地殼運(yùn)動(dòng)原因

1、第七章 地殼運(yùn)動(dòng)的原因第一節(jié)第一節(jié) 主要假說(shuō)概述主要假說(shuō)概述第二節(jié)第二節(jié) 板塊運(yùn)動(dòng)機(jī)制板塊運(yùn)動(dòng)機(jī)制第三節(jié)第三節(jié) 均衡運(yùn)動(dòng)機(jī)制均衡運(yùn)動(dòng)機(jī)制第一節(jié)第一節(jié) 主要假說(shuō)概述主要假說(shuō)概述一、經(jīng)典假說(shuō)一、經(jīng)典假說(shuō) 二、槽臺(tái)說(shuō)二、槽臺(tái)說(shuō) 三、地質(zhì)力學(xué)說(shuō)三、地質(zhì)力學(xué)說(shuō) 隆起說(shuō)隆起說(shuō) 收縮說(shuō)收縮說(shuō) 膨脹說(shuō)膨脹說(shuō) 其它經(jīng)典假說(shuō)其它經(jīng)典假說(shuō)一、經(jīng)典假說(shuō) 隆起說(shuō) 最早由英國(guó)最早由英國(guó) (1726-1797)(1726-1797)等等人提出。在人提出。在1919世紀(jì)上半葉的大地構(gòu)造學(xué)中世紀(jì)上半葉的大地構(gòu)造學(xué)中長(zhǎng)期占居優(yōu)勢(shì)。長(zhǎng)期占居優(yōu)勢(shì)。1919世紀(jì)中期被擯棄。世紀(jì)中期被擯棄。 山脈隆起的原因在于巖漿山脈隆起的原因在于巖漿

2、上升。隆起派生出擠壓褶皺和斷裂。造上升。隆起派生出擠壓褶皺和斷裂。造山山夷平夷平沉積沉積造山的循環(huán)反復(fù)。造山的循環(huán)反復(fù)。 收縮說(shuō) 是第一個(gè)系統(tǒng)論述構(gòu)造運(yùn)動(dòng)起因的假是第一個(gè)系統(tǒng)論述構(gòu)造運(yùn)動(dòng)起因的假說(shuō)。最早由意大利天文學(xué)家說(shuō)。最早由意大利天文學(xué)家于于1616世世紀(jì)提出。布魯諾用蘋(píng)果的干縮來(lái)解釋地球紀(jì)提出。布魯諾用蘋(píng)果的干縮來(lái)解釋地球表面的褶皺。表面的褶皺。18291829年法國(guó)的年法國(guó)的受受關(guān)于地球形成的星云假說(shuō)的影響提關(guān)于地球形成的星云假說(shuō)的影響提出了冷縮觀點(diǎn)。出了冷縮觀點(diǎn)。地殼的一切變動(dòng)起源于地地殼的一切變動(dòng)起源于地球的冷縮。球的冷縮。 膨脹說(shuō) 受放射性元素及其衰變放熱現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)受放射性元素及其

3、衰變放熱現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)的啟發(fā)，在的啟發(fā)，在2020世紀(jì)世紀(jì)2020年代發(fā)展起來(lái)。年代發(fā)展起來(lái)。（19491949）的大陸漂移演示。）的大陸漂移演示。地球膨脹是大陸漂移、海地球膨脹是大陸漂移、海洋和海洋地殼形成以及造山運(yùn)動(dòng)的根本原洋和海洋地殼形成以及造山運(yùn)動(dòng)的根本原因。因。 其它經(jīng)典假說(shuō)最早由最早由于于19061906年提年提出。認(rèn)為地幔對(duì)流體的周期性活動(dòng)是水平出。認(rèn)為地幔對(duì)流體的周期性活動(dòng)是水平運(yùn)動(dòng)和垂直運(yùn)動(dòng)的原因。運(yùn)動(dòng)和垂直運(yùn)動(dòng)的原因。2020世紀(jì)世紀(jì)3030年代年代等等人提出，試圖以周期性的地球膨脹和收縮人提出，試圖以周期性的地球膨脹和收縮來(lái)統(tǒng)一收縮說(shuō)和膨脹說(shuō)。但是它缺乏地球來(lái)統(tǒng)一收縮說(shuō)和膨脹說(shuō)

4、。但是它缺乏地球體積曾發(fā)生明顯變化的證據(jù)。體積曾發(fā)生明顯變化的證據(jù)。二、槽臺(tái)說(shuō) 地槽地槽- -地臺(tái)說(shuō)經(jīng)典大地構(gòu)造學(xué)和理論地質(zhì)地臺(tái)說(shuō)經(jīng)典大地構(gòu)造學(xué)和理論地質(zhì)學(xué)的核心，學(xué)的核心，。 地槽地槽- -地臺(tái)說(shuō)是以沉積建造和巖相分析為地臺(tái)說(shuō)是以沉積建造和巖相分析為基礎(chǔ)建立起來(lái)的，它對(duì)于古地理研究，大地基礎(chǔ)建立起來(lái)的，它對(duì)于古地理研究，大地構(gòu)造單元?jiǎng)澐忠约暗V產(chǎn)勘探等方面有重要意構(gòu)造單元?jiǎng)澐忠约暗V產(chǎn)勘探等方面有重要意義，義，。但是它以。但是它以升降運(yùn)動(dòng)為主的觀點(diǎn)和僅考慮大陸構(gòu)造的局升降運(yùn)動(dòng)為主的觀點(diǎn)和僅考慮大陸構(gòu)造的局限性使它無(wú)法解釋全球構(gòu)造的演化，而被板限性使它無(wú)法解釋全球構(gòu)造的演化，而被板塊構(gòu)造學(xué)說(shuō)所替代

5、。塊構(gòu)造學(xué)說(shuō)所替代。三、地質(zhì)力學(xué)說(shuō) 地質(zhì)力學(xué)是李四光創(chuàng)立的應(yīng)用力學(xué)原地質(zhì)力學(xué)是李四光創(chuàng)立的應(yīng)用力學(xué)原理研究地殼構(gòu)造和地殼運(yùn)動(dòng)的學(xué)說(shuō)。理研究地殼構(gòu)造和地殼運(yùn)動(dòng)的學(xué)說(shuō)。，通過(guò)，通過(guò)大量實(shí)踐已形成一套鑒定構(gòu)造形跡，劃分大量實(shí)踐已形成一套鑒定構(gòu)造形跡，劃分構(gòu)造體系的工作方法。在石油和各種金屬、構(gòu)造體系的工作方法。在石油和各種金屬、非金屬礦產(chǎn)的普查勘探以及地震預(yù)報(bào)等工非金屬礦產(chǎn)的普查勘探以及地震預(yù)報(bào)等工作中收到顯著效果。作中收到顯著效果。第二節(jié)第二節(jié) 板塊運(yùn)動(dòng)機(jī)制板塊運(yùn)動(dòng)機(jī)制 一、驅(qū)動(dòng)機(jī)制一、驅(qū)動(dòng)機(jī)制 二、板內(nèi)垂直運(yùn)動(dòng)機(jī)制二、板內(nèi)垂直運(yùn)動(dòng)機(jī)制 板塊構(gòu)造說(shuō) 板塊構(gòu)造學(xué)說(shuō)是在板塊構(gòu)造學(xué)說(shuō)是在、和和的基礎(chǔ)上，

6、于的基礎(chǔ)上，于2020世紀(jì)世紀(jì)6060年代末期初步形成并不斷發(fā)展起來(lái)的新年代末期初步形成并不斷發(fā)展起來(lái)的新全球構(gòu)造理論，成功解釋了地球上眾多構(gòu)全球構(gòu)造理論，成功解釋了地球上眾多構(gòu)造現(xiàn)象和地質(zhì)作用。成為造現(xiàn)象和地質(zhì)作用。成為的地的地質(zhì)學(xué)理論。但是作為板塊運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)力的地質(zhì)學(xué)理論。但是作為板塊運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)力的地幔對(duì)流至今并未獲得可靠證據(jù)，地球還有幔對(duì)流至今并未獲得可靠證據(jù)，地球還有許多地質(zhì)構(gòu)造現(xiàn)象不能用板塊構(gòu)造說(shuō)來(lái)解許多地質(zhì)構(gòu)造現(xiàn)象不能用板塊構(gòu)造說(shuō)來(lái)解釋。釋。魏格納的泛大陸魏格納的泛大陸(Pangaea)一、驅(qū)動(dòng)機(jī)制 目前一般認(rèn)為目前一般認(rèn)為。高溫低密度的地幔物質(zhì)。高溫低密度的地幔物質(zhì)上涌，在近巖石圈處

7、向兩側(cè)擴(kuò)散轉(zhuǎn)為平流上涌，在近巖石圈處向兩側(cè)擴(kuò)散轉(zhuǎn)為平流并冷卻，冷而重的物質(zhì)沉入深處被再加熱并冷卻，冷而重的物質(zhì)沉入深處被再加熱并升起。但具體的并升起。但具體的，有有深地幔對(duì)流模式、軟流圈深地幔對(duì)流模式、軟流圈( (淺地幔淺地幔) )對(duì)對(duì)流模式、熱柱假說(shuō)流模式、熱柱假說(shuō)( (淺地幔對(duì)流和深地幔淺地幔對(duì)流和深地幔對(duì)流結(jié)合的模式對(duì)流結(jié)合的模式) )、分層對(duì)流模式等。、分層對(duì)流模式等。哈雷哈雷赫斯的海底擴(kuò)張說(shuō)赫斯的海底擴(kuò)張說(shuō) 哈雷哈雷赫斯的地球詩(shī)篇赫斯的地球詩(shī)篇大膽假設(shè)，小心求證大膽假設(shè)，小心求證洋底磁性條帶洋底磁性條帶成因圖解二、板內(nèi)垂直運(yùn)動(dòng)機(jī)制熱點(diǎn)上方的巖石熱點(diǎn)上方的巖石圈膨脹而隆起。圈膨脹而隆起

8、。上地幔頂部橄欖巖上地幔頂部橄欖巖的蛇紋巖化的蛇紋巖化 + + 水水 + + 熱量熱量軟流圈的起伏使巖石圈軟流圈的起伏使巖石圈的隆起和凹陷位置隨時(shí)間而變。的隆起和凹陷位置隨時(shí)間而變。第三節(jié)第三節(jié) 均衡運(yùn)動(dòng)機(jī)制均衡運(yùn)動(dòng)機(jī)制 一、均衡調(diào)整經(jīng)典假說(shuō)一、均衡調(diào)整經(jīng)典假說(shuō) 二、現(xiàn)代均衡補(bǔ)償理論二、現(xiàn)代均衡補(bǔ)償理論 三、地球流變學(xué)三、地球流變學(xué)(J.G.Pratt,1854)(J.G.Pratt,1854)假說(shuō)假說(shuō)均衡面水平，地殼密度不同；密度均衡面水平，地殼密度不同；密度小的地方地勢(shì)高小的地方地勢(shì)高(B.D.Airy,1855)(B.D.Airy,1855)假說(shuō)假說(shuō)地殼地殼密度大至相同，均衡面有起伏；高

9、密度大至相同，均衡面有起伏；高山必有山必有“山根山根”一、經(jīng)典假說(shuō)一、經(jīng)典假說(shuō)二、現(xiàn)代均衡補(bǔ)償理論二、現(xiàn)代均衡補(bǔ)償理論 事實(shí)和解釋事實(shí)和解釋 地殼的結(jié)構(gòu)和密度各處不同，高山區(qū)地殼的結(jié)構(gòu)和密度各處不同，高山區(qū)硅鋁層厚度大，大洋區(qū)確失硅鋁層。硅鋁層厚度大，大洋區(qū)確失硅鋁層。莫霍面起伏不平；高山區(qū)莫霍面下凹，莫霍面起伏不平；高山區(qū)莫霍面下凹，大洋區(qū)莫霍面上凸。大洋區(qū)莫霍面上凸。 青藏高原地殼剖面青藏高原地殼剖面在高山和高原在高山和高原地區(qū)，地殼上部的地區(qū)，地殼上部的“質(zhì)量過(guò)剩質(zhì)量過(guò)剩”會(huì)通過(guò)莫霍面下凹，被深部地幔會(huì)通過(guò)莫霍面下凹，被深部地幔物質(zhì)的物質(zhì)的“質(zhì)量不足質(zhì)量不足”所所；在；在海洋地區(qū)海洋地區(qū)

10、, ,地殼上部的地殼上部的“質(zhì)量不質(zhì)量不足足”會(huì)通過(guò)莫霍面上凸，以深部會(huì)通過(guò)莫霍面上凸，以深部地幔物質(zhì)的地幔物質(zhì)的“質(zhì)量過(guò)剩質(zhì)量過(guò)剩”所所。 的定義的定義 。也就是說(shuō)，達(dá)到地殼均衡狀。也就是說(shuō)，達(dá)到地殼均衡狀態(tài)時(shí)，在地下態(tài)時(shí)，在地下存在一個(gè)存在一個(gè)“”，該基面上的重力處處趨于一致。，該基面上的重力處處趨于一致。該基面就稱之為該基面就稱之為，該深度則稱，該深度則稱之為之為。 定義定義 均衡補(bǔ)償理論的意義在于強(qiáng)均衡補(bǔ)償理論的意義在于強(qiáng)調(diào)了調(diào)了，而不是永遠(yuǎn)處于均衡狀態(tài)。實(shí)際而不是永遠(yuǎn)處于均衡狀態(tài)。實(shí)際上不均衡是絕對(duì)的，均衡是相對(duì)上不均衡是絕對(duì)的，均衡是相對(duì)的、暫時(shí)的。的、暫時(shí)的。均衡補(bǔ)償深度圖示均衡

11、補(bǔ)償深度圖示高山高山高原高原平原平原大洋大洋0 0kmkm5050補(bǔ)償補(bǔ)償基面基面海面海面151.2151.2150.8150.8151.5151.5151.3151.310107 7N/mN/m2 24 4161634341 150502323272739396 65 52.82.82.72.73.33.32.92.91.031.032.92.9高山高山(50+4)(50+4)2.8 = 151.2 (102.8 = 151.2 (107 7 N/mN/m2 2) )高原高原(34+1)(34+1)2.8 + 162.8 + 163.3 = 150.83.3 = 150.8平原平原27272

12、.8 + 232.8 + 233.3 = 151.53.3 = 151.5大洋大洋5 51.03 + 61.03 + 62.9 + 392.9 + 393.3 = 151.33.3 = 151.3硅鋁層硅鋁層2.7;2.7;硅鎂層硅鎂層2.9; 2.9; 地殼地殼平均平均2.8;2.8;地幔地幔3.3(3.3(單位單位10103 3kg/mkg/m2 2) )三、地球流變學(xué)三、地球流變學(xué) 傳統(tǒng)均衡概念是一種靜力學(xué)概念傳統(tǒng)均衡概念是一種靜力學(xué)概念(iso sta sy)(iso sta sy)，并把地幔假設(shè)為液體，并把地幔假設(shè)為液體，這都是不確切的。因?yàn)榈貧さ纳当厝贿@都是不確切的。因?yàn)榈貧さ纳当厝话殡S地幔物質(zhì)的垂直和水平運(yùn)動(dòng)，這種伴隨地幔物質(zhì)的垂直和水平運(yùn)動(dòng)，這種過(guò)程顯然是一種動(dòng)力學(xué)過(guò)程。而且，過(guò)程顯然是一種動(dòng)力學(xué)過(guò)程。而且，也即同時(shí)具有彈性和粘，也即同時(shí)具有彈性和粘滯性。滯性。粘彈性體概念模型粘彈性體概念模型麥克斯麥克斯韋體韋體( (左左) )和沃伊特和沃伊特體體( (右右) )地球流變學(xué)地球流變學(xué) 7070年代以來(lái)一些地球物理學(xué)家引年代以來(lái)一些地球物理學(xué)家引進(jìn)了粘彈性體概念和流變學(xué)方法，進(jìn)了粘彈性體概念和流