地殼運動

目錄

[隱藏顯現(xiàn)]

1 基本簡介

2 相關(guān)分類

3 歷史記載

4 形成原因

5 證明過程

6 地殼學(xué)說

7 形成產(chǎn)物

8 外力對地殼的改造

9 參考資料

由內(nèi)營力引起地殼結(jié)構(gòu)改變、地殼內(nèi)部物質(zhì)變位的構(gòu)造運動叫地殼運動。地球表層相對于地球本體的運動。通常所說的地殼運動，實際上是指巖石圈相對于軟流圈以下的地球內(nèi)部的運動。巖石圈下面有一層容易發(fā)生塑性變形的較軟的地層，同硬殼狀表層不相同，這就是軟流圈。軟流圈之上的硬殼狀表層包括地殼和上地幔頂部。地殼同上地幔頂部緊密結(jié)合形成巖石圈，可以在軟流圈之上運動。在地球的內(nèi)力和外力作用下地殼經(jīng)常所處的運動狀態(tài)。地球表面上存在著各種地殼運動的遺跡，如斷層、褶皺、高山、盆地、火山、島弧、洋脊、海溝等；同時，地殼還在不斷的運動中，如大陸漂移、地面上升和沉降以及地震都是這種運動的反映。

地殼運動與地球內(nèi)部物質(zhì)的運動緊密相聯(lián)，它們可以導(dǎo)致地球重力場和地磁場的改變，因而研究地殼運動將可提供地球內(nèi)部組成、結(jié)構(gòu)、狀態(tài)以及演化歷史的種種信息。測量地殼運動的形變速率，對于估計工程建筑的穩(wěn)定性、探討地震

預(yù)測等都是很重要的手段，對于反演地應(yīng)力場也是一個重要依據(jù)。對緩慢的地殼運動，可根據(jù)地質(zhì)學(xué)（地層學(xué)、古生物學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)等）、地貌學(xué)和古地磁學(xué)的考察，參考古天文學(xué)、古氣候?qū)W的資料，進行綜合分析判定。例如，大陸漂移學(xué)說是從古生物學(xué)、古氣候?qū)W找到跡象，又通過古磁極的遷移得以確立的?，F(xiàn)在根據(jù)同位素年齡的測定和巖石磁化反向的分析，可以進一步認識地殼運動的演化。對于現(xiàn)代地殼運動，一般采用重復(fù)大地測量的方法，如用重復(fù)水準測量來研究垂直運動；用三角測量或三邊測量的復(fù)測來研究水平運動；用安放在活動斷層上的蠕變計、傾斜儀和伸長儀等做定點連續(xù)觀測來監(jiān)視斷層的運動。20世紀70年代后期，進而利用空間測量技術(shù)（激光測月、人造衛(wèi)星激光測距和甚長基線干涉測量等）監(jiān)測不同板塊上相距上千公里的兩點間的相對位移（精度可達2～3厘米），用以測定板塊之間的運動。除此以外，還可以利用海岸線的變遷，驗潮站關(guān)于海水漲落的記錄等，推斷現(xiàn)代地面的升降運動。

按運動方向可分為水平運動和垂直運動。水平運動指組成地殼的巖層，沿平行于地球表面方向的運動。也稱造山運動或褶皺運動。該種運動常?？梢孕纬删薮蟮鸟薨櫳较?，以及巨形凹陷、島弧、海溝等。垂直運動，又稱升降運動、造陸運動，它使巖層表現(xiàn)為隆起和相鄰區(qū)的下降，可形成高原、斷塊山及拗陷、盆地和平原，還可引起海侵和海退，使海陸變遷。地殼運動控制著地球表面的海陸分布，影響各種地質(zhì)作用的發(fā)生和發(fā)展，形成各種構(gòu)造形態(tài)，改變巖層的原始狀態(tài)，所以有人也把地殼運動稱構(gòu)造運動。按運動規(guī)律來講，地殼運動以水平運動為主，有些升降運動是水平運動派生出來的一種現(xiàn)象。

地殼運動按運動的速度可分為兩類：1、長期緩慢的構(gòu)造運動。例如大陸和海洋的形成，古大陸的分裂和漂移，形成山脈和盆地的造山運動，以及地球自轉(zhuǎn)速率和地球扁率的長期變化等，它們經(jīng)歷的時間尺度以百萬年計。另如冰期消失、地面冰塊融化引起的地面升降，也屬以萬年計的緩慢運動。2、較快速的運動。這種運動以年或小時為計算單位，如地極的張德勒擺動，能引起地殼的微小變形；日、月引潮力不但造成海水漲落，也使固體地球部分形成固體潮，一晝夜地面最大可有幾十厘米的起伏；較大的地震可引起地球自由振蕩，它既有徑向的振動，也有切向的扭轉(zhuǎn)振動。

地球表層的大規(guī)模移動傳統(tǒng)地質(zhì)學(xué)最早發(fā)現(xiàn)了地球表層的垂直升降運動，證據(jù)是在高山上發(fā)現(xiàn)海相的沉積巖，并且有海中特有的貝類化石。這表明某些大陸地區(qū)的地殼在過去的地質(zhì)年代中曾經(jīng)是海洋。地質(zhì)學(xué)中有所謂海進和海退之說，表明局部地殼是有升降變化的。但是傳統(tǒng)地質(zhì)學(xué)否認地球表層曾有過大尺度的水平運動。20世紀60年代以后總結(jié)了一系列的地學(xué)研究成果，證明地球表層在地球的歷史中曾經(jīng)有過大規(guī)模的水平位移，各大陸的相對位置曾有過顯著的變化。最主要的證據(jù)是：1、全球地震帶勾畫出6大板塊的輪廓，證明地球表層的巖石圈不是完整的一塊。2、古地磁學(xué)的研究表明，由各大陸巖石磁性所得到的古地磁極位置不相重合，而根據(jù)各大陸不同地質(zhì)年代的巖石磁性所繪制的極移曲線，在近代趨向重合于今地磁極位置。3、大洋中脊兩側(cè)的磁異常條帶，表明海底地殼在不斷從中脊向兩側(cè)擴張，各板塊所負載的大陸巖石圈隨之發(fā)生水平漂移。

地球表層的垂直運動由于6大板塊和其他小板塊的互相鑲嵌式拼合，板塊的水平向移動必然在板塊邊界和板塊內(nèi)部產(chǎn)生次生的豎直向運動：1、板塊消減帶上海洋板塊向地幔中以一定傾角下沉；2、相鄰的大陸板塊邊緣受消減運動的影響有牽連地下沉，地震時產(chǎn)生回跳；3、大陸內(nèi)部由于橫向的推擠壓力產(chǎn)生地殼的抬升或巖石圈的加厚，地質(zhì)上產(chǎn)生巖層的褶皺，形成山脈和河谷。另外，由于地幔物質(zhì)的上涌在某些地區(qū)的巖石圈中可能產(chǎn)生拉伸的張應(yīng)力，形成張性的裂谷或斷陷盆地。從地殼均衡的方面說，地球表層的豎直向運動從根本上還受著地球重力的制約。

地殼運動使沉積巖層發(fā)生彎曲，產(chǎn)生裂縫、斷裂，并留下永久形跡，這樣就形成了地質(zhì)構(gòu)造。所謂地質(zhì)構(gòu)造就是地殼運動引起的巖層變形和變位的形跡（結(jié)果）。地殼運動是形成地質(zhì)構(gòu)造的原因，地質(zhì)構(gòu)造則是地殼運動的結(jié)果。我們知道地殼內(nèi)部是一個炙熱的流動的狀態(tài)。而地殼的結(jié)構(gòu)不是平均的。有的地方堅固，有的地方薄弱。流動在地殼中的物質(zhì)還有巨大的壓力，當他們在地殼中遇到相對薄弱的地方，由于高溫高壓的巖漿就會從這些薄弱的地方涌出，涌出后冷卻形成火成巖。這些新的巖石不斷的積壓周圍的巖石和地層，不斷的把他們象兩邊推開。這樣就造成了地殼的緩慢運動。比較典型的有大洋中脊，以及印度板塊和亞歐板塊的碰撞。 自地球誕生以來，地殼就在不停運動，既有水平運動，也有垂直運動。地殼運動造就了地表千變?nèi)f化的地貌形態(tài)，主宰著海陸的變遷。人們可用大地測量的方法證明地殼運動。例如，人們測出格林尼治和華盛頓兩地距離每年縮短0.7米，像這樣發(fā)展下去，1億年之后，大西洋就會消失，歐亞大陸就會和美洲大陸相遇?；彩堑貧み\動的證據(jù)。在喜馬拉雅山的巖層里，找到了許多古海洋生物化石，如三葉蟲、筆石、珊瑚等，說明這里曾經(jīng)是汪洋大海。文化遺跡也是很好的證據(jù)。意大利波舍里城一座古廟的大理石柱離地面4～7米處，有海生貝殼動物蛀蝕的痕跡，可見該廟自建成以后曾一度下沉被海水淹沒，以后又隨陸地上升露出了水面。另外，火山、地震、地貌及古地磁研究等都能提供大量的地殼運動的證據(jù)。地殼運動引起的地殼變形變位，常常被保留在地殼巖層中，成為地殼運動的證據(jù)。在山區(qū)，我們經(jīng)?？梢钥吹铰懵兜乇淼膸r層，它們有的是傾斜彎曲的，有的是斷裂錯開的，這些都是地殼運動的“足跡”，稱為地質(zhì)構(gòu)造。形成的地貌，稱為構(gòu)造地貌。地球在地質(zhì)時期的地殼運動，雖然不能通過直接測量得知，但在地殼中卻留下了形跡。在山區(qū)巖石裸露的地方，沉積巖層常常是傾斜、彎曲的，甚至斷裂錯開了，這都是巖層受力發(fā)生變形的結(jié)果。在中國山東榮城沿海一帶，昔日的海灘現(xiàn)已高出海面20～40米。福建漳州、廈門一帶，昔日的海灘也已高出海面20米左右，說明這些地方的地殼在上升。我國渤海海底發(fā)現(xiàn)了約達7千米的海河古河道，這表明渤海及其沿岸地區(qū)為現(xiàn)代下降速度較大的地區(qū)。再如，美麗的雨花石產(chǎn)于南京雨花臺，這些夾有美麗花紋的光滑的卵石，是古河床的天然遺物。雨花臺大量堆積著卵石，說明這里過去曾有河流，以后地殼上升，河道廢棄，才成了如今比長江水面高出很多的雨花臺礫石。

(一)褶皺當巖層受到地殼運動產(chǎn)生的強大擠壓作用時，便會發(fā)生彎曲變形，這叫做褶皺。地殼發(fā)生褶皺隆起，常常形成山脈。世界許多高大的山脈，如喜馬拉雅山、阿爾卑斯山、安第斯山等，都是褶皺山脈。它們是由地殼板塊相互碰撞、擠壓，在板塊交界處發(fā)生大規(guī)模褶皺隆起而形成的。褶皺有背斜和向斜兩種基本形態(tài)。背斜巖層一般向上拱起，向斜巖層一般向下彎曲。在地貌上，背斜常成為山嶺，向斜常成為谷地或盆地。但是，不少褶皺構(gòu)造的背斜頂部因受張力，容易被侵蝕成谷地，而向斜槽部受到擠壓，巖性堅硬不易被侵蝕，反而成為山嶺。

(二)斷層殼運動產(chǎn)生的強大壓力或張力，超過了巖石所能承受的程度，巖體就會破裂。巖體發(fā)生破裂，并且沿斷裂面兩側(cè)巖塊有明顯的錯動、位移，這叫做斷層。在地貌上，大的斷層常常形成裂谷或陡崖，如著名的東非大裂谷、我國華山北坡大斷崖等。斷層一側(cè)上升的巖塊，常成為塊狀山地或高地，如中國的華山、廬山、泰山；另一側(cè)相對下沉的巖塊，則常形成谷地或低地，如我國的渭河平原、汾河谷地。在斷層構(gòu)造地帶，由于巖石破碎，易受風(fēng)化侵蝕，常常發(fā)育成溝谷、河流。了解地質(zhì)構(gòu)造規(guī)律，對于找礦、找水、工程建設(shè)等有很大幫助。例如，含石油、天然氣的巖層，背斜是良好的儲油構(gòu)造；向斜構(gòu)造盆地，利于儲存地下水，常形成自流盆地。在工程建設(shè)方面，如隧道工程通過斷層時必須采取相應(yīng)的工程加固措施，以免發(fā)生崩塌；水庫等大型工程選址，應(yīng)避開斷層帶，以免誘發(fā)斷層活動，產(chǎn)生地震、滑坡、滲漏等不良后果。

（一）收縮說：核心思想：地球最初是熔融體，逐漸冷卻。冷卻是從外表開始的。地殼最先冷卻形成，而后地球內(nèi)部逐漸冷卻收縮后，體積變小，這時地殼就顯得過大而發(fā)生褶皺。（如同干蘋果一樣，外皮皺）。存在問題：按這種理論，地殼上的褶皺分布應(yīng)是隨機的，但實事上褶皺的分布有一定的規(guī)律。尤其是放射性元素的發(fā)現(xiàn)，說明地球并非由熱變冷卻。否定了收縮論的觀點。

（二）膨脹說核心思想：地球曾有很高溫的時期，同時在地殼下部有一個膨脹層，由于膨脹層受熱膨脹，使地殼裂開，解釋了一些深大斷裂、洋脊、裂谷的成因。存在問題：無法解釋大規(guī)模擠壓褶皺，逆掩斷層的形成。而且膨脹性應(yīng)具有宇宙性，其它星球尚無發(fā)現(xiàn)。

（三）脈動說核心思想：由于地球內(nèi)部冷熱交替，導(dǎo)致地殼周期性的振蕩運動（脈動）受熱隆起，冷卻地區(qū)坳陷。存在問題：忽視了水平運動。同時沒有冷、熱交替的證據(jù)。

（四）地球自轉(zhuǎn)速度變化說李四光提出：地球自轉(zhuǎn)速度的變化導(dǎo)是致地殼運動的重要原因。核心思想：地質(zhì)構(gòu)造可分為走向東西向的緯向構(gòu)造帶。走向南北向的經(jīng)向構(gòu)造帶。當?shù)厍蜃赞D(zhuǎn)加快時，由于離心力作用，地殼物質(zhì)向赤道集中，相當于受到南北向的擠壓，形成緯（東西向）構(gòu)造帶。相反地球自轉(zhuǎn)減慢時，地殼物質(zhì)從赤道向兩極擴散，形成經(jīng)向（南北向）構(gòu)造帶。

（五）地幔對流說板塊構(gòu)造理論所暢導(dǎo)的，最早由英國的霍爾姆斯提出。核心思想：地幔物質(zhì)熱對流，帶動馱在其上的巖石圈水平運動。存在問題：地幔物質(zhì)能否熱對流。對流的范圍和規(guī)模有多大。簡而言之，這些觀點只分析到了部分情況并沒能分析到全部。以上這些觀點長期共存正說明了一個問題，那就是人類沒有找到真正的造山運動和海底擴張的原因。如果找到了，就不可能有多個相互矛盾的理論共存。

（六）大陸漂移說德國氣象學(xué)家魏格納(1880～1930)在1912年系統(tǒng)提出的一種大地構(gòu)造假說。他認為古生代后期全球只有一個龐大的聯(lián)合古陸，稱“泛大陸”。中生代由于潮汐摩擦和從兩極向赤道方向的擠壓力，泛大陸開始分裂，較輕的花崗巖質(zhì)大陸在較重的玄武巖質(zhì)地幔上漂移，逐漸形成今日的海陸格局。他認為地球上的山脈也是大陸漂移的產(chǎn)物，科迪勒拉山和安第斯山是美洲大陸向西漂移滑動時，受到太平洋玄武質(zhì)基底的阻擋，被擠壓而形成的褶皺山脈；亞洲東緣的島弧群，是大陸向西漂移過程中留下的殘塊；格陵蘭的南端、佛羅里達、火地島等弧形彎曲，都是向西滑動摩擦脫落的結(jié)果；東西向的阿爾卑斯山和喜馬拉雅等各大山脈，是大陸從兩極向赤道擠壓的結(jié)果。魏格納根據(jù)當時掌握的資料，從地質(zhì)、地形、古生物、古氣候和大地測量等方面，詳細論證了大陸漂移說。這個假說當時引起了地質(zhì)學(xué)界和地球物理學(xué)界的重視。但是對于大陸漂移的機制和規(guī)律，則有很多學(xué)者表示懷疑。20世紀50年代以來，古地磁學(xué)的研究表明，地質(zhì)歷史時期磁極的移動，只有用大陸漂移說才能得到合理的解釋。因此大陸漂移說又獲得了新生。

（七）板塊構(gòu)造學(xué)說1912年德國學(xué)者魏格納提出了“大陸漂移假說”，1961年和1962年，美國的迪茨和赫茨提出了“海底擴張說”。在此基礎(chǔ)上，1968年法國地質(zhì)學(xué)家勒皮順等人首創(chuàng)“板塊構(gòu)造學(xué)說”，現(xiàn)已成為最流行的地球科學(xué)新理論。板塊構(gòu)造學(xué)說將全球的巖石圈劃分為六大板塊：亞歐板塊、非洲板塊、美洲板塊、太平洋板塊、印度洋板塊和南極洲板塊，除六大板塊外還有些小板塊。大陸內(nèi)部也可以劃出一些次一級的板塊。板塊之間，分別以海峽或海溝、造山帶為界。一般說來，板塊內(nèi)部地殼比較穩(wěn)定；板塊與板塊交界處是地殼比較活動的地帶，其活動性主要表現(xiàn)為地震、火山、張裂、錯動、巖漿上升、地殼俯沖等。世界上的火山、地震活動，幾乎都分布在板塊的分界線附近。板塊學(xué)說認為地殼是有生有滅的。由于海底擴張，大洋底部不斷更新，大陸則只是隨著海底的擴張而移動。板塊在相對移動的過程中，或向兩邊張裂，或彼此碰撞，從而形成了地球表面的基本面貌。如3億年前，歐、非兩洲和南、北美洲相連，以后出現(xiàn)大西洋海嶺，新的洋殼不斷形成并以它為中軸向兩邊擴張，才使上述各洲分開。而在近7000萬年以來，由于印度板塊不斷北移，與亞歐板塊相撞，產(chǎn)生喜馬拉雅山脈。東非大裂谷則正處于非洲大陸開始張裂，處于產(chǎn)生新洋殼的雛型期。紅海亞丁灣則是兩側(cè)地殼張裂擴張的結(jié)果，處于大洋殼的幼年期。現(xiàn)在的地中海，則是代表大洋發(fā)展的終了期，它是廣闊的古地中海經(jīng)過長期演化后殘留下來的海洋。關(guān)于板塊的驅(qū)動力問題，有人認為是地幔對流，也有人認為是地幔中的“熱點”和“熱柱”把巖石圈拱起，而使其在重力作用下向下滑動推擠板塊運動，還有其他的一些主張，目前尚無統(tǒng)一的認識。大陸漂移──海底擴張──板塊構(gòu)造，這是人類對地殼運動認識過程不斷深化發(fā)展的三部曲。

地殼無時不在運動，但一般而言地殼運動速度緩慢，不易為人感覺。特別情況下，地殼運動可表現(xiàn)快速而激烈，那就是地震活動，并常常引發(fā)山崩、地陷、海嘯。地殼運動按運動方向可分為升降(垂直)運動和水平運動。升降運動是相鄰地塊或同一塊塊不同部分作差異性上升或下降，使得某些地區(qū)成為高地或山嶺，另一些地區(qū)成為盆地或凹陷。我國喜馬拉雅山上埋藏著大量新生代早期的海洋生物化石，表明在幾千萬年前這里還是一片汪洋大海。深海鉆探發(fā)現(xiàn)，印度洋底有白堊紀的煤層，說明1億多年前這里還是大陸邊緣上的沼澤。世界上許多地區(qū)近期都表現(xiàn)為升降運動。例如，大不列顛群島、原蘇聯(lián)的北冰洋地帶、南美西部沿海地區(qū)，以及北美東部哈得遜灣的拉布拉多半島等地區(qū)均為上升區(qū)。地中海、英吉列海峽、墨西哥灣等為下降地區(qū)。我國的青藏高原、云貴高原以上升為主。華北平原、松遼平原等地則以下降為主。水平運動是指地殼塊體在水平方向上移動，相鄰地塊或相互分離拉開，或相向靠攏擠壓，或呈剪切錯動。在剪切錯動中相鄰地塊既不拉開，也不靠攏?，F(xiàn)代水平運動最典型的例子就是美國加里福尼亞的圣安德列斯斷層帶。幾年前，美國使用軌道衛(wèi)星和激光束新技術(shù)來測定斷層兩盤的位移，數(shù)據(jù)表明，該斷層自中新世以后，水平運動距離已達260千米。

由于地殼運動，使巖石原有的空間位置和形態(tài)發(fā)生改變(沉積巖、火山巖等巖層在其形成之初，基本上是水平產(chǎn)出的，而且在一定范圍內(nèi)是連續(xù)的)。巖層由水產(chǎn)變?yōu)閮A斜或彎曲，連續(xù)的巖層被斷開或錯動，完整的巖體被破碎等，這種原生的形態(tài)和位置的改變，稱為構(gòu)造變形，變形的產(chǎn)物稱為地質(zhì)構(gòu)造。最常見的地質(zhì)構(gòu)造為褶皺和斷層。巖層的彎曲稱為褶皺，褶皺的基本類型是背斜與向斜。背斜在形態(tài)上是向上拱的彎曲，中心部分為老地層，兩翼巖層依次漸新。向斜是中部向下彎曲，中心部分為新地層，兩翼巖層依次漸老。褶皺中，背斜與向斜常常是并存相依的。當然，背斜的上拱，向斜的下凹，并不一定與地形的高低一致，背斜可以形成山，也可以是低地；向斜可以是低地，但也可以構(gòu)成山嶺。巖石在受力作用后，當應(yīng)力超過巖石的強度極限時，巖石就要發(fā)生破裂，沿破裂面兩側(cè)巖塊發(fā)生顯著相對位移的斷裂構(gòu)造稱為斷層。

斷層的規(guī)模大小不等，大者沿走向延伸可達上千千米，向下可切穿地殼，常由計多斷層組成，稱為斷裂帶。小者位移僅幾厘米。被錯開的兩部分巖石沿之滑動的破裂面叫做斷層面，斷層面可成水平的、傾斜的或直立的，以傾斜的最多。斷層面兩側(cè)相對移動的巖塊稱為斷盤。斷層面是傾斜面時，斷層面以上的斷塊叫上盤，斷層面以下的斷塊叫下盤。斷盤沿斷裂面相對錯開的距離叫斷距。上盤相對下降，下盤相對上升的斷層為正斷層；上盤相對而言上升，下盤相對而言下降的斷層為逆斷層；兩盤沿斷層面走向相對水平移動的斷層為平移斷層。

外力地質(zhì)作用指的是風(fēng)化作用、剝蝕作用、搬運作用、沉積作用和固結(jié)成巖作用等。1、風(fēng)化作用是指在地表或接近地表的環(huán)境下，由于氣溫、空氣、水及生物等作用，使地殼中的巖石、礦物在原地遭受分解和破壞的地質(zhì)作用。風(fēng)化作用使地表巖石變得松軟或破碎。2、剝蝕作用是指地表的巖石和礦物，由于風(fēng)化作用，可以使他們分解、破碎，在流水或風(fēng)的作用下，將他們遠離原地的作用。剝蝕作用在地表十分常見，它塑造了地表千姿百態(tài)的地貌形態(tài)，如風(fēng)蝕作用可以形成蘑菇石，流水剝蝕作用可以形成溝、谷等。3、由松散的沉積物變?yōu)楣探Y(jié)的沉積巖的過程稱為成巖作用。各種沉積物最初都是松散的，在漫長的地質(zhì)時期中，沉積物逐漸堆積，較新的沉積物覆蓋在較老的沉積物之上，沉積物逐漸加厚，早期沉積物深埋在下，由于上面的沉積物的壓力，下部沉積物逐漸被壓實；同時由于孔隙水的溶解和沉淀作用，使顆?；ハ嗄z結(jié)在一起；而且部分顆粒發(fā)生重結(jié)晶。最后，松散的沉積物固結(jié)成為巖石。沉積物經(jīng)過成巖作用形成的巖石稱為沉積巖。

1、http://www.chinahhsl.com/keyanjiazhi/ShowArticle.asp?ArticleID=622
2、http://www.bjkp.gov.cn/kxbl/wzjg/gdnr/3/k0858-05.htm3
3、http://www.lrn.cn/science/geoknowledge/200705/t20070531_63568.htm