地壳及其运动

1、第三章 地壳及其运动地壳的作用：（1）地壳（及岩石圈）上部的沉积岩石圈是组成自然地理环境的重要组成部分之一；（2）地壳是地球内部圈层结构的最外层，它与大气圈、水圈、生物圈等地球外部圈层的联系最为紧密。 （3）地壳运动使地球内部物质和能量参与地壳外部形态的塑造；（4）刚性的地壳，可抑制岩浆不致大量无规则地涌出地表，对自然地理环境起着调节和保护作用。 第一节 地壳的物质组成l 1、元素组成地壳的物质基础l 1、地壳的元素组成和结构1.1 元素组成l 化学元素在地壳中平均含量称克拉克值，亦称元素丰度。其中O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg等8种主要元素占98以上，其他元素共占1%2。l 地壳

2、元素丰度与地球元素丰度、生物元素丰度有很大的差别。有害元素的相对富集构成了有害环境与环境污染，而某些元素不足也会造成危害。ll 1.2 地壳的结构和类型l （1）地壳的结构l 地壳可以分为上下两层:l 花岗岩-硅铝层l 玄武岩-硅镁层地壳可以划分为大陆型和大洋型两种基本类型。l 陆壳一般形成双层结构，厚度大；洋壳一般只有硅镁层而没有硅铝层，厚度较小。 l 地壳在垂直和水平方向物质分配的这种不均匀性，导致地壳经常进行物质的重新分配和调整，是引起地壳运动的因素之一。lll 2、矿物构成岩石或地壳的基本单元矿物的表面形态、物理和化学性质可作为鉴定矿物的依据。ll 2.1 矿物的形态l (1) 晶质矿

3、物与非晶质矿物l (2) 矿物的晶形l 按形态基本上可以分为两大类型单形和聚形l (3) 结晶习性l （4）晶体或晶粒的集合体 A、粒状集合体B、片状、鳞片状、纤维状、针状、放射状集合体C、 致密块状体D、 晶簇E、 杏仁体和晶腺F、 结核和鲕状体G、 豆状、肾状、钟乳状和葡萄状体H、 鲕状、豆状、钟乳状和葡萄状集合体I、 被膜J、 土状体K、 假化石2.2 矿物的物理性质矿物的物理性质主要包括矿物的光学性质和力学性质。矿物光学性质包括颜色、条痕、透明度、光泽。矿物力学性质含硬度、解理、断口、延展性、脆性等。l 颜色条痕光泽透明度硬度解理断口比重l 其它性质:磁 性,导电性,发光性2.3 矿物

4、的化学性质l 2.3.1 矿物的化学类型 矿物按其化学类型可分为单质和化合物两类l 2.3.2 胶体矿物l 2.3.3 矿物的类质同象和同质多象 l （1）同质多象：是指化学成分相同的物质，在不同的物理化学条件下结晶成具有不同结构晶体的性质。（2）同象异质：是指矿物的结构相同，而化学成分不同ll 2.4 矿物分类和常见矿物 l （1）矿物的分类 l 自然元素矿物 l 硫化物及其类似化合物 l 卤化物 l 氧化物和氢氧化物 含氧盐 l （2）主要造岩矿物l 硅酸盐类矿物占75%，氧化物类占17% 最常见的造岩矿物：长石、石英（3）常见矿物 3.岩石l 3.1 岩石概述 l （1）岩石是矿物的集合

5、体l 2） 分类按成因，岩石可以分岩浆岩(火成岩)、沉积岩(水成岩)和变质岩三类。l 地表分布面积:沉积岩占陆地面积的75，岩浆岩和变质岩合占25。l 重量:沉积岩仅占地壳重量的5，变质岩占6，岩浆岩占89。l 3.2 岩浆岩（火成岩）l 岩浆：来自于上地幔软流圈及地壳局部地段的高温熔融物质，l 岩浆活动：由于温度、压力的变化使岩浆沿岩石圈破裂带上升而侵入到地壳中或沿裂隙喷出地面的运动即岩浆活动l 侵入岩,喷出岩l 3.3 沉积岩沉积作用：是地球表层地貌发育与生命过程的产物，是沉积物包括沉积于陆地或海洋中岩矿碎屑、胶体和有机物在相宜环境条件下堆积、发生理化作用及生物作用后固结成岩石的过程。沉积

6、岩：沉积作用形成的岩石。3.4 变质岩变质作用：由地球内力作用引起的岩石性质的变化过程总称为。变质岩：由变质作用形成的岩石，就是变质岩。变质作用的因素：温度、压力和化学因素。4、矿石和矿产资源4.1矿石l 矿床l 矿体l 矿石,矿石品位l 内生矿床、外生矿床和变质矿床l 4.2 矿产资源l 1）概念：是指赋存在地壳中的，具有开采经济价值或潜在经济价值的有用岩石、矿物和元素的聚集体。l 2）矿产资源的特点：l 数量的有限性；l 分布的不均衡性；l 赋存状态的复杂性。l 3）矿产资源的合理利用l 建立合理的经济模式：经济、环境和社会协调发展的模式l 提高矿产资源的利用率；l 积极寻找新的矿源；l

7、开发替代资源。第二节 地壳运动与地质构造1、地壳运动概述地壳运动：是指地球内部动力作用所引起的地壳结构改变和地壳内部物质变位的机械运动。又称构造运动。1.1 地壳运动的特点1.2 地壳运动类型l （1）依据不同的参照系来衡量，分为“绝对”运动与相对运动。l （2）按地壳运动的向量来说，可以分为以下水平运动，垂直运动和旋扭运动三种地壳运动。l （3）按地壳运动的时间来说，可以分为（古）构造运动、新构造运动、 现代构造运动。 水平运动即地壳岩层或部分地壳岩层在水平方向上发生位移。又称造山运动。 垂直运动即地壳岩层或部分地壳岩层在垂直方向上发生位移，有上升或沉降。又称造陆运动。 旋扭运动:既有水平运

8、动又有垂直运动的结合1.3 地壳运动的动力与驱动机制（1）原生的地壳水平运动，动力来自旋转地球内部的热地幔对流。（2）水平运动与垂直运动又都能派生出局部的垂直运动与水平运动1.4 地壳运动的确定(1)沉积岩相分析(2)岩层厚度分析(3)岩层的接触关系分析(4)构造变形分析岩石地层的接触关系分为五种是整合接触。假整合接触，又称平行不整合接触不整合接触，又称角度不整合接触侵入接触。侵入体的沉积接触1.5 火山和地震火山构造破火山口构造火山通道构造断裂构造火山锥我国的火山群 大同火山群大屯火山群五大连池火山群腾冲火山群卡尔达西火山群世界火山群环太平洋火山带地中海火山带大西洋海底隆起带东非火山带地震

9、震源,震中.震源深度,震中距,震域,等震线,震源距l 震级及烈度l 震级是表示地震能量大小的量度l 地震烈度是指地面及房屋建筑物遭受地震破坏的程度。 l （4）地震的类型l 构造地震l 构造地震活动频繁、延续时间长、影响范围广，破坏性强，世界上90左右的地震属于构造地震火山地震l 陷落地震诱发地震按震源深度可分为：浅源地震（0-70公里）、中源地震（70-300公里）、深源地震（深度300公里以上）按地震发生的地表结构形态分为海洋地震和大陆地震.l （5）地震的成因 l 断层说l 相变说l 岩浆冲击说板块构造说l （6）地震的空间分布规律。l 环太平洋地震带l 欧亚地震带l 洋脊地震带大陆裂谷

10、系地震带我国是一个多地震的国家之一，地理位置恰好处于欧亚地震带和环太平洋地震带中间，l 台湾省地震l 郯城庐江地震带l 华北地震带l 南北地震带l 喜马拉雅一滇西地震带 天山地震带和祁连山地震带l 如何应对地质灾害？l 1)加强监测和预报；l 2)加强对地震和火山的科学研究；l 3)进行科学的规划和建设；l 4)进行地质灾害预防应急知识的普及和教育。2、地质构造l 2.1 岩层的成层构造l （1）岩层产状包括下列要素，即走向、倾向、倾角与岩层的厚度。l （2）不同产状的岩层l 水平岩层l 直立岩层面l 倾斜岩层l 倒转岩层l 2、地质构造l 地质构造概念:由于地壳运动而使岩层发生变位和变形，变

11、位变形岩层的产状构成种种图象即为地质构造。l 地质构造通常分水平岩层构造、单斜岩层构造、褶曲（褶皱）构造与断裂构造。l （1） 水平（岩层）构造以厚层坚硬的岩石层作为顶盖或次级平台的台面，四周则被流水切割呈锯齿或花边状。l （2）单斜（岩层）构造l 长条状的岭谷相间。l 单斜构造构成的山岭称次成山或单面山，l 单面山若岩层倾角40-45°称猪背脊侵蚀切割则会形成多孤立尖峭山峰的刃岭（3）褶曲构造褶曲系岩层的弯曲变形，岩层的连续性并未受到严重破坏。弧尖(A)：弯曲岩层的顶端，它两侧的岩层面呈反向倾斜。翼(E)：弯曲岩层的两坡，两翼的倾斜方向相反。核(F)：弯曲岩层的内心，通常是轴面通过

12、的地方。轴面(ABDC)：假想的两翼岩层的近似对称面，可以是倾斜面，或弯曲面。轴线(轴迹OC)：轴面与水平面的交线。枢纽(AC)：轴面与弯曲岩层的交线。枢纽的延长方向称枢纽向，向前进方向倾伏称枢纽倾伏，有时简称为背斜倾伏，或向斜翘起。l （4）断裂构造l 断裂构造：指岩石受力产生变形，当应力达到或超过强度时，岩石的连续性和完整性遭到破坏，产生破裂或沿破裂面发生位移，称为断裂构造。断裂包括节理、劈理和断层。 节理（裂隙）： 岩石沿断裂面无显著位移的断裂构造称为节理。劈理：岩石受力变形，沿着一定方向分裂成平行或大致平行的密集薄层或薄板的细微构造，叫做劈理。 断层岩层或岩体受力破裂后，破裂面两侧的岩

13、块如果发出了明显的位移，这种断裂构造称为断层.第三节 地壳运动学说l 地壳运动学说l 内容主要是研究地质构造的分布规律，地壳运动发生的时间、运动方式和规模，以及地壳运动的起因和动力来源。 l 1、地槽地台学说l 1.1 主要观点l 地壳运动主要是受垂直运动控制，地壳升降造成所谓的振荡运动，水平运动是派生的或次要的；l 地壳运动的驱动力主要是地球物质的重力分异作用，物质上升造成隆起，下降造成凹陷； l 主要的构造单元有地槽和地台两类，而地台是有地槽演化而来；l 地槽与地台也有规模大小和等级差异，在地台与地槽之间具有过度性的地区，相当于地槽回返后的前缘拗陷或边缘拗陷。l 1.2 “地槽”概念具有如

14、下基本特征地槽是地壳活动强烈的地带，在地表表现为长条形凹地。l 地槽具有升降快、幅度大、接受巨厚沉积并有复杂的岩相变化，褶皱强烈、岩浆活动频繁等特点。l 地槽的发展经历了两大发展阶段：下降阶段和回返及褶皱隆起阶段。 l 、地槽发展的前期表现为大幅度不匀速的沉陷，同时接受邻近大陆或内部隆起带剥移来的沉积物质的累积。沉积物质累积厚度可达10km以上，其延续时间可达常伴有基底破裂并伴随大规模的基性岩浆甚至超基性岩浆活动。l 、地槽发展后期遭受强烈的水平挤压，地槽中的巨厚沉积产生变形，发育倒转褶皱、同斜褶皱以及大规模的逆断层、逆掩断层等。与构造变形同时发生区域变质作用 地槽发展的末期，地槽沉积建造构造

15、变形体快速且大幅度隆起，转变为褶皱山系，并伴有中、酸性岩浆侵入与喷发活动。l 四种主要类型：l 大西洋型(沉积槽)l 印度尼西亚型(沉积槽)l 欧亚型(沉积槽)l 非洲型(沉积槽)褶皱带包括岩层褶皱破裂与褶皱体隆起成山的两大过程。褶皱体的隆起往往具有下列特点：一是速度快二是幅度大三是区内差异性参差升降变化大，梯度值与递变率均比较高。1.3 地台的基本特征 地台具有沉积盖层，它与褶皱基底组成双层(甚至多层)结构。一是厚度薄，二是呈面状展布大范围内沉积环境及之岩性均比较稳定；三是轻微构造变形四是表现为碎屑沉积碳酸盐沉积碎屑沉积构成的韵律 地台区的构造运动主要表现为大面积的、缓慢的和多数情况下具有振

16、荡特征的升降运动。大面积的升降运动也称造陆运动，主要根据地台盖层有无与厚度的不同，再将地台区划出次一级构造单元地盾：古地台区长期稳定而趋上升的构造单元台向斜：地台区大面积的平缓的拗陷带或拗陷区.与台向斜相反的是台背斜，它是地台区宽广平缓的隆起构造，中心部分出露的岩层较老台褶带地台区长期下沉的相对构造运动最活跃的地带。台褶带多呈狭长带状，拗陷较深、沉积较厚、地层较齐全、结构构造变动较强。 比较微弱的岩浆活动及小规模的接触变质作用。地球上的地台并不是同时形成的。l 活化地台有些学者的研究发现稳定地台不是大陆地壳发展的最后阶段，它往往由相对稳定又转为活动，包括显著的差异性升降运动，形成新的隆起和拗陷

17、，有的学者称它为再生地槽。l 1.4 前缘拗陷带介于地槽和地台之间的过渡区(带),褶皱变动比地槽区和缓但比地台区强烈，断裂比较发育,但该过渡区的岩浆活动一般比较微弱。l 1.5 对地槽地台学说的评价l 1、地槽-地台学说的贡献l 第一、在理论上阐明了：l （1）地壳中最早认识的两种构造单元，及其辩证转化关系的一个方面；l （2）地壳发展史中最先认识的一段历程和部分规律。注意到地壳演化的开端，l 第二、在实用上，它划分出两种成矿大地构造类型l 第三、它成为地质学各分科的共同基础理论l 2、不足之处 l （1）由于受时代的限制，关于地壳构造单元的资料还不充分。 （2）当时，人们对于地槽区的认识，只

18、知其终而未知其始；对于地台区，则只知其始而未知其终。l 2、地质力学学说 l 地质力学是运用力学原理研究地壳构造和地壳运动规律的一门科学l 特别是研究了我国地质构造特点之后，逐渐总结创立起来的。l 地质力学认为：由于地壳不断运动变化，地壳内部必然有地应力的存在和作用，当地应力作用超过了岩石的强度后，岩石就会产生变形，形成褶皱、断层、节理等一系列的构造现象，地质力学称之为构造形迹。l 构造形迹的研究，特别是分析其力学作用方式，就可推断地质历史时期地壳运动的方式和方向，进而探索地壳运动的起源。l 2.1 构造体系 l （1）构造体系的概念： l 一群构造形迹，之间互有联系,叫成生联系。构造体系：是

19、由许多不同形态、不同性质、不同级别、不同序次，但具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或地块组合而成的总体”l 2.2 构造体系的主要类型l 我国巨型的东西复杂构造带主要有三条，自北而南是l 1）阴山一天山构造带：l 自西往东l 巴尔干山脉l 比利牛斯山脉中亚费尔干纳、土耳其北部天山山脉大青山阴山山脉朝鲜北部及日本北部。l 在元古代时已经存在，自古生代以来经受过多次强烈构造运动，最近一次发生在侏罗纪以后l 2）秦岭一昆仑构造带l 北纬32°30-34°30l 自西往东：大西洋至美国洛杉矾附近非洲北部的阿特拉斯山阿富汗北部山脉昆仑山秦岭山脉伏牛山、大别山

20、构造带大平洋形成了摩利大断层。l 自古生代以来经反复多次强烈的构造运动，至侏罗纪后才形成现在的基本面貌。（3）南岭构造带主体大致位于北纬24°-25°30之间。自西往东：北非至美洲大安的列斯群岛印度北部、阿拉伯湾北部云南挂北、湘南、粤北、赣南、闽西渡海达台湾。 (2)经向构造体系我国出露的南北构造带主要是压性的，最显著的是川滇南北构造带横断山脉地区。此外，欧亚太陆交界的乌拉尔山，美洲西部的科迪勒拉山系、安第斯山系等都是规模巨大的经向压性构造带。(3)扭动构造体系由于地壳组成的不均匀性，使沿着纬向或经向的作用力发生变化，导致局部地区的地壳发生扭动，形成各种各样的扭动构造体系，

21、它反映了区域地壳运动的特点。多字型构造是由一些走向大致平行的斜列展布的挤压构造带(包括褶皱、压性断裂等)以及与其垂直的张性断裂带组成新华夏系构造属多字型构造的一种型式。它是由于组成多字型构造的地区曾受过直线相对扭动的结果。新华夏系构造在我国东部和东亚大陆濒临太平洋地区非常发育，为大致平行的北北东向(一般为NE18°-25°)挤压构造带和与其近直交的北西西向张性断裂构成。活动时代与动力形成于中生代末期-第三纪末期，反映南北向扭动：太平洋底相对向北移，大陆相对向南移。l 2.3 主要观点l 全球地质构造的展布不是杂乱无章的，而是具有一定的方向和方位的，l 地质力学的基本概念是构

22、造体系。l 推动地壳构造变动的主导因素是地球自转及其角速度的变化所引起的地壳的水平运动。地壳运动的方式和方向是有规律的，即不是经向的水平运动就是纬向的水平运动。地球自转速度变化产生的惯性离心力造成经向的水平运动，形成了纬向构造体系。地球自转速度变化产生纬向惯性力造成纬向的水平运动，形成了经向构造体系。若相邻陆块的物质不均匀或陆块之间发生相对的剪切扭动，就会产生各式各样的直线或曲线扭动构造。l 2.5 评述 l （1）适用部分运用应力分析法划分构造系。较为成功的解释了中国大地构造体系。l 不足之处l 在于有时不够注意时间概念。l 要与构造层的划分相结合，强调构造成分的时间性，l 对于地球自转角速

23、度变化引起地壳水平运动作用力能否引起大规模的地壳运动及它在整个地壳运动驱动力中起主导还是辅助作用有争议。l 3 板块构造学说l 3.1 大陆漂移观点认为l （1）在中生代以前，地球上只有一块联合古陆(泛大陆)，海洋也只有一个泛大洋，（2）后来在地球自转离心力和天体引潮力的作用下，联合古陆发生分离，由较轻的硅铝层组成的陆块像冰块浮于水面一样，在较重的硅镁层(洋壳)上漂移，分别达到它们现今所在的位置。 l 3.2 “海底扩张”理论起于赫斯(H.H.Hess)在1960年提出的一种假设：l 有一种对流运动迫使地球深部的物质沿洋中脊轴部涌出，并越过海底向外扩张，最后消失在大陆边缘的海沟中。海底地貌体系

24、由洋中脊、深海盆地、深海沟、深海沟一侧的大陆坡，以及众多的大洋岛屿和海底隆起所组成。l 3.3 板块构造学说主要观点：l 地球岩石圈不是整体一块，而是被一些构造活动带如大洋中脊、裂谷、海沟、转换断层等分割成相互独立的构造单元，称之为板块；l 板块内部是比较稳定的区域，板块接合处则是相对活动的地带；l 刚性的板块在软流层上作大规模的水平运动，驱动板块运动的机制主要是由于地幔物质的对流，其中地幔上升流导致板块分离，下降引起板块汇聚；l 板块可以增生也可以消减。l 主要构造单元6个大板块与6个小板块l 已知板块的边界有三种类型：l （1）是扩张边界l （2）是俯冲聚敛消亡边界（3）是转换断层边界大陆边缘概指大洋岩石圈与大陆岩石圈相接壤的狭长地带。被动大陆边缘：是大陆与大洋边界位在同一岩石圈板块内，也称不活动型边缘。活动大陆边缘：具有大洋岩石圈的俯冲消亡，伴有贝尼奥夫带地震活动、岩浆活动、变质作用、巨厚沉积及强烈构造变形等。大陆板块与大陆板块的碰撞通常包含其间洋壳的消失与大陆接壤之后的强烈构造变形l 3.4 板块构造学说评价： 较为合理的解释各种大地构造现象和其他许多特征，但关于板块运动驱动力