地壳变化的原因是什么?

自从地球独立以来,地壳变动一直在广泛而持续地进行着。只要平时仔细观察,不难发现地壳变动的痕迹。比如悬崖上岩石断裂的痕迹,采石场弯曲的岩层,山上的海相化石,都是地壳变化的信息。地球内部的结构。我们居住的地球在形状和内部结构上都像一个鸡蛋。地球的最外层叫做地壳;地壳下面的部分叫地幔,由软性物质构成。地球最中心的部分叫做地核。地球平均半径约6370公里,地壳厚度约35公里。大多数破坏性地震发生在地壳中。

地球的板块运动。地球表面水圈下面是岩石圈,它不是一个完整的岩石,而是由大小不一的板块相互镶嵌而成,其中最大的7个是南极板块、欧亚板块、北美板块、南美板块、太平洋板块、印澳板块和非洲板块。这些板块每年以地幔上方几厘米到十几厘米的速度漂移移动,相互挤压碰撞。作为运动的结果,地壳破裂或错位,这是地震的主要原因。地壳运动是地球内部原因引起的地球物质的机械运动。它能引起岩石圈的演化,促进大陆和洋底的增殖和消亡;并形成壕沟和山脉;同时也导致地震和火山爆发。中国古代的学者对海陆变迁和地壳运动有所了解。如朱在朱的《雷宇》中写道“山中有螺蚌,或生石中有老土,螺蚌为水中之物,低者变高,柔者变僵。

地壳运动示意图由内力引起的改变地壳结构,使地壳内部物质发生位移的构造运动称为地壳运动。

地球表面相对于地球主体的运动。地壳运动通常是指软流圈以下的岩石圈相对于地球内部的运动。岩石圈之下有一个易发生塑性变形的软地层,不同于硬壳层表面。这是软流圈。软流圈上方的结壳表面包括地壳和上地幔顶部。地壳与上地幔顶部紧密结合形成岩石圈,岩石圈可以在软流圈上方运动。

地球内外力作用下的地壳运动状态。地球表面有各种地壳运动的痕迹,如断层、褶皱、山脉、盆地、火山、岛弧、山脊和海沟。同时,地壳还在不断运动,比如大陆漂移、地面升降和地震。地壳运动与地球内部物质的运动密切相关,可以导致重力场和地磁场的变化。因此,地壳运动的研究将提供有关地球的组成、结构、状态和演化历史的各种信息。测量地壳运动的形变速率是估计工程建筑物稳定性和讨论地震预报的重要手段,也是反演地应力场的重要依据。

地壳运动缓慢可以根据地质学(地层学、古生物、构造地质学等)的调查综合分析判断。),地貌学和古地磁,考古天文学和古气候学的资料。比如大陆漂移理论是从古生物学和古气候学中发现的,是通过古磁极的迁移建立的。现在根据同位素年龄的测定和岩石磁化反转的分析,可以进一步了解地壳运动的演化。

对于现代地壳运动,一般采用重复大地测量,如重复水准测量研究垂直运动;使用三角测量或三边测量来研究水平运动;活动断层上放置的蠕变仪、测斜仪、引伸仪用于定点连续观测,监测断层的运动。70年代末,利用空间测量技术(如激光测月、卫星激光测距和甚长基线干涉测量)监测不同板块上相距数千公里的两点之间的相对位移(精度可达2 ~ 3厘米)来确定板块之间的运动。此外,我们还可以利用海岸线的变化和潮汐站关于海水波动的记录来推断现代地面的起伏。

分类

地壳运动示意图按运动方向可分为水平运动和垂直运动。水平运动是指构成地壳的岩层在平行于地球表面的方向上的运动。也称为造山运动或褶皱运动。这种运动往往可以形成巨大的褶皱山系,以及巨型洼地、岛弧、海沟等。垂直运动又称抬升运动和造陆运动,使岩层呈现为隆起和相邻地区的下降,可形成高原、断块山地和洼地、盆地和平原,也可引起海侵和海退,使海陆发生变化。地壳运动控制着地球表面陆地和海洋的分布,影响着各种地质作用的发生和发展,形成各种构造形态,改变岩层的原始状态,所以也有人称地壳运动为构造运动。根据运动规律,地壳运动主要是水平运动,有些起伏是水平运动衍生出来的现象。

地壳运动按运动速度可分为两种:①长期缓慢的构造运动。比如大陆和海洋的形成,古大陆的分裂和漂移,山脉和盆地的造山作用,以及地球自转速率和地球扁率的长期变化等。经历了数百万年的时间尺度。再比如冰河时期消失,地面冰融化引起的地面运动,也是一个几千年的缓慢运动。②更快的运动。这种运动是以年或小时计算的,如地球两极的张德勒摆动,可引起地壳微小变形;太阳和月亮的潮汐力不仅引起海水的波动,也使固体地球形成固体潮,地面一昼夜最多能波动几十厘米;大地震可以引起地球自由振动,既有径向振动,也有切向扭转振动。

地壳运动的形成

地壳运动使沉积岩弯曲,产生裂缝和断裂,留下永久的痕迹,从而形成地质构造。所谓地质构造,就是地壳运动引起的岩石变形和位移的痕迹(结果)。地壳运动是地质构造的成因,地质构造是地壳运动的结果。我们知道地壳内部是一种炽热的流动状态。而且地壳的结构也不均匀。有的地方强,有的地方弱。地壳中流动的物质仍然有很大的压力。当它们遇到地壳中相对薄弱的地方,岩浆会因高温高压从这些薄弱的地方涌出,喷出后冷却形成火成岩。这些新岩石不断堆积周围的岩石和地层,像两面一样把它们推开。这导致了地壳的缓慢移动。典型的例子是大洋中脊和印度板块与欧亚板块的碰撞。

地壳运动产物

自从地球诞生以来,地壳一直在不停地运动,无论是水平运动还是垂直运动。地壳运动造就了地表千变万化的地貌,主导了陆地和海洋的变化。人们可以通过大地测量来证明地壳运动。例如,据测量,格林威治和华盛顿之间的距离每年缩短0.7米。如果这样发展下去,65438+亿年后,大西洋将消失,欧亚大陆将与美洲大陆相遇。化石也是地壳运动的证据。在喜马拉雅山的岩石中发现了许多古老海洋生物的化石,如三叶虫、笔石和珊瑚,表明这里曾经是汪洋大海。文物也是很好的证据。意大利波塞利一座古庙的大理石柱高出地面4 ~ 7米,有海洋贝类蚕食的痕迹。可以看到寺庙建成后一度下沉被海水淹没,随后随陆地上升露出水面。此外,火山、地震、地貌学和古地磁可以提供很多地壳运动的证据。地壳运动引起的地壳变形和位移往往保存在地壳岩石中,成为地壳运动的证据。在山区,我们经常可以看到裸露的岩层,有些是倾斜弯曲的,有些是交错的断层。这些是地壳运动的“足迹”,称为地质构造。形成的地貌称为构造地貌。地球在地质时期的地壳运动虽然无法通过直接测量得知,但却在地壳中留下了痕迹。在岩石裸露的山区,沉积岩层往往倾斜、弯曲甚至交错,这是岩层变形的结果。在中国山东荣成沿海地区,以前的海滩现在海拔20 ~ 40米。在福建漳州和厦门,曾经的海滩也已经高出海平面20米左右,说明这些地方的地壳在上升。在我国渤海海底发现了长约7公里的海河古河道,这表明渤海及其沿海地区是近代衰落比较快的地区。再比如南京雨花台出产的漂亮雨花石。这些光滑的鹅卵石有着美丽的图案,是古代河床的自然遗迹。雨花台堆积着大量的鹅卵石,说明这里曾经有河流。后来地壳上升,河道废弃,成了雨花台的砾石,比长江水面高很多。

折叠

当岩层受到地壳运动引起的强烈压缩时,就会发生弯曲变形,这种变形称为褶皱。地壳被折叠和隆起,经常形成山脉。世界上许多高山,如喜马拉雅山、阿尔卑斯山和安第斯山,都是折叠的山脉。它们是由地壳板块碰撞挤压和板块交界处的大规模褶皱隆起形成的。地壳运动褶皱有两种基本形式:背斜和向斜。背斜地层一般向上拱起,向斜地层一般向下弯曲。从地貌上看,背斜常常变成山脉,向斜常常变成山谷或盆地。而很多褶皱构造的背斜顶部由于受张力作用容易被侵蚀成沟谷,而向斜槽受到挤压,岩性坚硬不易被侵蚀,反而成了山。

故障

壳运动产生的强大压力或拉力超过岩石所能承受的程度,岩体就会破碎。岩体断裂,沿断裂面两侧的岩石有明显的错动和位移,称为断层。

断层有两种基本形式:地垒和地堑。中间凸起,两边塌陷的那个叫地垒。反之,中间塌陷,两边凸起的那一个叫地堑。

地貌学上,大断层往往形成裂谷或陡崖,如东非著名的大裂谷(地堑)和华山北坡的大悬崖(地垒),这是中国的一种地壳运动。断层一侧上升的岩块往往成为块状的山脉或高地(地垒),如中国的华山、庐山、泰山;另一侧相对下沉的岩石往往形成山谷或低地(地堑),如中国的渭河平原和汾河流域。在断层构造带,由于岩石破碎,易受风化侵蚀,常发育成河谷和河流。

了解地质构造规律对找矿、找水和工程建设有很大帮助。例如,在含有石油和天然气的岩层中,背斜是良好的储油构造;向斜构造盆地有利于储存地下水,往往形成重力盆地。在工程施工方面,如隧道工程穿越断层时,必须采取相应的工程加固措施,避免坍塌;水库等大型工程的选址应避开断裂带,以免诱发断层活动,产生地震、滑坡、渗漏等不良后果。

地壳运动理论

收缩理论

核心思想:地球最初是一个熔融体,逐渐冷却。降温从外观开始。地壳最早是冷却形成的,后来在地球内部逐渐冷却收缩,体积变小。这个时候,地壳变得太大,折叠。像干苹果一样,皮皱皱巴巴的。问题:按照这个理论,地壳中褶皱的分布应该是随机的,但实际上褶皱的分布是有一定规律的。特别是放射性元素的发现,说明地球不是因为热变化而变冷的。否定了收缩论的观点。

膨胀理论

核心思想:地球有一个非常高的温度时期,同时在地壳下部有一个膨胀层。因为膨胀层受热膨胀,地壳开裂,解释了一些深大断层、山脊、裂谷的成因。存在的问题:无法解释大规模挤压褶皱和逆掩断层的形成。而且膨胀应该是普遍的,其他星球还没有发现。

脉动假说

核心思想:由于地球冷热交替,地壳周期性振荡(脉动)受热抬升,区域性凹陷降温。问题:忽略水平移动。同时也没有冷热交替的证据。

地球自转速度变化理论

李四光指出,地球自转速度的变化是地壳运动的重要原因。核心思想:地质构造可分为东西走向的带状构造带。南北走向的经向构造带。当地球自转加快时,由于离心力的作用,地壳物质向赤道集中,相当于受到南北方向的挤压,形成带状(东西向)构造带。相反,当地球自转变慢时,地壳物质从赤道向两极扩散,形成一条经向(南北向)构造带。

地幔对流说

板块构造理论是由英国的霍姆斯首先提出的。核心思想:地幔物质热对流带动其上携带的岩石圈水平移动。有一个问题:地幔物质可以热对流吗?对流的范围和规模是什么?

简而言之,这些观点只分析了部分情况,没有分析全部。这些观点的长期坚持说明了一个问题,就是人类没有找到真正造山运动和海底扩张的原因。如果发现了,就不可能有多个相互矛盾的理论。

发现历史

地球表面的大规模运动

传统地质学首先发现了地球表面的垂直运动。证据是高山上发现了海洋沉积岩,还有海洋特有的贝类化石。这说明在过去的地质年代,一些大陆地区的地壳曾经是海洋。地质学上有所谓的海进海退,说明当地地壳有起伏。然而,传统地质学否认地球表面曾发生过大规模的水平运动。地壳运动总结了20世纪60年代以后的一系列地学研究成果,证明了地球历史上地球表面发生了大规模的水平位移,各大陆的相对位置发生了显著变化。主要证据有:①全球地震带勾勒出六个板块,证明地球表面的岩石圈不是完整的一块。(2)古地磁研究表明,由各大洲岩石磁学得到的古地磁磁极位置并不重合,但根据各大洲不同地质时代岩石磁学绘制的极移曲线与现代现今磁极位置趋于重合。③大洋中脊两侧的磁异常带表明海底地壳正由大洋中脊向两侧扩张,各板块所承载的大陆岩石圈水平移位。

地球表层的垂直运动

由于六大板块和其他小板块的镶嵌,板块的水平运动必然会在板块边界和板块内部产生二次垂直运动:①板块俯冲带上的海洋板块以一定的倾角沉入地幔;(2)相邻大陆板块边缘受消减运动的影响牵连下沉,地震时发生回弹;(3)由于大陆侧向推挤压力造成地壳隆起或岩石圈增厚,导致地质上岩层褶皱,形成山脉和山谷。

此外,由于地幔物质上涌,部分地区岩石圈可能产生拉张应力,形成拉张裂谷或断陷盆地。从地壳平衡方面来说,地球表面的垂直运动从根本上受到地球引力的制约。

外力对地壳的改造

外部地质作用指风化、剥蚀、搬运、沉积和固结成岩作用。1.风化作用是指地壳中的岩石和矿物在地表或近地表的温度、空气、水和生物的作用下,发生原位分解和破坏的地质过程。风化使表面岩石变软或破碎。2、剥蚀是指岩石和矿物的表面,由于风化,它们可以分解、破碎,在流水或风的作用下,它们远离原来的作用。剥蚀在地球表面非常普遍,在表面塑造了各种各样的地貌。比如风蚀可以形成蘑菇石,流水剥蚀可以形成沟渠和山谷。3.从松散沉积物到固结沉积岩的过程称为成岩作用。各种沉积物一开始都是松散的。在漫长的地质时期,沉积物逐渐堆积,较新的沉积物覆盖较老的沉积物,沉积物逐渐增厚,早期的沉积物被深埋在下面,下部的沉积物由于上部沉积物的压力而逐渐压实。同时,由于孔隙水的溶解和沉淀,颗粒胶结在一起;一些颗粒重结晶。最后,松散的沉积物被固结成岩石。沉积物成岩作用形成的岩石称为沉积岩。