地球科学之构造运动基本概述

地球科学之构造运动基本概述构造运动(tectonicmovement)1.定义：

主要由地球内部能量引起的，组成地球物质发生的机械运动。地球科学之构造运动基本概述2、结果：使地壳或岩石圈的物质发生变形和变位。一方面引起地表形态大规模变化：如山脉形成、海陆变迁、大陆分裂与大洋扩张等；另一方面，使岩石圈中岩石发生变形:

如地层的倾斜与弯曲、岩石块体的破裂与相对错动等.地球科学之构造运动基本概述3.分类：按运动方向分成两类。（1）垂直运动(vertical

movement)

指地壳或岩石圈物质垂直于地表即沿地球半径方向的运动。常表现为地壳大面积的上升、下降，造成地表地势高差的改变，引起海陆变迁等。传统上称为造陆运动。地球科学之构造运动基本概述（2）水平运动(horizontalmovement)

指平行于地表即沿地球切线方向的运动。表现为地质体的相互分离、会聚或平移错动，造成岩层的褶皱与断裂，在岩石圈的软弱层中则可形成巨大的褶皱山系。常把产生大规模、强烈的岩石变形(褶皱与断裂等)并与山系形成紧密相关的水平运动，称为造山运动(orogeny)。地球科学之构造运动基本概述

构造运动在整个地质历史时期中都在不断进行，按时间将构造运动分成：现代构造运动(recenttectonism)：有人类历史记载以来的构造运动。新构造运动(neotectonism)：新第三纪以来发生的构造运动。古构造运动(paleotectonism)：新第三纪以前发生的构造运动。地球科学之构造运动基本概述一、地形变测量反映的现代构造运动二、构造运动在地物上的表现三、构造运动在地貌上的表现第一节构造运动在地形、地物上的表现地球科学之构造运动基本概述1、地形变测量

其基本原理是在现在地形面上设置一系列观测点，用经纬仪与水准仪测量这些观测点的位置及高程随时间的变化情况，由此了解地形面的变化情况，并可推断构造运动的特征，这种方法称为地形变测量。是研究现今构造运动的一种重要方法。一、地形变测量反映的现代构造运动地球科学之构造运动基本概述2、水准测量

在地形变测量中，测量观测点相对于大地水准面的高程变化称为水准测量。我国从1951年至1982年先后进行两次全国范围和多次区域性精密水准测量积累了大量的基础资料，反映了我国大陆近30年来地壳垂直运动的总体情况。在南部以青藏高原上升最快，一般为5～10mm/a。地球科学之构造运动基本概述三角测量法在地形面上设置多个观测点组成三角网，通过测定各三角形边长及内角随时间的变化，计算各观测点的水平位移。三角测量法揭示现代水平运动的典型例子是美国西部圣安得烈斯断层。断层西侧主要向西北方向移动，平均速度约4cm/a；而断层东侧只作相对较小的往复式移动。地球科学之构造运动基本概述地球科学之构造运动基本概述

近年来大地测量技术有了很大进展。人们通过设置跨国界、跨洲际的超长基线（VLBI），并利用电磁波干涉测距、激光测距等高精度测量新方法，观测大区域甚至跨洲际的水平运动情况。特别是近几年新发展的全球定位系统（GPS）方法，利用地球上空的人造卫星网，定时地对全球地面上的观测点或观测站进行精确定位，可以了解全球范围内不同尺度、不同地区的水平运动情况。地球科学之构造运动基本概述

尽管构造运动速率极其缓慢，但长期积累就可造成大规模的位移。

地物是指人类在地面上所建造的建筑物。如果地面发生构造运动，地物便成为记录运动的良好标志，再结合对地物的考古资料，我们便可了解构造运动的特征。二、构造运动在地物上的表现地球科学之构造运动基本概述地物记录地壳垂直运动的实例

意大利那不勒斯湾海岸塞拉比斯城镇遗迹--废墟中耸立三根高12m的大理石柱

该城镇建于公元前105年的古罗马时代。1749年从火山灰中将该古镇废墟挖掘出来。废墟中耸立三根高12m的大理石柱，均保留相同的地质遗迹：石柱地基以上被火山灰掩埋，柱面光滑；其上一段被海生动物钻蚀了无数密集的小孔；柱子上段一直未被海水淹没，但遭受风化，不甚光滑。地球科学之构造运动基本概述

意大利古罗马废墟塞拉比斯古庙石柱1828年的出露情景地球科学之构造运动基本概述地物记录充分证明：

水平运动与垂直运动常兼而有之宁夏石咀山市西南贺兰山东麓红果子沟附近，明代修建的一条长城被错断。长城由于山麓断层的运动而被错断，水平错开距离约1.45m,垂直错断距离约。据考证，该长城修建于公元1448～1485年,距今约500a。故该地区500年来，既有垂直运动，也有水平的运动。地球科学之构造运动基本概述地貌是由地质作用形成的特定地表形态。构造运动对一些地貌的形成具有明显的控制作用。反之，这些与构造运动有关的地貌成为研究构造运动的有力证据。由于古老的地貌往往早已被剥蚀殆尽，所以现今地貌一般反映的是新构造运动所造成的结果。三、构造运动在地貌上的表现地球科学之构造运动基本概述反映地壳垂直运动的常见地貌：

1、河流阶地、深切河曲

2、准平原、夷平面

3、多级海成阶地、多排海蚀凹槽

4、多排溶洞等。地球科学之构造运动基本概述1-1河流阶地（riverterrance）如果地壳运动使该区域处于上升状态，则河流侵蚀基准面下降，河流下蚀作用重新加强，使河床降低，原有河漫滩相对升高，一般洪水已不能达到;

形成分布于河谷谷坡上、洪水不能淹没的顶面较平坦的台阶状地形，称为河流阶地。地球科学之构造运动基本概述

河流阶地形成过程示意图地球科学之构造运动基本概述1-2深切河曲（incisedmeander）地壳相对稳定时期经长期演变已经发展成蛇曲的河流，若地壳抬升，河流下蚀作用加强，河床降低，深切至基岩，河谷横剖面形态呈“V”形谷，平面上仍保留极度弯曲的蛇曲形态的不协调现象，称为深切河曲。

反映地壳由相对稳定转向强烈上升运动的特征。地球科学之构造运动基本概述

美国犹他州圣胡安河深切河谷地球科学之构造运动基本概述2-1准平原（peneplane）

地壳相对稳定时，流水及其它各种表层地质作用长期共同对陆地表面进行改造，总趋势是把原来地表高差较大的形态，经过风化、剥蚀把它削低，同时又将破坏下来的物质搬运到地表低洼处进行堆积。这种“削高填低”的结果使整个区域变得比较平坦，形成近似平原的地形称为准平原。地球科学之构造运动基本概述2-2夷平面

当地表为准平原时，如果地壳重新上升，准平原被抬高并遭受流水切割而成为山地，这时在山地顶部可以残留原有准平原的遗迹，即较平坦的顶面。其可大可小，上面可见到准平原时期的沉积物或风化壳，且相邻的平坦山顶大致位于同一高度，即代表已被破坏的原来准平原的表面，称为夷平面。地球科学之构造运动基本概述

实例：具有“世界屋脊”之称的青藏高原，在上新世时期地壳相对稳定，逐渐形成地势起伏较小的准平原，海拔高度大致为1000m；随着上新世末期以来青藏高原强烈上升，原来准平原解体，遭受剥蚀、切割而成为夷平面，现今海拔高程为4000～5000m。所以，上新世末期以来，青藏高原整体隆升幅度达3000～4000m。地球科学之构造运动基本概述

根据夷平面上沉积物或风化壳的年代可以判断其形成年代；根据夷平面的高度可以推算准平原形成后地壳的上升幅度。

地球科学之构造运动基本概述3-1多级海成阶地地壳稳定时期在海(湖)面附近形成的。地壳重新上升可形成明显高出海(湖)面的海(湖)成阶地。地壳多次地稳定—上升可形成多级海(湖)成阶地。3-2多排海蚀凹槽地壳间歇性上升可形成高出海面的多排海蚀凹槽。地球科学之构造运动基本概述3-3多排溶洞因为成排的溶洞原来一般在潜水面附近经潜蚀作用形成，出现多排溶洞表明该地区发生了垂直运动。地球科学之构造运动基本概述美国西部海岸多级海蚀阶地地球科学之构造运动基本概述地壳或岩石圈的水平运动在地貌上表现水平运动可使线状延伸的水系（河流、冲沟等）发生同步弯曲和错断。四川西部鲜水河谷地中，一系列穿过鲜水河断裂带的水系由于断层的水平运动而发生弯曲和错断，形成“S”形、肘状或梳状水系。水平运动还常使山脊或山梁错断或弯曲。地球科学之构造运动基本概述地球科学之构造运动基本概述一、地层的岩相变化及厚度二、地层的接触关系第二节构造运动在地层中的表现地球科学之构造运动基本概述

沉积地层往往是在一定的地表沉积环境（如浅海、滨海、湖泊、河流等）中形成的，不同的沉积环境形成不同的岩石特征及生物化石组合，这种能反映沉积岩或沉积物形成环境的岩石及所含生物化石的各种特征称为岩相。一定的岩相代表一定的沉积环境，岩相变化意味着沉积环境的变化。一、地层的岩相变化及厚度地球科学之构造运动基本概述

河北开平下寒武统地层柱状图曲线表示地壳升降运动地球科学之构造运动基本概述沉积环境分类：

海洋环境（深海、半深海、浅海、滨海）大陆环境（湖泊、沼泽、河流、冰川）

一个地区沉积环境或岩相的剧烈变化与构造运动存在千丝万缕的联系。例如，一个地区从早期的浅海沉积逐渐转变为滨海沉积，此后又转变为陆上河流沉积，说明该地区地壳逐渐上升、海水逐渐退出。地球科学之构造运动基本概述

利用沉积物或沉积岩的厚度资料不仅可分析地壳升降运动的性质；还能定量地确定古代地壳垂直运动的幅度。地球科学之构造运动基本概述

有些地区发现：岩相类型不变，而沉积物的厚度却大大超过相应沉积环境的厚度极大值。这是为什么？

这是在地壳不断下降的同时不断接受沉积的条件下形成的。地壳下降幅度抵消了沉积填充的厚度，使原来的沉积环境基本保持不变，这时的沉积厚度大致可作为该时期地壳下降幅度。地球科学之构造运动基本概述地层接触关系

指新老地层（或岩石）在空间上的相互叠置状态。地层接触关系受构造运动控制，同时记录构造运动的历史。不同的接触关系反映了不同的构造运动特点。二、地层的接触关系地球科学之构造运动基本概述地层接触关系类型：

1、整合

2、平行不整合

3、角度不整合地球科学之构造运动基本概述1、整合（conformity）

指上下两套地层的产状完全一致，时代连续的一种接触关系。它是在地壳稳定下降或升降运动不显著的情况下，沉积作用连续进行，沉积物依次堆叠而形成的。地球科学之构造运动基本概述地球科学之构造运动基本概述2、平行不整合（disconformity）

又称假整合，其特点是上、下两套地层的产状基本保持平行，但时代不连续，其间有反映长期沉积间断和风化剥蚀的剥蚀面存在。平行不整合的出现反映地壳的一次显著的升降运动。地球科学之构造运动基本概述地球科学之构造运动基本概述3、角度不整合（unconformity）

上、下两套地层产状不一致，以一定角度相交；两套地层时代不连续，其间有代表长期风化剥蚀与沉积间断的剥蚀面存在。角度不整合反映显著的水平挤压运动及伴随的升降运动。地球科学之构造运动基本概述地球科学之构造运动基本概述地球科学之构造运动基本概述地球科学之构造运动基本概述华北地区寒武系至侏罗系地层接触关系反映的构造运动历史地球科学之构造运动基本概述地球科学之构造运动基本概述

岩浆岩与变质岩经抬升、风化剥蚀后，再下降接受沉积形成的接触关系也属于不整合接触。

另类不整合构造的表现地球科学之构造运动基本概述

不整合是构造运动的反映，利用不整合确定构造运动时代的方法是：

构造运动发生在不整合面之下最年轻的地层时代之后与不整合面之上最老的地层时代之前。不整合构造的时代确定地球科学之构造运动基本概述一、岩层产状二、褶皱构造三、断裂构造第三节岩石变形地球科学之构造运动基本概述

岩石变形是构造运动的重要表现和结果。沉积岩形成时除局部地区具有原始倾斜以外，基本上是水平产出的，而且在一定范围内是连续的；岩浆岩则具有原生的整体性。但经过构造运动，岩层可由水平变为倾斜或弯曲，连续的岩层被断开或错动，完整的岩体被破碎等。

地球科学之构造运动基本概述

根据岩石变形特征可以分析构造运动的性质、强度及时代等。岩石变形的产物称为地质构造（geologicstructure）。最常见的地质构造为褶皱和断裂。地球科学之构造运动基本概述

岩石发生变形是受到构造运动所施加的力的作用。这种力一般来自于相邻岩块的挤压、拉张与剪切作用。近地表环境坚硬岩石常表现为脆性(brittle)，在强烈构造运动作用下容易发生破裂变形。岩石发生复杂的弯曲变形，说明岩石变形表现为韧性(ductile)。

地球科学之构造运动基本概述

坚硬岩石发生明显的韧性变形是因为有许多因素影响着岩石变形的力学性质，其中主要有围压、温度、溶液及构造作用力的快慢等。一般来说，当岩石处于地下一定深度的较高围压与温度环境下，或者岩石含流体丰富、固结较差，或施加的构造作用力比较缓慢时，岩石表现出较强的韧性，易发生连续的弯曲或褶皱变形。地球科学之构造运动基本概述

构造运动使岩石变形而形成各种地质构造，其形态往往由岩层或岩石空间上的位置变化表现出来。沉积岩在地壳表面分布最广，且具有原生层理构造。沉积岩的基本单位是岩层（stratum）