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地壳构造运动

2011-02-08  修一切

地壳构造运动

地壳并不是静止不动和永久不变的。在漫长的地球历史中,沧海桑田的巨变时有发生。大陆漂移、板块运动、火山爆发、地震等等都是地壳运动的表现形式。地壳还受到大气圈、水圈、生物圈的影响和侵蚀,形成各种不同形态和特征的地壳表面。

1.2.1地壳运动

地壳运动指在地球内部动力作用下地壳变形或变位的过程,又称地壳变动或构造运动。广义的地壳运动指地壳内部物质所有机械的、物理的和化学的运动,除地壳的变形、变位外,还包括岩浆活动和变质作用。地壳运动的基本形式为水平运动和垂直运动。

水平运动:水平运动是指地壳物质大致沿大地水准球面切线方向的运动,常表现为地壳岩层的水平移动,形成巨大的褶皱和断裂构造,造成大陆漂移和海底扩张,水平运动又称为造山运动。现代水平运动最典型的例子就是美国加里福尼亚的圣安德列斯断层带。几年前,美国使用轨道卫星和激光束新技术来测定断层两盘的位移,数据表明,该断层自中新世以后,水平运动距离已达260千米。

垂直运动:是指地壳物质大致沿大地水准球面法线方向的运动,常表现为大规模的隆起和拗陷,并引起地势高低的变化和海水的进退,垂直运动又称为升降运动或造陆运动。我国喜马拉雅山上埋藏着大量新生代早期的海洋生物化石,表明在几千万年前这里还是一片汪洋大海。深海钻探发现,印度洋底有白垩纪的煤层,说明1亿多年前这里还是大陆边缘上的沼泽。近期世界上如大不列颠群岛、原苏联的北冰洋地带、南美西部沿海地区,以及北美东部哈得逊湾的拉布拉多半岛等地区均表现为上升区。地中海、英吉列海峡、墨西哥湾等为下降地区。我国的青藏高原、云贵高原以上升为主。华北平原、松辽平原等地则以下降为主。

从地壳的某一地区或其演化的某一阶段看,可以是以水平运动为主,也可以是以垂直运动为主,但从全球规模和地壳发展的整个历史看,无论是大陆壳还是大洋壳,有越来越多的证据说明,水平或近于水平的运动是主导的,垂直运动是由水平运动派生出来的。地壳运动在时间上多表现为活跃期和宁静期的交替出现,在空间上多表现为相对活动区与相对宁静区的相间分布;活动区多呈条带状出现,宁静区多呈块状出现。地壳无时不在运动,但一般而言地壳运动速度缓慢,不易为人感觉。特别情况下,地壳运动可表现为快速而激烈,那就是地震活动、火山喷发等,并常常引发山崩、地陷、海啸。

1.2.2地壳运动与板块构造:

长期以来,科学家们一直在探索有关地壳运动的奥秘,并且对地壳运动的机制提出了几种不同的理论。目前比较盛行的是板块构造学。板块构造学说是20世纪60年代后期形成的一种全球构造理论。这个学说认为,地球的岩石圈不是整体一块,而是被一些断裂构造带,如海岭、海沟等分割成许多单元,叫做板块。全球岩石圈分为六大板块,每个大板块又可以划分为若干小板块。这些板块漂浮在“软流层”之上,处于不断运动之中。一般说来,板块的内部,地壳比较稳定,两个板块之间的交界处,是地壳比较活动的地带,火山和地震也多集中分布在这一地带。

 板块相对移动而发生的彼此碰撞或张裂,形成了地球表面的基本面貌。在板块张裂的地区,常形成裂谷或海洋。如东非大裂谷、大西洋就是这样形成的。在板块相撞挤压的地区,常形成山脉。当大洋板块和大陆板块相撞时,大洋板块因位置较低,俯冲到大陆板块之下,这里往往形成海沟;大陆板块受挤上拱,隆起成岛弧和海岸山脉。在两个大陆板块相碰撞处,则形成巨大的山脉。喜马拉雅山脉就是亚欧板块和印度洋板块碰撞产生的。地球上海陆的形成和分布,陆地上大规模的山系、高原和平原的地貌格局,都是地壳板块运动的结果。

1.2.3地质构造

由于地壳运动,使岩石原有的空间位置和形态发生改变。岩层由水产变为倾斜或弯曲,连续的岩层被断开或错动,完整的岩体被破碎等,这种原生的形态和位置的改变,称为构造变形,变形的产物称为地质构造。最常见的地质构造为褶皱和断裂。

褶皱:岩层的弯曲称为褶皱,褶皱的基本类型是背斜与向斜。背斜在形态上是向上拱的弯曲,中心部分为老地层,两翼岩层依次渐新。向斜是中部向下弯曲,中心部分为新地层,两翼岩层依次渐老。褶皱中,背斜与向斜常常是并存相依的。当然,背斜的上拱,向斜的下凹,并不一定与地形的高低一致,背斜可以形成山,也可以是低地;向斜可以是低地,但也可以构成山岭。

断裂:岩石在受力作用后,当应力超过岩石的强度极限时,岩石就要发生破裂,沿破裂面两侧岩块发生显著相对位移的断裂构造称为断层。断层的规模大小不等,大者沿走向延伸可达上千千米,向下可切穿地壳,由许多断层组成时,称为断裂带。小者位移仅几厘米。被错开的两部分岩石沿之滑动的破裂面叫做断层面,断层面可成水平的、倾斜的或

直立的,以倾斜的最多。断层面两侧相对移动的岩块称为断盘。断层面以上的断块叫上盘,断层面以下的断块叫下盘。断盘沿断裂面相对错开的距离叫断距。上盘相对下降,下盘相对

上升的断层为正断层;上盘相对而言上升,下盘相对而言下降的断层为逆断层;两盘沿断层面走向相对水平移动的断层为平移断层。

1.2.4地质构造与构造地貌

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。当岩层受到地壳运动产生的强大挤压作用时,便会使地壳发生褶皱隆起,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。

大的断层常常形成裂谷或陡崖,如著名的东非大裂谷、我国华山北坡大断崖等。断层一侧上升的岩块,常成为块状山地或高地,如我国的华山、庐山、泰山;另一侧相对下沉的岩块,则常形成谷地或低地,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,对于地质找矿、采矿、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。

1.2.5地壳运动对地表形态的影响

地壳表面千姿百态的地表形态,都是地壳变动的结果。引起地壳及其表面形态不断发生变化的作用,就是地质作用。地质作用按其能量来源,可分为内力作用和外力作用。

内力作用:内力作用的能量来自地球本身,主要是地球内部的热能,它表现为地壳运动、岩浆活动、变质作用等。外力作用的能量来自地球外部,主要是太阳能。

外力作用:内力作用形成地表形态的“粗毛坯”,外力作用则不断地把“粗毛坯”进行再塑造,使地表形态更加丰富多彩。外力作用的表现形式有风化、侵蚀、搬运、沉积和固结成岩作用等。地表岩石在风化作用下不断发生崩解破碎和化学破坏。风化作用的结果使坚硬的岩石变成松散的碎屑状风化物。风化物残留在地表形成风化壳。在风化作用基础上,流水、风、冰川和生物等外力对地表进行侵蚀破坏作用。风化侵蚀的产物,经过外力搬运作用离开原来的位置,随着流速降低、风力减小或冰川融化等,这些物质又在地表沉积下来。在侵蚀—沉积过程中,形成各种各样的侵蚀、堆积地貌。

   a.流水作用:流水的作用强大而普遍。流水侵蚀使地面变得崎岖。坡面水流冲刷地面,并且下切形成沟谷;水流汇集,使沟谷不断发育,沟谷加宽加深。瀑布、峡谷就是河流侵蚀作用的强烈表现。我国的黄土高原,由于黄土岩性疏松,再加上地表植被多遭破坏,流水侵蚀严重,造成千沟万壑的地表形态。

流水在搬运途中,由于流速降低,所携带的物质便沉积起来。山区河流流出山口,大量碎石和泥沙在山前堆积,形成山麓冲积扇;河流中下游地区,泥沙淤积则形成宽广的冲积平原和河口三角洲。

b.风力作用:在干旱地区,风扬起沙石,吹蚀地表,形成风蚀沟谷、风蚀洼地等。地表沙尘和碎屑被风力侵蚀搬走,常形成大片的戈壁和裸岩荒漠。风在搬运途中,当风力减小或气流受阻,便导致风沙堆积,形成沙丘、沙垄等风积地貌。它们成为沙漠地区基本的地表形态。一些颗粒细小的粉沙尘土,被风挟带到更远的地方才沉落,因而在沙漠的外缘常形成黄土堆积,如我国的黄土高原。

地质作用引起的地壳物质的循环运动,不断改变着地球的表面形态。内力作用使地表隆起或拗陷,形成高山或盆地;外力作用则把高山削低,把盆地填平。在内外力共同作用下,形成了地球上高低起伏的地表形态,并且由此分异产生了各种不同的自然环境特征。例如,在海陆两大地貌单元的基础上,全球便有了海洋环境和陆地环境的分化;陆地表面从高山、高原、平原、盆地的分布格局,到阴坡、阳坡的差异,又在不同的尺度上引起地理环境进一步分化,从而使陆地环境更加丰富多彩。

地表形态就是在内外力相互作用下不断地发展、变化着。地质作用有些进行得很迅速,很激烈,如地震、火山喷发、山崩、泥石流等,可以在瞬间发生,使地面产生剧变,并往往造成自然灾害。有些则进行得十分缓慢,不易被人们觉察,但年长日久,却会使地表形态发生更为显著的变化。在漫长的地质时期,许多大山被夷平了,许多大海被填平了。今天地球上最雄伟高大的喜马拉雅山脉和“世界屋脊”青藏高原,在几千万年前还是一片汪洋大海。

1.2.6人类活动对地表形态的影响

地球上各种不同的地表形态对人类活动具有很大的影响,而人类活动则可以在一定程度上改变地表形态和地貌过程,从而克服不利地形条件,以达到趋利避害的目的。例如,平整田地、修筑梯田,可使土地利于耕作,减少地表侵蚀,防止水土流失;修建海塘可起到抵御海浪侵蚀,保护海岸的作用;填海造陆、开山筑路、挖河修渠、建造水库、植树绿化等活动,都不断地塑造着新的地表形态,对人类产生着明显效益。

但是,人类不合理的活动对地表形态的改变也常会产生消极有害的作用。例如,人类不合理的土地利用,破坏自然植被,促使地表加速侵蚀,加重水土流失,从而加速河床、湖泊和水库的泥沙淤积,并使沿岸港口发生淤塞;在山区还可能诱发滑坡和泥石流等灾害。我国黄土高原地表侵蚀强烈;水土流失严重,就与几千年来人类活动对自然植被的破坏有密切关系。再如,在干旱和半干旱区,不合理的垦殖和过度放牧,会造成土地荒漠化。据估计,非洲的撒哈拉沙漠在过去数十年间吞没了大约65万Km2宜农宜牧土地。因此,人类必须很好地认识自然,了解其发展变化的规律,使地表形态的改变向着有利于人类的方向发展。

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