地殼運動的概述（crustal movement）

由內營力引起地殼結構改變,、地殼內部物質變位的構造運動叫地殼運動,。

地球表層相對于地球本體的運動。通常所說的地殼運動,，實際上是指巖石圈相對于軟流圈以下的地球內部的運動。巖石圈下面有一層容易發(fā)生塑性變形的較軟的地層,，同硬殼狀表層不相同,，這就是軟流圈。軟流圈之上的硬殼狀表層包括地殼和上地幔頂部,。地殼同上地幔頂部緊密結合形成巖石圈,，可以在軟流圈之上運動,。

在地球的內力和外力作用下地殼經(jīng)常所處的運動狀態(tài)。地球表面上存在著各種地殼運動的遺跡,，如斷層,、褶皺、高山,、盆地,、火山、島弧,、洋脊,、海溝等；同時,，地殼還在不斷的運動中,，如大陸漂移、地面上升和沉降以及地震都是這種運動的反映,。地殼運動與地球內部物質的運動緊密相聯(lián),，它們可以導致地球重力場和地磁場的改變，因而研究地殼運動將可提供地球內部組成,、結構,、狀態(tài)以及演化歷史的種種信息。測量地殼運動的形變速率,，對于估計工程建筑的穩(wěn)定性,、探討地震預測等都是很重要的手段，對于反演地應力場也是一個重要依據(jù),。

對緩慢的地殼運動,，可根據(jù)地質學（地層學、古生物學,、構造地質學等）,、地貌學和古地磁學的考察，參考古天文學,、古氣候學的資料,，進行綜合分析判定。例如,，大陸漂移學說是從古生物學,、古氣候學找到跡象，又通過古磁極的遷移得以確立的?，F(xiàn)在根據(jù)同位素年齡的測定和巖石磁化反向的分析,，可以進一步認識地殼運動的演化。

對于現(xiàn)代地殼運動,，一般采用重復大地測量的方法,，如用重復水準測量來研究垂直運動,；用三角測量或三邊測量的復測來研究水平運動；用安放在活動斷層上的蠕變計,、傾斜儀和伸長儀等做定點連續(xù)觀測來監(jiān)視斷層的運動,。20世紀70年代后期，進而利用空間測量技術（激光測月,、人造衛(wèi)星激光測距和甚長基線干涉測量等）監(jiān)測不同板塊上相距上千公里的兩點間的相對位移（精度可達2～3厘米）,，用以測定板塊之間的運動。除此以外,，還可以利用海岸線的變遷,，驗潮站關于海水漲落的記錄等，推斷現(xiàn)代地面的升降運動,。

地殼運動的分類

按運動方向可分為水平運動和垂直運動,。水平運動指組成地殼的巖層，沿平行于地球表面方向的運動,。也稱造山運動或褶皺運動,。該種運動常常可以形成巨大的褶皺山系,，以及巨形凹陷,、島弧、海溝等,。垂直運動,，又稱升降運動、造陸運動,，它使巖層表現(xiàn)為隆起和相鄰區(qū)的下降，可形成高原,、斷塊山及拗陷,、盆地和平原，還可引起海侵和海退,，使海陸變遷,。地殼運動控制著地球表面的海陸分布，影響各種地質作用的發(fā)生和發(fā)展,，形成各種構造形態(tài),，改變巖層的原始狀態(tài)，所以有人也把地殼運動稱構造運動,。按運動規(guī)律來講,，地殼運動以水平運動為主，有些升降運動是水平運動派生出來的一種現(xiàn)象,。

地殼運動按運動的速度可分為兩類：①長期緩慢的構造運動,。例如大陸和海洋的形成,，古大陸的分裂和漂移，形成山脈和盆地的造山運動,，以及地球自轉速率和地球扁率的長期變化等,，它們經(jīng)歷的時間尺度以百萬年計。另如冰期消失,、地面冰塊融化引起的地面升降,，也屬以萬年計的緩慢運動。②較快速的運動,。這種運動以年或小時為計算單位,，如地極的張德勒擺動，能引起地殼的微小變形,；日,、月引潮力不但造成海水漲落，也使固體地球部分形成固體潮,，一晝夜地面最大可有幾十厘米的起伏,；較大的地震可引起地球自由振蕩，它既有徑向的振動,，也有切向的扭轉振動,。

地殼運動的發(fā)現(xiàn)歷史

地球表層的大規(guī)模移動

傳統(tǒng)地質學最早發(fā)現(xiàn)了地球表層的垂直升降運動，證據(jù)是在高山上發(fā)現(xiàn)海相的沉積巖,，并且有海中特有的貝類化石,。這表明某些大陸地區(qū)的地殼在過去的地質年代中曾經(jīng)是海洋。地質學中有所謂海進和海退之說,，表明局部地殼是有升降變化的,。但是傳統(tǒng)地質學否認地球表層曾有過大尺度的水平運動。

20世紀60年代以后總結了一系列的地學研究成果,，證明地球表層在地球的歷史中曾經(jīng)有過大規(guī)模的水平位移,，各大陸的相對位置曾有過顯著的變化。最主要的證據(jù)是：①全球地震帶勾畫出6大板塊的輪廓,，證明地球表層的巖石圈不是完整的一塊,。②古地磁學的研究表明，由各大陸巖石磁性所得到的古地磁極位置不相重合,，而根據(jù)各大陸不同地質年代的巖石磁性所繪制的極移曲線,，在近代趨向重合于今地磁極位置。③大洋中脊兩側的磁異常條帶,，表明海底地殼在不斷從中脊向兩側擴張,，各板塊所負載的大陸巖石圈隨之發(fā)生水平漂移。

地球表層的垂直運動

由于6大板塊和其他小板塊的互相鑲嵌式拼合，板塊的水平向移動必然在板塊邊界和板塊內部產(chǎn)生次生的豎直向運動：①板塊消減帶上海洋板塊向地幔中以一定傾角下沉,；②相鄰的大陸板塊邊緣受消減運動的影響有牽連地下沉,，地震時產(chǎn)生回跳；③大陸內部由于橫向的推擠壓力產(chǎn)生地殼的抬升或巖石圈的加厚,，地質上產(chǎn)生巖層的褶皺,，形成山脈和河谷。

另外,，由于地幔物質的上涌在某些地區(qū)的巖石圈中可能產(chǎn)生拉伸的張應力,，形成張性的裂谷或斷陷盆地。從地殼均衡的方面說,，地球表層的豎直向運動從根本上還受著地球重力的制約,。

地殼運動的形成

地殼運動使巖層發(fā)生彎曲，產(chǎn)生裂縫,、斷裂,，并留下永久形跡，這樣就形成了地質構造,。所謂地質構造就是地殼運動引起的巖層變形和變位的形跡（結果）,。地殼運動是形成地質構造的原因，地質構造則是地殼運動的結果,。

地殼運動的證明

自地球誕生以來,，地殼就在不停運動，既有水平運動,，也有垂直運動,。地殼運動造就了地表千變萬化的地貌形態(tài)，主宰著海陸的變遷,。人們可用大地測量的方法證明地殼運動,。例如，人們測出格林尼治和華盛頓兩地距離每年縮短0.7米,，像這樣發(fā)展下去,，1億年之后，大西洋就會消失,，歐亞大陸就會和美洲大陸相遇?；彩堑貧み\動的證據(jù),。在喜馬拉雅山的巖層里，找到了許多古海洋生物化石,，如三葉蟲,、筆石、珊瑚等，說明這里曾經(jīng)是汪洋大海,。文化遺跡也是很好的證據(jù),。意大利波舍里城一座古廟的大理石柱離地面4～7米處，有海生貝殼動物蛀蝕的痕跡,，可見該廟自建成以后曾一度下沉被海水淹沒,，以后又隨陸地上升露出了水面。另外,，火山,、地震、地貌及古地磁研究等都能提供大量的地殼運動的證據(jù),。地殼運動引起的地殼變形變位,，常常被保留在地殼巖層中，成為地殼運動的證據(jù),。在山區(qū),，我們經(jīng)常可以看到裸露地表的巖層,，它們有的是傾斜彎曲的,，有的是斷裂錯開的，這些都是地殼運動的"足跡",，稱為地質構造,。形成的地貌，稱為構造地貌,。

(一)褶皺

當巖層受到地殼運動產(chǎn)生的強大擠壓作用時,，便會發(fā)生彎曲變形，這叫做褶皺,。地殼發(fā)生褶皺隆起,，常常形成山脈。世界許多高大的山脈,，如喜馬拉雅山,、阿爾卑斯山、安第斯山等,，都是褶皺山脈,。它們是由地殼板塊相互碰撞、擠壓,，在板塊交界處發(fā)生大規(guī)模褶皺隆起而形成的,。

褶皺有背斜和向斜兩種基本形態(tài)。背斜巖層一般向上拱起,，向斜巖層一般向下彎曲,。在地貌上，背斜常成為山嶺，向斜常成為谷地或盆地,。但是,，不少褶皺構造的背斜頂部因受張力，容易被侵蝕成谷地,，而向斜槽部受到擠壓,，巖性堅硬不易被侵蝕，反而成為山嶺,。

(二)斷層

地殼運動產(chǎn)生的強大壓力或張力,，超過了巖石所能承受的程度，巖體就會破裂,。巖體發(fā)生破裂,，并且沿斷裂面兩側巖塊有明顯的錯動、位移,，這叫做斷層,。

在地貌上，大的斷層常常形成裂谷或陡崖,，如著名的東非大裂谷,、我國華山北坡大斷崖等。斷層一側上升的巖塊,，常成為塊狀山地或高地,，如我國的華山、廬山,、泰山,；另一側相對下沉的巖塊，則常形成谷地或低地,，如我國的渭河平原,、汾河谷地。在斷層構造地帶,，由于巖石破碎,，易受風化侵蝕，常常發(fā)育成溝谷,、河流,。

了解地質構造規(guī)律，對于找礦,、找水,、工程建設等有很大幫助。例如,，含石油、天然氣的巖層，背斜是良好的儲油構造,；向斜構造盆地,，利于儲存地下水，常形成自流盆地,。在工程建設方面,，如隧道工程通過斷層時必須采取相應的工程加固措施，以免發(fā)生崩塌,；水庫等大型工程選址,，應避開斷層帶，以免誘發(fā)斷層活動,，產(chǎn)生地震,、滑坡、滲漏等不良后果,。

地殼運動的學說

（一）收縮說

核心思想：地球最初是熔融體,，逐漸冷卻。冷卻是從外表開始的,。地殼最先冷卻形成,，而后地球內部逐漸冷卻收縮后，體積變小,，這時地殼就顯得過大而發(fā)生褶皺,。（如同干蘋果一樣，外皮皺）,。存在問題：按這種理論,，地殼上的褶皺分布應是隨機的，但事實上褶皺的分布有一定的規(guī)律,。尤其是放射性元素的發(fā)現(xiàn),，說明地球并非由熱變冷卻。否定了收縮論的觀點,。

（二）膨脹說

核心思想：地球曾有很高溫的時期,，同時在地殼下部有一個膨脹層，由于膨脹層受熱膨脹,，使地殼裂開,，解釋了一些深大斷裂、洋脊,、裂谷的成因,。存在問題：無法解釋大規(guī)模擠壓褶皺，逆掩斷層的形成,。而且膨脹性應具有宇宙性,，其它星球尚無發(fā)現(xiàn),。

（三）脈動說

核心思想：由于地球內部冷熱交替，導致地殼周期性的振蕩運動（脈動）受熱隆起,，冷卻地區(qū)坳陷,。存在問題：忽視了水平運動。同時沒有冷,、熱交替的證據(jù),。

（四）地球自轉速度變化說

李四光提出：地球自轉速度的變化是導致地殼運動的重要原因。核心思想：地質構造可分為走向東西向的緯向構造帶,。走向南北向的經(jīng)向構造帶,。當?shù)厍蜃赞D加快時，由于離心力作用,，地殼物質向赤道集中,，相當于受到南北向的擠壓，形成緯（東西向）構造帶,。相反地球自轉減慢時,，地殼物質從赤道向兩極擴散，形成經(jīng)向（南北向）構造帶,。

（五）地幔對流說

板塊構造理論所暢導的,，最早由英國的霍爾姆斯提出。核心思想：地幔物質熱對流,，帶動馱在其上的巖石圈水平運動,。存在問題：地幔物質能否熱對流？對流的范圍和規(guī)模有多大,？

簡而言之,，這些觀點只分析到了部分情況并沒能分析到全部。以上這些觀點長期共存正說明了一個問題,，那就是人類沒有找到真正的造山運動和海底擴張的原因,。如果找到了，就不可能有多個相互矛盾的理論共存,。

不同地殼運動的產(chǎn)物

地殼無時不在運動,，但一般而言地殼運動速度緩慢，不易為人感覺,。特別情況下,，地殼運動可表現(xiàn)快速而激烈，那就是地震活動,，并常常引發(fā)山崩,、地陷、海嘯,。地殼運動按運動方向可分為升降(垂直)運動和水平運動,。

升降運動是相鄰地塊或同一地塊不同部分作差異性上升或下降,，使得某些地區(qū)成為高地或山嶺，另一些地區(qū)成為盆地或凹陷,。我國喜馬拉雅山上埋藏著大量新生代早期的海洋生物化石,，表明在幾千萬年前這里還是一片汪洋大海。深海鉆探發(fā)現(xiàn),，印度洋底有白堊紀的煤層，說明1億多年前這里還是大陸邊緣上的沼澤,。世界上許多地區(qū)近期都表現(xiàn)為升降運動,。例如，大不列顛群島,、原蘇聯(lián)的北冰洋地帶,、南美西部沿海地區(qū)，以及北美東部哈得遜灣的拉布拉多半島等地區(qū)均為上升區(qū),。地中海,、英吉列海峽、墨西哥灣等為下降地區(qū),。我國的青藏高原,、云貴高原以上升為主。華北平原,、松遼平原等地則以下降為主,。

水平運動是指地殼塊體在水平方向上移動，相鄰地塊或相互分離拉開,，或相向靠攏擠壓,，或呈剪切錯動。在剪切錯動中相鄰地塊既不拉開,，也不靠攏?，F(xiàn)代水平運動最典型的例子就是美國加里福尼亞的圣安德列斯斷層帶。幾年前,，美國使用軌道衛(wèi)星和激光束新技術來測定斷層兩盤的位移,，數(shù)據(jù)表明，該斷層自中新世以后,，水平運動距離已達260千米,。

由于地殼運動，使巖石原有的空間位置和形態(tài)發(fā)生改變(沉積巖,、火山巖等巖層在其形成之初,，基本上是水平產(chǎn)出的，而且在一定范圍內是連續(xù)的),。巖層由水平變?yōu)閮A斜或彎曲,，連續(xù)的巖層被斷開或錯動,，完整的巖體被破碎等，這種原生的形態(tài)和位置的改變,，稱為構造變形,，變形的產(chǎn)物稱為地質構造。最常見的地質構造為褶皺和斷層,。

巖層的彎曲稱為褶皺,，褶皺的基本類型是背斜與向斜。背斜在形態(tài)上是向上拱的彎曲,，中心部分為老地層,，兩翼巖層依次漸新。向斜是中部向下彎曲,，中心部分為新地層,，兩翼巖層依次漸老。褶皺中,，背斜與向斜常常是并存相依的,。當然，背斜的上拱,，向斜的下凹,，并不一定與地形的高低一致，背斜可以形成山,，也可以是低地,；向斜可以是低地，但也可以構成山嶺,。

巖石在受力作用后,，當應力超過巖石的強度極限時，巖石就要發(fā)生破裂,，沿破裂面兩側巖塊發(fā)生顯著相對位移的斷裂構造稱為斷層,。斷層的規(guī)模大小不等，大者沿走向延伸可達上千千米,，向下可切穿地殼,，常由許多斷層組成，稱為斷裂帶,。小者位移僅幾厘米,。被錯開的兩部分巖石沿之滑動的破裂面叫做斷層面,，斷層面可成水平的,、傾斜的或直立的,，以傾斜的最多。斷層面兩側相對移動的巖塊稱為斷盤,。斷層面是傾斜面時,，斷層面以上的斷塊叫上盤,，斷層面以下的斷塊叫下盤。斷盤沿斷裂面相對錯開的距離叫斷距,。上盤相對下降,，下盤相對上升的斷層為正斷層；上盤相對而言上升,，下盤相對而言下降的斷層為逆斷層,；兩盤沿斷層面走向相對水平移動的斷層為平移斷層。

地殼的形成

地殼的形成分成了四步：

一,、鈾等放射性元素使地球內部溫度升高（據(jù)說地球開始時溫度僅為1000攝氏度）,，易熔部分化解。

二,、鐵鎳等重元素下沉，輕元素開始形成巖漿（即后來的地殼）,。

三,、開始形成地核與地殼。

四,、地核形成后,，地球出現(xiàn)分層結構，地幔上邊變成軟流層,，地殼冷卻形成,。

如果沒有這一階段，就沒有了地殼運動,。