一种现象。

地壳的变动,便规模来说,可以分为二个阶层来加以讨论。就严格的“地壳”定义语言,地壳为地球结构的外层,总厚约30~50公里左右。地壳又能分为大陆地壳比海洋地壳两套间。有关这两个单元的变动,自公元一九一二年以来曾有学者讲出“大陆漂移说”与“海底扩张学说”,以说明地壳的大规模变动。这几年於一九六七年左右,又有“板块构造学说”,讲出地壳为六大板块,以及十余的板块所组成,分别在一定的方向以每一年约二厘米左右之速度移动。在两板块相接之地带,发生碰撞或隐没有等现象,并有事一定例证说明。以上关于地壳变动的理论,已获大多数学者的赞美和,但若干地方仍欠缺完整的解释,尚待进一步的证实。

有关地壳变动的一次一阶层为旺季山运动与旺季陆运动。前者为地壳上的地向斜内深厚沈面积倒,经地壳运动而造成相当规模的山脉。此外,由于地壳的平衡关系,发生大部分陆地的升隆或沈降现象,称为旺季陆运动,也为地壳变动之另一方式。地壳变动另一表现为断层比褶皱,断层为刚层因受推压或牵引群作用而发生断裂,便规模可自数厘米而才若干公里。褶皱为刚层经推压而发生宽一正在不等之摺曲子现象。

地壳运动按运动的速度可分为两类:

①长期缓慢的构造运动。例如大陆和海洋的形成,古大陆的分裂和漂

地壳运动

移,形成山脉和盆地的造山运动,以及地球自转速率和地球扁率的长期变化等,它们经历的时间尺度以百万年计。另如冰期消失、地面冰块融化引起的地面升降,也属以万年计的缓慢运动。

②较快速的运动。这种运动以年或小时为计算单位,如地极的张德勒摆动,能引起地壳的微小变形;日、月引潮力不但造成海水涨落,也使固体地球部分形成固体潮,一昼夜地面最大可有几十厘米的起伏;较大的地震可引起地球自由振荡,它既有径向的振动,也有切向的扭转振动。 [1]

解释地壳运动和海陆分布演变的学说。大陆彼此之间以及大陆相对于大洋盆地间的大规模水平运动称大陆漂移。离极力。较轻硅铝质的大陆块漂浮在较重的黏性的硅镁层之上由于潮汐力和离极力的作用使泛大陆破裂并与硅镁层分离而向西向赤道作大规模水平漂移。并且向附近移动的活动应用。

海底扩张说(sea-floor spreading hypothesis)是海底地壳生长和运动扩张的一种学说,是对大陆漂移说的进一步发展。 它是20世纪60年代,由美国科学家H.H赫斯和RS迪茨分别提出的。

五十年代以来,随着海底科学的发展,人们利用放射性同位素测定海底岩石年龄,发现海底岩石的年龄很轻,一般不超过2亿年,相当于中生代侏罗纪(大陆最老岩石年龄在30亿年以上),而且离海岭(又叫大洋中脊)愈近,岩石年龄愈轻;离海岭愈远,岩石年龄愈老,而且在海岭两侧呈对称分布。六十年代初,一些科学家提出了海底扩张学说,认为海岭是新的大洋地壳诞生处。

地幔物质从海岭顶部的巨大开裂处涌出,凝固后形成新的大洋地壳。以后继续上升的岩浆又把原先形成的大洋地壳以每年几厘米

的速度推向两边,使海底不断更新和扩张。当扩张着的大洋地壳遇到大陆地壳时,便俯冲到大陆地壳之下的地幔中,逐渐熔化而消亡。这一过程实际上是洋壳“新陈代谢”过程,其所历时间约需2亿年。它也是海底岩石年龄的下限。

不同类型的地壳运动其成因是不同的。

以黄道面为参照物发生的地壳运动及成因

地球绕太阳公转的轨道面叫做黄道面。地壳及其组成岩石以黄道面为参照物发生的位置变化,是最大规模的地壳运动。

地壳运动

本类地壳运动分为三小类:一是,地球自转发生的地壳相对黄道面的位置变化;二是,地球公转发生的地壳相对黄道面的位置变化;三是,地轴倾角变化,发生的地壳相对黄道面的位置变化。

本类地壳运动引起昼夜、季节和气候的变化,引起太阳、月球对地球引力的变化,进而引发其他类型的地壳运动。

本类地壳运动的成因:由太阳系的起源和演化所致。

以地轴为参照物发生的地壳运动及成因

地壳及其组成岩石以地轴为参照物发生的位置变化,其规模次于第一类地壳运动,引起地极、磁极位移。相对于地轴发生的变化,即地极发生了移动。此类型地壳运动,引起地壳及地面地理坐标的变化,也引起季节和气候的变化,引起地日、地月引力平衡的变化。

本类地壳运动成因:层状地球在太阳和月球引力作用下,地球外球发生了转动而形成的。

以地理坐标为参照物发生的地壳运动及成因

地壳及其组成物质岩石以地理坐标为参照物发生的位置变化,本类地壳运动形成大规模的地壳抬升隆起和凹陷沉降,形成山脉、高原,形成平原、盆地,形成峻岭、沟谷。

本类地壳运动的动力来源主要有以下:

一、水、风的剥蚀和搬运及沉积作用

本类地质作用不仅形成规模大小不等的地壳运动,而且所形成的沉积物与沉积岩是形成山脉、高原的物质基础。

水的剥蚀与搬运及沉积作用所形成的地壳运动,降低了地壳的相对高度,剥高填洼,使地壳趋向平衡。

风的剥蚀与搬运及沉积作用,风对岩石的剥蚀及搬运与沉积作用特点:

风蚀发生在少雨干旱地区,不仅对高山高原进行剥蚀,而且对沟谷洼地也进行剥蚀。

风的搬运作用,其搬运距离远近不等,近的只是离开剥蚀原地,远的可以达上千上万公里。其沉积面积大小不等,大的可达几百万平方公里。

风的沉积,可以在陆地,可以在水域;可以在洼地与平原,可以在山脉与高原;即能形成准平原沉积,也能形成山脉沉积。

风成地势易改变和迁移。风成沉积,可形成产状为高倾角的碎屑岩,可形成沉积褶皱构造。

风的沉积可以和水的沉积同时或交替进行。

二、地球自转时产生的由两极向赤道的离心力

关于地壳物质在地球自转的离心力作用下向地球赤道方向运动的试验,地质力学已做了模拟试验予以证明。

三、在太阳和月球引力作用下,地球自西向东旋转时,地壳不同质量区块产生由东向西运动。在没有其它星球引力作用下,地壳各部分物质随地球自转做匀速圆周运动。在太阳、月球的引力作用下,由于地壳各部分组成物质的不均,产生沿纬向的差异运动,形成挤压和分离。

地壳在大区域或小面积上其组成物质是不均匀的。

在大区域上,陆地有欧亚、非洲、南北美洲、南极洲等大区块,海洋有太平洋、印度洋、大西洋和北冰洋等几大区块。这些大区块在地势、物质组成、面积大小、几何形态、地理位置、质量、构造等都不一样。在大区块内有众多的小区块。地壳上这些大小区块,受太阳、月球的引力不同,在地球自转时,它们的运动速度慢不一。由于地球自西向东旋转,地壳上这些大小块体形成自东向西的相对运动。

以地面物体为参照物发生的地壳运动及成因

以地面物体为参照物发生的地壳运动,地壳组成物质岩石相对运动距离小,属于小范围的地壳运动。除大范围的地壳运动能引起本类地壳运动外,地震、火山、塌陷、陨石撞击、生物的一些活动等等都能引起本类地壳运动。 [2]

自地球诞生以来,地壳就在不停运动,既有水平运动,也有垂直运动。地壳运动造就了地表千变万化的地貌形态,主宰着海陆的变迁。人们可用大地测量的方法证明地壳运动。例如,人们测出格林尼治和华盛顿两地距离每年缩短0.7米,像这样发展下去,1亿年之后,大西洋就会消失,欧亚大陆就会和美洲大陆相遇。化石也是地壳运动的证据。在喜马拉雅山的岩层里,找到了许多古海洋生物化石,如三叶虫、笔石、珊瑚等,说明这里曾经是汪洋大海。文化遗迹也是很好的证据。意大利波舍里城一座古庙的大理石柱离地面4~7米处,有海生贝壳动物蛀蚀的痕迹,可见该庙自建成以后曾一度下沉被海水淹没,以后又随陆地上升露出了水面。另外,火山、地震、地貌及古地磁研究等都能提供大量的地壳运动的证据。地壳运动引起的地壳变形变位,常常被保留在地壳岩层中,成为地壳运动的证据。在山区,我们经常可以看到裸露地表的岩层,它们有的是倾斜弯曲的,有的是断裂错开的,这些都是地壳运动的“足迹”,称为地质构造。形成的地貌,称为构造地貌。地球在地质时期的地壳运动,虽然不能通过直接测量得知,但在地壳中却留下了形迹。在山区岩石裸露的地方,沉积岩层常常是倾斜、弯曲的,甚至断裂错开了,这都是岩层受力发生变形的结果。在中国山东荣城沿海一带,昔日的海滩现已高出海面20~40米。福建漳州、厦门一带,昔日的海滩也已高出海面20米左右,说明这些地方的地壳在上升。我国渤海海底发现了约达7千米的海河古河道,这表明渤海及其沿岸地区为现代下降速度较大的地区。再如,美丽的雨花石产于南京雨花台,这些夹有美丽花纹的光滑的卵石,是古河床的天然遗物。雨花台大量堆积着卵石,说明这里过去曾有河流,以后地壳上升,河道废弃,才成了如今比长江水面高出很多的雨花台砾石。

当岩层受到地壳运动产生的强大挤压作用时,便会发生弯曲变形,这叫做褶皱。地壳发生褶皱隆起,常常形成山脉。世界许多高大的山脉,如喜马拉雅山、阿尔卑斯山、安第斯山等,都是褶皱山脉。它们是由地壳板块相互碰撞、挤压,在板块交界处发生大规模褶皱隆起而形成的。 褶皱有背斜和向斜两种基本形态。背斜岩层一般向上拱起,向斜岩层一般向下弯曲。在地貌上,背斜常成为山岭,向斜常成为谷地或盆地。但是,不少褶皱构造的背斜顶部因受张力,容易被侵蚀成谷地,而向斜槽部受到挤压,岩性坚硬不易被侵蚀,反而成为山岭。

地壳运动产生的强大压力或张力,超过了岩石所能承受的程度,岩体就会破裂。岩体发生破裂,并且沿断裂面两侧岩块有明显的错动、位移,这叫做断层。

断层有地垒和地堑两种基本形态。中间凸起,两侧陷落的叫地垒,相反,中间陷落,两侧相对凸起的叫地堑。

在地貌上,大的断层常常形成裂谷或陡崖,如著名的东非大裂谷(地堑)、我国华山北坡大断崖(地垒)等。断层一侧上升的岩块,常成为块状山地或高地(地垒),如我国的华

地壳运动

山、庐山、泰山;另一侧相对下沉的岩块,则常形成谷地或低地(地堑),如我国的渭河平原、汾河谷地。在断层构造地带,由于岩石破碎,易受风化侵蚀,常常发育成沟谷、河流。

了解地质构造规律,对于找矿、找水、工程建设等有很大帮助。例如,含石油、天然气的岩层,背斜是良好的储油构造;向斜构造盆地,利于储存地下水,常形成自流盆地。在工程建设方面,如隧道工程通过断层时必须采取相应的工程加固措施,以免发生崩塌;水库等大型工程选址,应避开断层带,以免诱发断层活动,产生地震、滑坡、渗漏等不良后果。 [3]


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