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大地构造理论是关于地壳构造的发生、发展规律和地壳运动等问题的理论。虽然目前所有学说都不能全面解释各种问题，但是新的大地构造学说的不断出现，有力地促进了大地构造理论的发展，其中板块构造学说是目前影响最大的一种。 地槽-地台学说 地槽-地台学说是传统的大地构造学说。从19世纪末至20世纪中期，一直占据着统治地位。地壳可以分为大陆型地壳和大洋型地壳两类，地槽-地台学说主要是根据大陆型地壳构造建立起来的。地壳各个地方的运动方式和地质作用有很大差异，根据不同的地壳构造性质及其发展历史，可以将地壳划分为相对活动的地槽区和相对稳定的地台区以及介于两者之间的过渡区。 1.地槽 在地球表面，有规律地分布着许多长条形的山脉，如阿尔卑斯山、喜马拉雅山、科迪勒拉山、安第斯山等，它们所在的地区都曾经是地壳上的活动地带。这些地带升降幅度大、速度快，构造变动特别强烈，岩浆活动十分频繁，变质作用异常显著。这种地壳上狭长的相对活动的凹陷地带称为地槽。 地槽的发展过程要经历两个大的阶段。第一阶段是以强烈下降为主的阶段，地壳下降幅度很大，速度很快，海水面积不断扩大，本地区接受了从邻区搬运而来的大量沉积物。第二阶段是以强烈上升为主的阶段，又称回返阶段，由于地壳上升，海水面积不断缩小。由于地槽的强烈回返，巨厚的岩层遭受挤压，因而岩层产生了剧烈的褶皱带，并逐渐失去活动性而趋于稳定。从地槽下降经回返、褶皱隆起成为褶皱带，这样一个完整的构造发育过程称为一个构造旋回，大约要经历几千万年至1亿余年。 2.地台 地槽旋回结束变成褶皱带，由活动逐渐变得相对稳定。这种地壳上相对稳定的构造单元称为地台。但地台不是静止的，地台上仍然进行着升降运动和其他地质活动，只是它的升降运动幅度较小，速度较慢，其他地质活动也不如地槽强烈。 3.过渡区 地槽与地台之间，相当于地槽回返后所形成的前缘拗陷带，具有地槽和地台的过渡性质，称为过渡区。过渡区常以褶皱为主，形成褶皱带。例如，我国天山是古生代末期形成前缘拗陷，并填充了这些时代的岩层，其中含有重要的煤层和石油。 近一个世纪内，许多学者发展了地槽－地台理论。我国地质学家黄汲青1945年提出的多旋回说认为，地槽向地台的转化一般都经历了由量变到质变的多旋回发展过程，即一个褶皱带的形成往往是经历了多次造山运动。我国地质学家陈国达1959年提出了地台活化与地注说，认为活动的地槽区转化为地台区只是达到相对稳定，并不是地壳发展的最终形式和阶段，它还可以活化（或称回春）而转化为新型活动区地洼。1974年，我国地质学家张文佑提出了断块构造说，认为岩石圈被断裂分割成大小不等、深浅不一和发展历史不同的断裂块体，由此构成岩石圈的多层、多级和多次发展的断块构造。在大地构造运动作用下，地壳断块的性质向着固结硬化的方向发展，即由褶块转化为拗块和台块，但有时也可有相反方向的发展。 地质力学学说 地质力学是我国地质学家李四光于20世纪20年代逐步创立和发展起来的，它是一门运用力学观点研究地壳构造体系和地壳运动规律的学科。李四光通过分析地壳中岩石力学性质和地应力分布状况，建立了地质构造的三个基本概念，即结构要素、地块形态和构造体系。其中构造体系是地质力学研究的核心。通过研究各种类型的主要构造体系在大陆上和大洋底的分布规律，可以认识地壳区域运动方向和地壳整体运动的大方向，并由此推论地壳运动的力源。地质力学应用力学原理研究地壳运动问题，为地壳运动研究开辟了一个新的途径，在我国的地质实践工作中得到了应用，为我国的找矿、水文地质研究和寻找地下热水等工作作出了巨大贡献。例如，我国东部的大庆、胜利、大港油田的发现，都有地质力学的功劳。 发生在地壳各种岩层和岩体中的构造形迹都不是孤立存在的，每项构造形迹都有和它相伴而生的一群构造形迹。这些构造形迹之间是有联系的，分布是有规律的。这样一些具有成生联系的构造形迹群往往集聚成带，称为构造带。在构造带之间又往往夹有一些构造形迹相对微弱的地块或岩块。如果它们大体上是同一时期经过一次运动，或者按同一方式经过几次运动产生的，就可以把它们看做是一个统一的整体，称为构造体系。由此可知，构造体系是许多不同形态、不同性质、不同等级和不同序次，但是都有成生联系的各项结构要素组成的构造带，以及它们之间所夹的岩块组合而成的总体。简言之，构造体系是具有成生联系的各种结构面与岩块或地块的总体。 野外的构造体系有很多，可以把它们大致划分为三种类型： 第一种是纬向构造体系，又称东西向复杂构造带，由若干东西走向的条带状构造带组成，在大陆上往往表现为横亘东西的山岭，反映了南北向的挤压作用。 第二种是经向构造体系，又称南北向构造带，规模不等，性质也不尽相同，可以是压性的，也可以是张性的。我国最显著的南北向构造带是出现在四川西部和云南中部的川滇南北向构造带，即地理上所称谓的横断山脉。地球上其他地区的南北向构造带著名的有南、北美洲西部边缘地带的科迪勒拉山、落基山和安第斯山等，东非和欧洲莱茵河流域的断裂带，非洲东部的东非大裂谷。 第三种是扭动构造体系，它是由于地壳组成的不均一性，使经向或纬向两个基本方向的作用力发生变化，导致局部地区的地壳发生扭动的结果。扭动构造体系根据作用力方式的不同，可分为直线扭动（简称直扭）和曲线扭动（简称旋扭）两种形式，有人将它们分别称为扭动构造体系和旋扭构造体系。根据形态特征，扭动构造体系又分为多字形构造、“山”字形构造、棋盘格式构造和“入”字形构造，旋扭构造体系又分为帚状构造、涡轮状构造、莲花状（环状）构造、“S”形和反“S”形构造和“歹”字形构造等。 岩石在不同方式和强度的构造力作用下，产生了各种构造形迹。从这些构造形迹的性质及其展布规律来追索地壳运动的方式和方向是可靠的。纬向构造带发育于一定的纬度上，持续或断续延伸环绕全球，都是挤压性的，经历过长期多次的运动，这反映了沿着经向（南北向）有一股反复作用力的存在，而且有迹象表明，中纬度（N35°左右）受挤压特别强烈。另外，北半球和南半球几乎全部的“山”字形构造的弧顶都朝向赤道。这些现象表明，地壳运动的一个主要趋向，是沿着经向自两极向赤道方向推动的水平力。南北向的挤压带和张裂带及受经向构造制约的弧顶皆朝西的“山”字形构造表明，地壳运动的另一个主要方向，是沿着纬向自西向东运动。较大的旋扭构造体系是呈东西带状分布在低纬地带，它们的旋轴都是垂直的，表明这种构造体系是地壳上层水平旋扭运动的产物。其他类型的扭动构造体系，反映了地壳某些部分的水平运动及其不平衡性。 综上所述，可以看出地壳运动的方式和方向是有规律可循的，不是经向的水平运动，就是纬向的水平运动。经向的水平运动导致地壳上层物质有从高纬向低纬推动的趋势，形成东西向构造带；纬向的水平运动则导致地壳上层物质有由东向西推动的趋势，形成南北向构造带；相邻大陆相对扭动，就产生了巨大的旋扭构造或其他扭动构造；整体上看，地壳运动的主要方式是水平运动。 关于地壳运动的起源，地质力学将其归纳为地球自转速度的变化。地球不是一个理想的刚体，当其自转速度变快时，它的扁度就要变大，以适应惯性离心力的加大。地壳自高纬度向低纬度推挤，这种运动方向与地壳表面大规模纬向构造带的存在、中纬度挤压特别强烈、“山”字形构造弧顶朝向赤道所反映的运动方向相吻合。当地球自转速度加快时，必然产生一种与自转方向相反的惯性力，它使地壳上层与下层粘得不甚牢固的部分跟不上速度加快步伐而掉队，以致产生相对向西的滑动。例如，美洲大陆相对于欧非大陆落后了，在它们之间形成了大西洋。美洲大陆西缘遇到太平洋底的阻挡，形成南北向的巨大挤压带，伴生的“山”字形构造弧顶也是向西凸出。 引起地球自转速度变化的原因很多，而重力及在重力控制下的惯性离心力的水平分力，是制约地球自转速度变化的一对重要矛盾。当地球物质在重力作用下向地球内部集中时，地球的转动惯量减小，地球自转加速，此时，在水平分力推动下的地壳运动就发生了。由于地壳岩层水平扭错产生摩擦，地壳深部岩浆活动以及喷出，又导致了地球转动惯量的加大，加上日月潮汐等天体作用的微弱影响，这几个因素就对地球自转起到像自动刹车的作用，使地球自转速度又逐渐慢下来。随之，因重力作用，密度较大的物质又逐渐向地球内部集中，使地球质量又趋于集中，便又孕育着新的转速加快的因素，为下一次新的更深刻、更复杂、更高级的运动创造了条件。关于地球自转变化成因的这一解释，形成了地球自动调节自转速度的理论，称为“大陆车阀”假说，为研究地壳运动开辟了新的途径。 板块构造学说 板块构造学说是20世纪初期以来逐渐创立和发展起来的一种大地构造学说，是一个全新的地壳运动模式。这种学说可以很好地解释许多地质现象，日益受到更多人的赞同，迅速发展成为在大地构造理论中占统治地位的学说，被称为“新全球构造理论”。美国地质学家图佐·威尔逊（Tuzo Wilson）将板块构造学说的创立称为是一场“地质革命”，许多学者把这一学说与哥白尼的日心说和达尔文的进化论相媲美。板块构造理论的形成，经历了大陆漂移、海底扩张和板块构造三个发展阶段。时至今日，已成为一种较为成熟的大地构造理论。 大陆漂移学说由德国气象学家和地球物理学家魏格纳（A.L.Wegener）于1912年提出。早在19世纪后期，就有人通过观察地图，发现世界大洋东西两岸的岸线走向具有惊人的相似性。如果把各块大陆做一定距离的移动和一定角度的旋转，就可以把地球上的大陆全部拼合在一起，构成一块完整的陆地。在19世纪和20世纪的转换时期，奥地利地质学家休斯（Eduard Suess）完成了这种拼合工作，他把地球上的陆地重新组合成为一个单一的巨大陆块，称为冈瓦纳古陆。魏格纳发现这种现象后，产生了一个大胆的假设：地球上的陆地曾经有一个时期是完整统一的联合古陆，后来经过长时期漂移，形成了现在的分布格局。为了证明这一设想，他寻找并发现了大西洋两侧多得惊人的化石、岩石和地质构造方面的接近亲缘的证据。于是，魏格纳于1912年提出了“大陆漂移”的理论假说。 人们对海洋长期的考察发现，海底是起伏不平的。在大洋的中部，有一条纵贯大洋的海岭，被称为大洋中脊。在海岭的两侧，地形近于对称地分布，至大洋的边缘，分布着巨大的海沟。进一步的研究表明，大洋地壳的年龄较轻，并且有从大洋中脊向两侧逐渐增大的分布规律；海岭处的热流值（单位面积和单位时间内向外扩散的热量值）明显高于海底的平均热流值，是地热异常带；海岭两侧的大洋地壳对称分布着与海岭平行的正异常和负异常相间排列的地磁异常条带。为了解释这些现象，与魏格纳的大陆漂移说相联系，美国地质学家赫斯（H.H.hess）和迪茨（Dietz）创立了海底扩张说。该学说认为（见图1）：大洋地壳是由大洋中脊溢出的岩浆冷聚而形成的，岩浆的不断涌出和新洋壳的不断生成，使原已形成的洋壳受到向外的推挤，从而导致洋壳自大洋中脊向两侧的扩张；当洋壳扩张至大陆边缘时，由于其密度比陆壳大而伸入陆壳之下，潜入地幔并因熔融而消失，从而使洋壳不断得到更新；海底扩张的驱动力是地幔物质的热力对流，大洋中脊是对流圈的上升处，海沟是对流圈的下降处，大洋地壳浮于地幔软流层之上运动；海底扩张引起了大陆漂移，大陆不是独立于洋壳之上主动地漂移，而是上覆于洋壳之上，在洋壳的驮带下随洋壳一起在软流层之间移动。
图1 海底扩张示意图 随着新的地球科学研究成果的不断涌现和积累，1968-1969年，美国地质学家摩根（J.Morgan）、勒皮雄（X.Le Pichon）和英国地质学家麦肯齐（D.P.Mckenzie）创立了板块构造学说。1968年，勒皮雄将全球岩石划分为六大板块，即太平洋板块、亚欧板块、美洲板块、印度洋板块、非洲板块和南极板块。它们是全球最基本的板块，决定了全球板块的基本特点。后来，又有人对地壳板块的划分作了进一步的研究，出现了多种方案，其中目前较为流行的是12块板块的划分方案（见图2）。关于板块运动的驱动力问题，最占优势的答案是热力对流作用，即采用了赫斯海底扩张说的解释。
图2 全球地壳板块分布图 |
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