自然地理學(xué)-大地構(gòu)造學(xué)說

1、 大地構(gòu)造學(xué)是地質(zhì)學(xué)的分支學(xué)科，研究地殼的大型和全球構(gòu)造的發(fā)生、發(fā)展的規(guī)律及地殼運(yùn)動問題。前者如地槽和地臺、板塊構(gòu)造，后者如地殼運(yùn)動的力的來源、方式、空間分布、時間。第一節(jié) 地槽地臺學(xué)說 一 概述：是傳統(tǒng)的大地構(gòu)造學(xué)說，是在研究大陸地殼時形成的。1859年美國地質(zhì)學(xué)者J.霍爾對美國東部阿巴拉契亞山脈的研究中，注意到地層厚度達(dá)12KM以上，認(rèn)為山脈最初是在地殼的巨大凹陷中形成的，后期上升成山，稱這種長條形的凹陷為地槽。是地殼中的活動區(qū)。1885年E.休斯提出地殼中還有穩(wěn)定的地區(qū)，稱為地臺。1900年以來，認(rèn)為在元古代以后的地質(zhì)年代中，地殼上僅有這兩個對立的大地構(gòu)造單元。產(chǎn)生了地槽地臺學(xué)說。 二

2、.地槽 geosyncline （一）地槽的概念及發(fā)展過程 地球表面的許多長條形的褶皺山脈如阿爾卑斯山、喜馬拉亞山、秦嶺、科迪勒拉山、阿巴拉契亞、安第斯山等都有巨厚的沉積，經(jīng)對其巖石、巖漿活動、變質(zhì)、構(gòu)造運(yùn)動 的研究，證明早期均為強(qiáng)烈活動的坳陷地帶，這種地殼上的狹長（上千KM長，幾百km寬）的相對活動的坳陷地帶稱為地槽。 地槽的發(fā)展過程： 1.下降階段：下降幅度最大的地方是地向斜，相對隆起的是地背斜。 2.上升階段：地槽回返階段，早期為下降和上升相持，最后全部上升，地槽區(qū)變成褶皺帶，形態(tài)上是山脈。從地槽下降到上升形成褶皺帶，稱一個構(gòu)造旋回，需幾千到1億年。（二）地槽區(qū)特征巨厚的沉積建造：下降初

3、期有下部陸屑建造、海底火山巖建造。 繼續(xù)下降有石灰?guī)r建造；回返初期有復(fù)理石建造，后期有磨拉石建造。強(qiáng)烈的構(gòu)造變動：線形褶皺和逆斷層，大規(guī)模的碾掩構(gòu)造。頻繁的巖漿活動：中基性中酸性酸性。顯著的變質(zhì)作用：豐富多樣的礦產(chǎn)資源 三. 地臺 platform(一）地臺的發(fā)展過程地槽回返形成褶皺帶，由活動穩(wěn)定，形成地臺。地臺是地槽發(fā)展演變的產(chǎn)物。地臺一般都有雙層結(jié)構(gòu)，蓋層和褶皺基底。寒武紀(jì)以前形成褶皺基底的地臺，已較平坦，稱古地臺；寒武紀(jì)以后形成褶皺基底的地臺因處于山岳狀態(tài)，仍稱為褶皺帶。（二）地臺次級構(gòu)造單元地盾：長期上升無蓋層沉積。地向斜：長期下降臺背斜：長期上升，沉積蓋層由中間向兩側(cè)變薄。沉降帶：長

4、期下降最活動的地帶。又稱臺褶帶。（三） 地臺的特征厚度較小的沉積建造：下降開始有.鐵、鋁質(zhì)巖建造，可燃有機(jī)巖建造，繼續(xù)下降有石灰?guī)r建造，可形成豐富的沉積礦產(chǎn)。構(gòu)造運(yùn)動、巖漿活動及變質(zhì)作用都微弱。 四. 槽臺學(xué)說存在的問題機(jī)制不清，為什么這個地方形成地槽，那個地方形成地臺？固定論的觀點(diǎn) 僅以陸殼為研究重點(diǎn)，無法說明全球構(gòu)造的演化 對地槽區(qū)只知其終不知其始，對地臺區(qū)只知其始未知其終。 與我國實(shí)際不太符合。中國地臺是一個準(zhǔn)地臺。一 大陸漂移continental drift hypothesis（一）概述1912年魏格納（A.wegener)注意到大陸幾何形態(tài)的相拼。認(rèn)為：在3億年前地球上只有一個龐

5、大的聯(lián)合古陸，稱為泛大陸，中生代開始分裂。南美和非洲在7000萬年前的白堊紀(jì)分離，更新世時大西洋完成張裂，格陵蘭和挪威在150萬年前才分離；在印度洋方面，最先分離出澳洲，原來是長形的印度與馬爾加什分開 向東北漂移與亞洲大陸擠壓形成喜山；當(dāng)運(yùn)動著的大陸前緣遭到大洋底的抵抗時，便被擠壓褶皺成山，如美洲西部的科迪勒拉安第斯山。格陵蘭和南美洲的尖細(xì)末端，亞洲以東的島弧，實(shí)際上是一些被遺留在運(yùn)動著的島弧中的落伍者。 （二）證據(jù) 1.古生物證據(jù)： 蕨類植物舌羊齒化石在南美、南部非洲、澳大利亞、印度以及南極洲都有發(fā)現(xiàn)，這些植物的種子直徑達(dá)幾MM，由風(fēng)把它們吹過大西洋是不可能的；同樣，1968年在南半球發(fā)現(xiàn)水

6、龍獸化石，也說明這些大陸以往必定有某種聯(lián)系。因此，相同時代的舌羊齒和水龍獸化石在南半球各大陸的巖石中出現(xiàn)，是大陸漂移強(qiáng)有力的證據(jù)。 石炭紀(jì)大西洋兩岸爬行動物化石相同種類達(dá)64%。 南美西海岸的胡安.圣費(fèi)爾南德斯群島上的植物與離它很近的智利的植物很少有共同之處，可是卻與火地島、南極洲、新西蘭以及南太平洋許多島嶼的植物有親緣關(guān)系，解釋為：南美大陸只是在最近的2億年內(nèi)才離開非洲向西漂移接近這個群島；另外，夏威夷群島的植物和離它近的北美大陸植物關(guān)系甚微，而與亞洲大陸植物關(guān)系更為密切。 2.地質(zhì)證據(jù) (1).好望角的東西向褶皺山脈在海岸線附近突然中斷，而與它相當(dāng)?shù)臉?gòu)造卻在布宜諾斯艾利斯找到； (2).褶

7、皺的阿巴拉契亞山脈以北東向橫穿美國東部，延伸至紐芬蘭，終止于大西洋岸，而重新出現(xiàn)于愛爾蘭和不列顛； (3).在加納、象牙海岸及其以西，地層距今20億年的 地區(qū)和達(dá)荷美、尼日利亞以東6億年的地區(qū)之間有一清楚的界線，呈南西向在加納的阿克拉附近進(jìn)入海洋 如果巴西在6億年以前與非洲相連，則該界線應(yīng)在巴西東北海岸靠近圣路易斯的地區(qū)進(jìn)入南美洲，經(jīng)過對圣路易斯巖石年齡測定，驚喜發(fā)現(xiàn)，地質(zhì)年齡分為兩組，20億年的巖石正好位于預(yù)測界線的西面，而6億年的在其東面，西北非洲的一塊20億年的堅(jiān)穩(wěn)地塊顯然被遺留在南美大地上。全球水晶的分布3.冰川證據(jù)：古生代晚期，南半球普遍發(fā)育冰川，而除南極洲外，所有南半球各大洲現(xiàn)在均

8、位于赤道附近，另一方面，北半球各大洲并未有此時期的冰川遺跡，從冰川的移動方向看，南美洲、印度和澳大利亞冰川從大洋向內(nèi)陸移動，如果各大陸是拼合著，冰川也就正好集中于南極附近。（三）大陸漂移說的衰亡大陸漂移的機(jī)制不清，大陸不可能在硅鎂層上漂移。一組不可思議的大地測量數(shù)據(jù)：格陵蘭與歐洲之間的距離逐年增加9-32M，比現(xiàn)在利用衛(wèi)星技術(shù)測得的大幾百倍，因此為固定論者提供了反對的口實(shí)。有科學(xué)家估計(jì)，大西洋兩岸可類比的生物僅占生物種屬的5%。大陸漂移僅僅在地史的最近一個時期，人們要問，地球最近發(fā)生了什么變化，導(dǎo)致大陸分離漂移？在更老的地質(zhì)時期，大陸地殼又怎樣運(yùn)動呢？1930年WEGENER遇難。大陸漂移說這

9、支航船，在茫茫大海中迷失了方向，四處漂泊，期盼著戰(zhàn)勝驚濤波浪，到達(dá)勝利的彼岸。（四）大陸漂移說的新證據(jù)由于地球物理和海洋探測，60年代起大陸漂移又復(fù)興 。1.古地磁證據(jù) 由于地球的磁力線在南北兩極間通過，巖石形成時可被磁化，保留當(dāng)時的磁場方向，可以通過測定巖石中的磁場來了解 當(dāng)時地磁極的位置，發(fā)現(xiàn)地磁極是游移的，故可作出各大洲的磁極游移曲線。 首先對北美和歐洲的 磁極游移曲線研究，兩條曲線形狀相同，但是在7000萬到1億年前，兩條曲線不重合，這一事實(shí)有兩種解釋：要么承認(rèn)地球在同一時期有兩個磁極，要么就必須對兩個大洲的位置調(diào)整，直到使二者重合，進(jìn)一步的研究說明后者是對的，并且在至少2億年的時間內(nèi)

10、，這兩條曲線彼此間的位置正好和大西洋的寬度相同，由此可見，要使磁極的位置能夠通過調(diào)整而彼此重合，唯一的辦法是將兩個大洲彼此靠在一起。 2.利用電子計(jì)算機(jī)技術(shù)對大陸拼合 由劍橋大學(xué)布拉德完成最佳吻合，按大陸架外緣915M 深處的等深線進(jìn)行。 二.海底擴(kuò)張 sea floor spreading theory 1960年赫斯（HESS）和迪茨（DIZZ）在地幔對流的基礎(chǔ)上提出。 （一）要點(diǎn) 1 大洋中脊和裂谷是地幔物質(zhì)上涌的出口，涌出的地幔物質(zhì)冷凝形成新的海底，并推動先形成的海底逐漸向兩側(cè)對稱擴(kuò)張，速度約每年1-16cm，在海嶺處，擴(kuò)張的洋底同時把兩側(cè)大陸推開，大陸仿佛凍結(jié)在相鄰的海底上，與海底一

11、起向同一方向移動， 2 洋底擴(kuò)張到達(dá)深海溝時，便向下俯沖，重新返回到地幔，洋底并不推動相鄰大陸漂移。 3 海嶺上升的新物質(zhì)不斷被推向兩側(cè)，然后又俯沖到大陸殼下，大約2-3億年更新一次，所以各個大洋的地殼都很年輕，不老于中生代。 （二）證據(jù) 1 . 從 60年代起，就陸續(xù)有人發(fā)現(xiàn)，在橫穿洋脊方向所測得的磁力異常曲線相似，每一側(cè)的正負(fù)異常都在另一側(cè)同樣的位置出現(xiàn)；同時發(fā)現(xiàn)在過去億萬年地球發(fā)展過程中，地球磁場南北極曾多次反向，現(xiàn)在的磁場叫正向，與現(xiàn)在磁場方向相反的叫逆向。把所有橫剖面上所測得的正負(fù)異常連接起來，即可看出在洋脊兩側(cè)具有一系列與之平行的磁異常條帶，正向和逆向交替出現(xiàn)，以洋脊為中心對稱排列

12、，每一條磁條帶寬度不超過數(shù)十千米，而長度卻可達(dá)幾千千米以上。 2.海底年齡的特征,前面提到海底沉積物有從洋脊向兩側(cè)由薄逐漸變厚的特點(diǎn)。除此，經(jīng)年齡測定證明，海底沉積物還具有兩個特點(diǎn)：一是最老的沉積物年齡不早于侏羅億年，遠(yuǎn)比大陸上最古老的巖石(38億年)年輕。二是海底沉積物年齡從洋脊到兩側(cè)對稱分布。 結(jié)合前述，所有這些現(xiàn)象究竟如何解釋呢? 3. 轉(zhuǎn)換斷層 transform fault 大洋中脊被許多橫斷層切成小段，似平移斷層，但兩翼錯動的方向與平移斷層不同，這是另一種性質(zhì)的斷層。特點(diǎn)是： 盡管中脊軸海底不斷擴(kuò)張，但斷層面兩側(cè)的兩段中脊間的距離卻未必加大； 它僅在兩段中脊間錯動，而此段以外的斷裂

13、帶上，斷裂帶兩側(cè)海底擴(kuò)張方向是一致的。 作為轉(zhuǎn)換斷層，兩中脊之間的錯動方向恰好和平移斷層把中脊錯開的方向相反。 地震多沿轉(zhuǎn)換斷層的錯動段發(fā)生。 4.海底熱流值由海嶺向外遞減，由1.82微卡/平方厘米秒,到大洋盆地的1.28微卡/平方厘米秒,再到海溝處的0.99微卡/平方厘米秒。 三.板塊構(gòu)造說plate tectonics tueory 板塊構(gòu)造是海底擴(kuò)張的引伸，認(rèn)為地球表面可分為若干大的巖石圈碎塊看上去象一個個形狀各異的板子，稱為板塊。板塊之間進(jìn)行著相互運(yùn)動，板塊被認(rèn)為是剛硬的，其基底是堅(jiān)硬的巖石圈與柔軟的軟流圈之間的分界面。 板塊內(nèi)部相對穩(wěn)定，但各板塊的結(jié)合處相對活動。/00 全球分六大板

14、塊：太平洋板塊、亞歐板塊、印度洋板塊、非洲板塊、美洲板塊、南極洲板塊。 （一）板塊分界線 板塊通常以海嶺、轉(zhuǎn)換斷層、海溝和地縫合線為分界。各界都有自己的特征： 1)海嶺oceanic ridge 這里不斷溢出上地幔物質(zhì)，噴出物多為玄武巖，是新地殼增生的地方，故又稱之為擴(kuò)張(或增生)型邊界，如亞歐板塊與美洲板塊之間有大西洋海嶺相非洲板塊和印度洋板塊之間以印度海嶺為界。在大西洋的海嶺又稱大洋中脊（midoceanic ridges）總長度達(dá)70000km，高達(dá)3000m，寬達(dá)2000km。其間有中央裂谷（midoceanic rift）太平洋稱為洋中?。╫ceanic rise）。 2)轉(zhuǎn)換斷層t

15、ransform fault 大洋底部的海嶺常被一系列斷層所錯開。不過這同一般的平移斷層不它一面向兩側(cè)分裂，一面發(fā)生水平錯動，形成一系列垂直斷裂帶，故稱為轉(zhuǎn)換斷層。水平斷距常達(dá)數(shù)十、數(shù)百公里，甚至可達(dá)1000公里。這類邊界僅見于大洋地殼中。 3)海溝 trench這一界線又常與俯沖帶連在一起，即當(dāng)洋殼板塊向兩側(cè)移動，遇到大陸板塊發(fā)生碰撞（collision）時，由于洋殼巖石密度大、位置相對較低， 自然俯沖于大陸板塊之下，叫俯沖帶(subduction zone)。 在俯沖帶上，即在兩個板塊之間形成深海溝。海溝常常平行于兩個板塊的邊界，并且可伸很遠(yuǎn)。例如太平洋板塊周圍都有很深的海溝同其他板塊相分

16、開。 4)地縫合線 suture line兩個板塊相向移動以致發(fā)生碰撞時，可能是一個板塊的邊緣俯沖于另板塊之下，也可能是大洋殼分別俯沖于兩個板塊之下。這樣的構(gòu)造線，稱為地縫合線。板塊之間最新蛇綠巖帶的位置代表兩個板塊之間縫合線位置。雅魯藏布印度河地縫合線是印度板塊(屬印度洋板塊)，俯沖于亞歐板塊之下，為南亞次大陸與亞歐板塊的分界那里有典型的蛇綠巖帶。 匯聚型板塊邊界的三種類型 （二）板塊構(gòu)造說論證 蛇綠巖套o(hù)phiolite：超基性巖輝長巖、海底枕狀熔巖和深海硅質(zhì)巖。和現(xiàn)代洋殼的結(jié)構(gòu)一致，在板塊碰撞的強(qiáng)大擠壓力下，沒有被削減掉的洋殼物質(zhì)順結(jié)合帶被擠出，成為蛇綠巖帶。如雅魯藏布江蛇綠巖帶。 混雜

17、堆積：melange在西藏白浪縣，見到一種很特殊的巖石，在墨黑色的超鎂鐵巖中包裹有許多大小懸殊、時代不同、巖性各異的巖塊，它們亂七八糟地攪拌在一起，毫無規(guī)律可尋，同樣的現(xiàn)象在北美西部的海岸山脈、阿富汗的興都庫什山、伊朗的扎格羅斯山、土爾其的托羅斯山脈中都曾發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)象。 地震活動 地震的分布規(guī)律和成因機(jī)制，大體可概括為以下幾點(diǎn)； (1)沿著大洋中脊、轉(zhuǎn)換斷層、俯沖帶(貝尼奧夫帶)、大陸裂谷、地縫合線分布。 (2)世界上的中、深源地震，特別是深源地震，主要分布于俯沖帶傾向大陸的一側(cè)。 (3)發(fā)生于大洋中脊、大陸裂谷的地震主要由拉張所產(chǎn)生；發(fā)生于轉(zhuǎn)換斷層帶的地震主要由扭錯所產(chǎn)生；發(fā)生于俯沖帶、地縫

18、合線的地震主要由擠壓、邊掩所產(chǎn)生，但發(fā)生于海溝附近的地震有許多是因張裂形成。 (4)板塊內(nèi)部地震較少。 （三）板塊運(yùn)動的機(jī)制 地幔對流 mantle convection （四）板塊構(gòu)造說的應(yīng)用 1 大洋發(fā)展階段： (1)大西洋的洋底只有誕生沒有死亡。大西洋的壽命和大西洋底最老的部分的年齡一致(現(xiàn)已查明。約為16億年)。大西洋的面積是由小到大在變化著的，也就是說大西洋最初可能僅僅是周圍大陸之間的一道窄狹的巨大裂隙，誕生以后，面積不斷擴(kuò)大，今天它的面積仍在擴(kuò)大之中。 (2)大西洋兩岸的巨大陸地在地質(zhì)史上的“漂移”運(yùn)動，不是大陸在海底上滑動，而是大陸隨著巖石圈板塊在大西洋中脊的生成和向兩側(cè)擴(kuò)張而一

19、起運(yùn)動的. (3)太平洋的洋底是有生又有死的：洋底在東太平洋蹈起處不斷地生成著，向兩側(cè)擴(kuò)張，在周圍深海溝處的海溝俯沖型板塊邊界處，太平洋之底不斷地消亡著。必然的結(jié)論就是太平洋的年齡定比現(xiàn)今找到的最老的洋底更老一些。 (4)地球表面的總面積基本是穩(wěn)定的。大西洋的面積在擴(kuò)大，大西洋兩側(cè)的大陸在隨著大西洋的擴(kuò)大向兩側(cè)推移。陸地的面積也是相對不變的。那末，有一部分洋底處于不斷消亡過程中的太平洋的總面積就一定在不斷縮小。 這幾個結(jié)論，必然會引起如下的聯(lián)想：既然大西洋曾經(jīng)是陸地上的一條裂縫，那么在今天的陸地上有無這樣的裂縫以至開裂為海洋呢？同樣，太平洋正在縮小，那么，今日的海洋中有無縮成海直至使兩側(cè)的陸地合二而一呢？ 板塊構(gòu)造對上述問題的回答是肯定的。 東非大裂谷(east African rift system)是一個新海洋的發(fā)祥地，（孕育期） 紅海已將非洲和阿拉伯半島分開（幼年期） 大西洋正在擴(kuò)張（青年期） 太平洋在縮?。ɡ夏昶冢?地中海是殘存海（衰退期）地縫合線海洋生命的遺跡。這個完整的過程稱為威爾遜旋回 2.地震分布 淺震、中震、深震沿俯沖帶有規(guī)律分布。淺震分布在海溝、島弧外側(cè)