1、大地构造学说简介,一、地 槽 地台学说 二、多旋回构造与地洼学 三、地 质 力 学 学 说 四、板 块 构 造 学 说,概 述,地壳运动学说(又称大地构造学说），是地质科学的重要理论。其内容主要是研究地质构造的分布规律，地壳运动发生的时间、运动方式和规模，以及地完运动的起因和动力来源。直到现在还没有一个学说能全面完整地解释各种问题，因而各家提出的多还是一些假说。有关地壳运动及其成因的假说很多，主要有：收缩说、膨胀说、均衡说、对流说、波动说、大陆漂移说等等。下面简介四个重要的地壳运动学说,一、地槽地台学说,地槽地台学说（传统大地构造学说）。是在19世纪中期以来研究大陆型地壳构造而逐渐建立起来的。
2、基本观点：地壳运动主要受垂直运动所控制，水平运动是次要的，地壳运动的动力来源是地球内部物质的重力分异作用，物质受热变轻向上流动造成地表上升降起，物质冷却变重下沉则造成地表下降凹陷。地球上的海陆变迁和地质构造，主要就是由地壳这样的升降运动所造成。因此，它根据各个地区的升降运动、沉积建造、构造变动、岩浆活动、变质作用等方面进行分析，确定地壳在各个不同发展阶段的性质，而把地壳划分为地槽、地台和过渡区等构造单元。,（一）地 槽 区,1、地槽的概念、地槽（geosyncline ）是地壳中强烈活动的地带，多呈狭长带状。在这里，升降运动的速度和幅度很大，因而在地槽凹陷里堆积了巨厚的沉积物，构造变动和岩浆活
3、动激烈频繁，变质作用显著，是地壳上相对活动的构造单元。槽台说认为，现今世界上几乎所有的大山脉，原来都是地槽而裕皱升起的。因此根据对巨大的榴皱山脉的研究，认为地槽的发展经历了两大发展阶段。,2、地槽的发展过程,第一阶段：强烈下降为主的阶段。总下降速度和幅度都很大，但内部还是有差异的，有的地方下降幅度大些，称为地向斜，是地槽中最活动的部分；有的地方下降得慢些，相对地隆起，称为地背斜。因此，地槽内部实质是由一系列平行排列的勘陷和隆起所组成。由于地槽下降幅度大，从邻区搬来的大量碎屑物迅速堆积，形成巨厚的沉积层(厚达1-2万m)。随着地槽不断下降，海侵逐渐加大，沉积物由颗粒较粗的碎屑岩渐变为颗粒较细的碎
4、屑岩到石灰岩。在地槽强烈下降过程中，可导致地壳产生断裂，造成岩浆通道，出现有基性到中性的海底火山喷发。,第二阶段：强烈上升为主的阶段（回返阶段）。当地楷下降达到极限时，就开始上升。上升也是不平衡发展的。一般从最活动的地向斜开始，由于地向斜上升隆起，叫做“中央隆起”，在中央隆起的两侧相对发生拗陷称“边缘拗陷”，在两个相邻的中央隆起中间，形成“山间拗陷”。伴随地槽的上升而发生海退，陆地渐增。沉积物由碳酸盐类沉积变成具有明显韵律层理的碎屑沉积。,由于在沉积过程中，地槽时升时降，岩性和岩相反复变化，故常出现砂岩一页岩一泥灰岩等交替的沉积韵律，这套岩层称之为复理石建造。在地槽强烈回返上升时，原来下降时沉
5、积的巨厚岩层受到挤压，发生强烈的褶皱和断裂，岩浆也随之大规模侵入，形成以酸性为主的侵入岩，岩层也遭受强烈的区域变质。,最后，地槽的各个部分都先后褶皱隆起，海水完全退出，地槽变成错综复杂的山脉(又称褶皱带)。当地槽全部回返形成高耸山区时，在各个拗陷中迅速堆积了由山上剥蚀下来的大小碎屑物，形成很厚的分选差的粗碎屑岩，这套岩层称为磨拉石建造。从地槽下降经回返、褶皱隆起成为褶皱带，这样一个完整的过程，称为一个构造旋回。地槽区经历一个旋回发展后，就由相对活动转为相对稳定的地区。有些地槽区经一次构造旋回发展就转变为稳定的地台区，而有些地槽区要经过多次构造旋回才转变成地台，称多旋回发展(图3)。,地槽形成过
6、程示意图,3. 地槽区的特征,1. 巨厚的沉积建造2.强烈的构造变动3.频繁的岩浆活动4.显著的变质作用5.丰富的矿产资源,（二）地 台 区,1、地台的概念地台是地槽经回返上升后转化而成的相对稳定的地区，或者说是褶皱带经准平原化以后转变而成。所以，地台是地壳上相对稳定的构造单元，活动性比较轻微，只以大面积的缓慢的升降运动为主，构造变动、岩浆活动相变质作用都比较微弱，形状多成较平坦的巨大地块。,2、地台区的内部结构由于地台还是有升降运动，因此上升的部分成为陆地，而下降的部分可发生海侵形成地台浅海，或者形成内陆盆地而接受沉积。由地台下降沉积形成的岩层称之为沉积盖层。因此，地台的结构可以分为两个基本
7、构造层(称双层结构)，下构造层为褶皱基底，上构造层为沉积盖层，中间为一个不整合面分隔开(图3.70)。褶皱基底是地台形成前的地槽阶段形成的，岩层时代较老，褶皱复杂，变质强烈，主要出结晶变质岩组成。,图3-70 地 台 结 构 示 意 图,沉积盖层是在褶皱带形成后，经长期剥蚀准平原化之后再下降接受沉积而成的新岩层(即地台阶段的沉积)。由于这时已转变成较稳定的地台，故沉积的岩层层次清楚，岩性、岩相变化小，分布面积广泛，但厚度较小(几十至几千米)。地台一般具有此双层结构特征，但也有些长期上升的部分，内于没有沉积，就不一定有此双层结构，褶皱基底直接裸露于地表，地台的这些部分称为地盾，如我国的胶辽地盾，
8、北美的加拿大地盾等。,根据地台基底的形成时期，可分成古地台和年青地台。基底形成时代在寒武纪以前的，称为古地台，如我国的华北地台，俄罗斯地台等；基底形成于寒武纪以来的地台，称年青地台。寒武纪以后由地槽回返形成的地台，多还存在山岳状态，很少用年青地台这个名字，而用褶皱带来称呼故一般所说的地台是指古地台而言。,3. 地台区的基本构造,1. 台盾 是指地台区中有大面积基底岩石出露的地区。台盾是从古生代以来趋向上升的构造单元，长期稳定隆起，遭受剥蚀，没有盖层(即只有一层结构)，或只在局部彻陷中有薄的盖层，它通常具有乎缓的凸面，且被有盖层的地台所环绕。世界上著名的地盾有加拿大地盾、波罗的海地盾等，我国华北
9、地台上有胶辽地盾、淮阳地盾等。,2台向斜 是地台区长期趋向下降的次一级构造单元，面积广阔，直径由数百至上千千米。上面覆有沉积盖层，具二元结构。3. 台背斜 是地台区长期稳定隆起的次一级构造单元，面积相当广阔，沉积盖层由边缘向中心逐渐变薄。 4. 沉降带（台褶带）,4. 地台区的特征,1. 厚度小的沉积建造2.不强烈的构造变动3.较微弱的岩浆活动4.不显著的变质作用5.较丰富的沉积矿产,三、过 渡 区,在地地槽皱隆起过程中，在其与地台交界的地区，同时形成了大型带状拗陷，称为前缘拗陷，它具有从地槽向地台过渡的性质，所以又称为过渡区或过渡带。过渡区的结构，往往是不对称的，与地槽毗邻的一边具有地槽的特
10、征；与地台毗邻的一边又具有地台的性质。过渡区的沉降幅度可达四、五千米，介于地槽区和地台区之间。由于隆起的褶皱山系急剧上升，剥蚀大量粗碎屑物质堆积于前缘拗陷中，形成磨拉石建造；如气候湿润，树木繁茂，还可形成台煤或油页岩建造，沿山藤呈带状分布，厚度很大；如有还原环境，则可发育成含油建造。如气候炎热干燥，还可形成红色岩或含盐建造。这里的构造形态也常具有过渡性质，断裂比较发育，并常存在着深断裂。,四. 固定论和活动论,槽台说第一次揭示了地壳构造发展中的两大构造单元及其所反映的本质上的差别这是它的重要贡献。槽台说是以沉积建造和岩相分析为基础建立起来的，它对于古地理的恢复，大地构造单元的划分，以及揭露矿产
11、的形成和分布规律，都有着重要的作用。 地槽说主张地壳是运动的和发展的，但这种运动主要是升降运动，是在原地活动，大陆和海洋的位置不变，仅仅表现为海侵和海退，陆地面积的扩大或缩小，地壳的隆起和勒陷等。因此，这一学说被称为“固定论”或“隆起说”。其工作方法主要是地层古生物方法，从时间上研究地壳的发展规律，所以又称之为“历史学派”或“传统派”。,与槽台说针锋相对的另一派，是“活动论”。活动论实际主要是从空间研究地壳构造的分布规律，其作用力主要是水平作用力，认为地壳运动使大陆发生了漂移，因此这一学说又称为“水平论”或“漂移说”。活动论者认为过去大陆是连在一起的。后来分裂开来了，所以才有这种现象。这种观点
12、很容易为人所接受。实际上，活动论与固定论，隆起说与漂移说，历史学派与力学学派，都是指两个对立的学派而言，只是名称不同而已，本世纪中期固定论占优势，目前活动论占有重要地位。这两派从本世纪开始争论，根据许多事实来看，活动论日益得到人们的承认。,二、多旋回构造和地洼学说,黄汲清 陈国达,我国有两位地质学者在槽-台说的基础上，经过多年实践和研究，提出有创见性的大地构造学说，这就是：黄汲清“多旋回构造运动说” 陈国达“地洼学说”。,2、地槽多旋回构造说德国著名地质学家H施蒂勒曾提出地槽发展的单旋回观点，多年来一直为各国地质学者所接受。其要点是：任何地槽从下降沉积开始，然后地槽上升转化为地台，这就是一个构
13、造旋回。,黄汲清在长期研究并总结我国地质构造发育特征的基础上，于1945年指出：地槽的发展不是单旋回的，而是多旋回的。新中国成立以来，由于我国大量地质资料的积累，黄汲清不断阐述地槽褶皱带的多旋回观点，并初步建立起多旋回模式。即一个褶皱带的形成，往往要经历许多发展阶段，即：前期旋回主旋回后期旋回。每个旋回都可以出现施蒂勒所说的各种岩浆活动，而沉积建造、构造运动、变质作用和成矿规律等也都是多旋回的。以天山优地槽为例，它的发展共经历了加里东旋回华力西旋回燕山旋回。,深断裂的多旋回理论,50年代黄汲清在深入研究深断裂后，初步提出了中国深断裂类型。近年来，结合地球物理资料，把深断裂进行了分类：断到上地壳
14、的硅铝层深断裂；断到下地壳的硅镁层深断裂；切过岩石圈的岩石圈深断裂；达到软流圈的超岩石圈深断裂。他强调超 岩石圈断裂即板块构造说的贝尼奥夫带(即俯冲带)，并为深断裂也是多旋回活动的。,板块运动的多旋回理论,70年代以来，黄汲清进一步把多旋回构造运动理论与板块构造学说结合起来，认为板块运动也是长期的、多旋回发展的。例如澳大利亚的塔斯马尼亚地槽的发展由六个楷褶皱旋回组成，它是太平洋板块向西、向澳大利亚大陆板块下六次俯冲的结果，每次俯冲都发生了蛇绿岩套、稻皱运动、花岗岩侵入和安山岩喷发；而深海沟即俯冲带随着褶皱运动由陆地向大洋方向迁移，这叫做向洋迁移运动。日本地槽褶皱带的向洋迁移运动也十分明显，那里
15、发生了五个褶皱旋回，每一次板块俯冲结束之后，地槽即向东、向太平洋方向迁移。在中国，特提斯喜马拉雅地槽褶皱带的向洋迁移运动同样十分明显。,地槽的发生、发展也和世界上一切事物一样，不是简单的多次重复，而是多旋回的，螺旋式的上升发展运动。黄汲清指出：多旋回构道理论与板块构造学说不但没有矛盾，而且可以互相补充、互相渗透和相互结合。板块构造学说必须将多旋回的规律纳入其模式，而多旋回学说又可由板块构造学说部分地解决其运动机制问题，解决驱动力问题。在研究中国大地构造过程中，把这两种学说密切结合起来，是我们的长期任务。,多旋回学说的形成和我国构造域,经历了三个阶段。1945年黄汲清教授写成“中国主要大地构造单
16、元”一文，从地槽一地台角度区分了稳定区和活动带并比较了它们与欧美的地槽地台的异同。1959完成“中国大地构造图”，正式提出多旋回构造是中国大地构造的基本特征，不象欧美的地槽那样只经过一次造山就回返了。70年代，提出世界上一切著名的地槽都具有多旋回发展的特点，地槽多旋回发育是一个普遍规律，甚至板块活动也是多旋回的。,多旋回说用深层构造来解释地槽的形成和发展。中国的地槽系，分别隶属于：古亚洲构造域、滨太平洋构造域、特提斯喜马拉雅构造域，以银川六盘山龙门山康滇重力梯度带和西昆仑阿尔金北祁连北秦岭北淮阳重力梯度带为分开三者的界线。从时间序列看:中条旋回使中朝准地台形成;扬子旋回使扬子和塔里木准地台形成
17、,并与中朝准地台等连接成古中国地台。兴凯旋回时古中国地台解体，地槽出现。,古亚洲构造域的发育期是古生代，加里东运动是早期旋回，海西运动是主旋回。特提斯喜马拉雅构造域则是中新生代形成发展的，经历了印支、燕山、喜马拉雅三个运动。滨太平洋构造域也是中生代才有的，其发育成了影响古生代褶皱带的后期旋回。这三大构造域的壳、幔构造有不同的特点，反映了岩石圈的不均一性，因而这三者的交切和复合控制了古生代以来中国大地构造的发展，也是形成多旋回造山运动的主要原因之一。,多旋回发展理论的影响,以黄汲清为代表的地壳构造多旋回发展理论，长期以来对国内外地质界有较大的影响，特别是在区域地质调查中有广泛的应用。20世纪60
18、年代以来，一些国外地质工作者也采用了多旋回观点来分析褶皱运动、岩浆活动和成矿作用的相互联系，并已在俄、美以及日本的部分地质工作者的著作中得以引用。,2、地洼学说,槽台说认为：相对话动的地槽区和相对稳定的地台区是地壳构造的两大基本单元，而地台区是由地槽区演化而来的，并且是地壳发展的最后阶段，这种观点曾为多数地质学者所接受。但后来人们发现，有些所谓稳定的地台区又变得活动起来，把这种现象称为地台活化，或叫地台回春；而把这样的地台则称为“活化地台，但也有人认为池台既然活化，那就不属于地台的范畴，而应属于地槽的性质，管它叫“再生地槽”。,第三种大地构造单元地洼,陈国达在多年考察实践中，注意到中国地台从中
19、生代以来的活化现象。比如在古老变质基底的上面覆盖了古生代的盖层，而在厚度一般不大的古生代的盖层上面却又覆盖了巨厚的甚至达六七干米的中生代地层，且常伴随着大量侵入岩和喷出岩、火山碎屑岩，稻皱和断裂构造也非常复杂，等等。说明中国地台区到了中生代发生剧烈捌陷，岩浆活动和火山活动频繁而强烈，构造运动也十分剧烈。,50年代末期，陈国达认为中生代以来地壳演化进入了新阶段，其大地构造性质既不属于地台，也不同于地槽，而是一种新型活动区，是从地台区向活动区转化的产物。陈国达把这种新型活动区叫做“地洼区”，它是大陆壳发展演化的第三个构造单元。地洼区的最主要待征是地壳运动强烈，区内出现强度很大的构造起伏，既形成卜升
20、的短带状隆起称为“地穹区”，各隆起之间，也形成相对下陷的短带状盆地，称为“地洼区”。地洼中充填了池洼沉积，因此地洼具有三层结构，即：地台基底、地台盖层、地洼沉积层。,地洼区的发现和阐明，揭示了大陆壳的发展过程，并非如梢台说认为的那样，直线式的仅由池槽阶段发展到地台阶段，而是多阶段发展的。地洼说认为：地壳由池槽区演化到池台区，是由动到“定”；由地台区演化到地洼区，是由“定”到动；地壳的活动区与相对稳定区相互转化和交替更迭的过程，称之为动“定”转化。地洼说还认为：这种动“定”转化并非地壳构造单元的简单重复，而是由低级向高级、由简单到复杂，螺旋式不断向前发展(例如地洼区还要进一步向着另一新型的稳定发
21、展，)，这种发展过程，称之为“递进”。地壳的发展规律叫做“动定转化递进律”(图93)。,地洼说认为；地壳运动的动力来源于上地慢物质因热力和重力作用产生的离心扩散和向心凝聚。当上地慢下部物质受热膨胀时发生以水平运动为主的强烈地完运动，地壳趋于活动；当上地摄上部物质自浅处向深处凝聚、进行重力分异和散热收缩时，发生以垂直运动为主的地壳运动，池壳趋于稳定。地壳发展就是这样在地球内部物质的凝聚与扩散的矛盾中互相转化而递进的。地洼说认为：地洼区不仅在中国最为典型，而且遍及世界各地。,他提出了一种新的成矿作用，从新的角度探索成矿规律，扩大了找矿领域。地洼区矿产有自己的特色，不仅蕴藏着丰富的内生矿床(钨、锡、
22、钥、恢、铜、铅、锌、锑、程、铵、镜、钮、铀以及铁、金、汞等)，而且也形成丰富的煤、石油以及其他沉积矿床。以石油而论，过去仅知地槽型(如台湾)、地台型(如大庆)油田，但我国还蕴藏着许多地洼型油田(如大港、胜利等)，这是原来的找油理论所未论及的。地洼区除自身的成矿作用外，还继承了历代前身的矿产因此区内地下资源综合多样，并常形成既大且富的叠加矿床和多成因矿床。基于这种原因，地洼说的创立引起国内外学术界的广泛重视。,陈国达院士,创立地洼学说突破地槽地台学说的院士陈国达 陈国达，地质学、土地构造学家。广东新会人。1934年毕业于中山大学。中南工业大学顾问，中国科学院长沙大地构造研究所名誉所长、研究员，中
23、国地洼学会理事长，国际地洼构造与成矿研究总中心主席。最大贡献是于1956年创立地洼学说，突破1959年以来美澳学者创建的地槽地台学说，为进一步认识地壳演化规律及找矿开辟了新思路。从60年代起这一学说被陆续介绍到十几个国家，推动了有关学科的深入发展。1991年又提出了壳体（历史因果论）大地构造学，即把岩石圈的演化与运动统一研究的学术思想。1980年当选中国科学院院士（学部委员）。,主 要 论 著,1 陈国达地台活化说及其找矿意义地质出版社，1960 2 陈国达地洼区的特征和性质及其与所谓“准地台”的比较地质学报，1960，40（2） 3 陈国达等中国大地构造概要地震出版社，1977 4 陈国达主
24、编中国大地构造图（1400万）（按地洼学说编制）地图出版社，1977 5 陈国达地洼学说文选中南工业大学出版社，1986 6 陈国达地洼学说的新进展科学出版社，1992 7 Chen Cuoda. Tectonics of China. IAD-Pergamon Press, Oxfora, U. K. 1988 8 Chen Guoda. Selected Works of Chen Guo das Theory of Activatea or Geodepresson (Diwa) Tectonies, CentralSouth University of Technology Press
25、, 1991 9 陈国达亚洲陆海壳体大地构造图（1800万）科学出版社，1994,陈国达简介,陈国达，年月日生于广东省新会县。他家境贫寒，幼年就跟做阴阳先生的父亲在野外跑，对大自然发生了浓厚的兴趣。年考入中山大学地质专业，每逢寒暑假回家，他便运用所学的知识，在新会县考察山川。年，他写出广东新会地质试勘这篇处女作，寄到国立北平研究院，竟获得了该院当年的地质矿产研究奖金。年，他又将自己在广州附近考察得来的资料写成广州三角洲问题的论文，寄给上海科学杂志。不久，他收到中国科学社的一笔奖金和一枚刻有“格物致知，利用厚生”的金质奖章。年，他以广东境内大片出露的中新生代红层为选题，完成了广东之红色岩系的毕业
26、论文。文中写到的中新生代红层的沉积环境和构造背景，就是他后来提出的“地洼”盆地的典型构造。论文被选入国立北平研究院院务汇报，他再次获得地质矿产研究奖金。以上三篇论文，实际上是他后来建立地洼学说的最初的基础工作。,创立地洼学说，实现飞跃 年，我国高等院校实行调整，在风景秀丽的岳麓山下创办中南矿冶学院，陈国达从中山大学调来担任地质系主任。他开始接触马克思主义，学习了实践论、矛盾论等哲学著作，并逐渐运用辩证唯物主义的观点来整理多年积累的资料。一次，他读到恩格斯在自然辩证法一书中批评英国地质学家赖尔（）的“渐变论”有“静态的缺陷”时，深得领悟。对动摇“地槽地台”学说，并否定地壳仅由活动阶段进入稳定阶段
27、就不再发展的观点，从哲学上受到了启发。思想的闪光在他脑海里掠过，既然中国东南部地区，一不像地槽区，二不像地台区，为什么不能是另外一种构造单元呢？,地洼学说形成国际学派 创立一种学说，要付出艰巨的劳动；要使它得到社会公认，则要付出更多的艰辛。“文化大革命”中，地洼学说横遭厄运，国家为发展地洼学说设立的大地构造研究室被解散。为了挽救事业上的损失，陈国达整日足不出户，潜心撰写我国第一部研究成矿构造的专著成矿构造研究法。洋洋万字，三易其稿，从起草、修改、誊抄到绘图、剪贴，样样靠自己的双手。他知道，当时书稿不能出版，权且“孤芳自赏”吧！,就在这时，国际上崛起了另一派大地构造新理论板块学说。它源于“大陆飘
28、移说”和“海底扩张说”，年由加拿大的威尔逊（）集大成而创立，论证了大陆移动的动力，打破了地壳以垂直运动为主的传统观念。板块学说与地洼学说，分别是对“地槽地台”学说从空间（运动方向）和时间（发展阶段）上的突破。正当板块学说异军突起时，地洼学说几乎偃旗息鼓了，陈国达感到心痛。当时他不知道身外的世界，外国人却知道中国有个陈国达。自从苏联科学院副院长扬申（）院士首先将“地洼区”和“第三构造单元”的概念介绍到苏联，苏联的地质学家即运用地洼学说研究远东和西伯利亚的成矿规律。,对此，苏联科学院院士、国际矿产成因协会主席谢格洛夫（）一再指出：“我们的构造岩浆活化理论，是在地洼学说基础上发展起来的，陈国达教授是
29、我们理论的第一代引路人。“苏联成矿学家汤姆逊（）在活化区成矿分析一书中，把地洼学说与板块学说相提并论，认为“现阶段地质学的发展，决定于两个新学说：一是板块构造，一是由构造岩浆活化过程所决定的第三构造发展类型，这两个学科都成了重新审查成矿理论的基础。”美国经济地质杂志更明确地评价说：“功劳归于中国的陈国达。”此外，在亚洲、欧洲、美洲和大洋洲的一些国家，都相继发现和证实了地洼区的存在，甚至在人迹罕至的南极洲，科学家在那里也取得了证明。,严冬过去，科学的春天来临。年，陈国达带着中国大地构造概要和新编的中国大地构造图出席全国科学大会，这两项成果均在大会上获奖。经国务院批准，设立了由陈国达任所长的中国科
30、学院长沙大地构造研究所，批文中明确规定办所的方向和任务是：“研究和发展我国的大地构造理论地洼学说，运用地洼学说研究我国区域大地构造特点和发展史、矿产形成条件和分布规律，为找矿勘探服务。”,三、地质力学,李 四 光,地质力学是运用力学原理研究地壳构造和地壳运动规律的一门科学，它由我国地质学家李四光先生(18891971)根据国内外地质工作成果，特别是研究了我国地质构造特点之后，逐渐总结创立起来的。地质力学认为：由于地壳不断地运动变化，地壳内部必然有地应力的存在和作用，当地应力作用超过了岩石的强度后，岩石就会产生变形，造成了褶皱、节理、断层等一系列的构造现象，地质力学称之为构造形迹。,对现在保留在
31、地壳岩石中的这些构造形迹的研究，特别是分析其力学作用方式，就可推断地质历史时期地壳运动的方式和方向，进而探索地壳运动的起源。这种研究，不是简单地对构造形迹进行几何形态的描述和分析，而是把它们分成不同的力学结构面来进行研究，若是由：压应力作用形成的称为压性结构面；张应力作用形成的称为张性结构面；扭应力(剪应力)作用形成的称扭性结构面；在所有的地质力学研究内容中，构造体系是其核心。,（二）构 造 体 系,1、构造体系的概念地质力学认为，地壳上构造形迹的出现，都不是孤立存在的，每项构造形迹都有和它相伴生的一群构造形迹，它们之间互有联系并有一定的分布规律。例如，在任一褶皱带，常有和它走向一致的压性断裂
32、，并有与其走向垂直的张性断裂和与其斜交的扭性断裂等等一系列构造形迹相伴生，它们在形成和发展过程中有其内在联系，这种内在联系叫成生联系。这些具有成生联系的构造形迹群有规律地组合成一个总体，这个统一的总体就称为构造体系。,概括地说：“构造体系是由许多不同形态、不问性质、不同级别、不同序次，但具有成生联系的各项结构要家组成的构造带以及它们之间所夹的岩块或地块组合而成的总体”(李四光)。这就是说，组成构造体系可以是各种各样的构造形迹，如褶皱、断裂、节理、火成岩体、岩层和地块等等，而且这些构造形迹的力学性质、规模大小、形成的先后次序可以不同但只要是具有成生联系的，都可以把它们归为一个构造体系。这里所说的
33、成生联系，指的是这个总体是由一定动力作用方式的构造运动而产生，如来自某一方向的水平挤压或拉张运动等。,个构造体系可以由一次构造运动造成，也可以由方式相同的几次构造运动造成。构造体系有大有小，大者可纵横几千公里，并相应地在地形上得到反映。一个复杂的构造体系可由较小一级的构造体系组合而成。由于构造应力场的不同，构造体系便有各种类型，已确定的可划分成三大类：1. 纬向构造体系2. 经向构造体系3. 扭动构造体系(图3.71)。,2、 构造体系的主要类型,(1) 纬向构造体系 是由若干东西走向的巨型复杂构造带组成，故又称东西复杂构造带。巨型的东西复杂构造带往往出现在一定纬度上，在地形上常表现为横亘东西
34、的大山脉。它的主体由东西向的复式褶皱带和挤压断裂带构成，同时有扭断裂与它斜交。张断裂与它垂直，并常伴生东西向的岩浆带，它反映了地壳受南北方向挤压力作用造成的结果。它的发展历史很长，经历多次的构造运动，对各种矿产分布有重要的控制作用。我国巨型的东西复杂构造带主要有三条，由北而南是：,阴山天山构造带：,本构造带主体大致位于北纬4003042030之间。局部宽窄不一，走向略有改变。这带中间部分构成阴山山脉，往西经大青山与天山山脉相连；再向西经中亚费尔干纳、土耳其北部至东欧巴尔干山脉及西班牙的比利牛斯山脉，往东至朝鲜北部及日本北部。这个构造带在元古代时已经存在，自古生代以来经受过多次强烈构造运动，最近
35、一次发生在侏罗纪以后。,秦岭昆仑构造带：,本带主体位于北纬32030/34030 / 之间。此带中间形成一条横亘我国中部的秦岭山脉，无论从地史发展或自然地理景观上，都把我国分成南方和北方两个不同部分。自秦岭往西在青海境内与昆仑山脉连，再向西进人阿富汗北部山脉，一直延至非洲北部的阿特拉斯山，进人大西洋至美国洛杉矾附近。秦岭往东组成了伏牛山、大别山构造带，再向东进入太平洋形成了摩利大断层。这个构造带自古生代以来经反复多次强烈的构造运动，至侏罗纪后才形成现在的基本面貌。,南 岭 构 造 带 ：,本带主体大致位于北纬24025030之间：它西起云南，向东延伸经过桂北、湘南、粤北、赣南、闽西，渡海达台湾
36、。自我国向西可至印度北部、阿拉伯湾北部，再西经北非至美洲大安的列斯群岛。此外，在地球上还存在若干纬向构造带，由此看出，地球表面的纬向构造带是全球性的，且有一个明显的特征，就是大约每隔89个纬度出现一个带，每个带宽2个纬度。,(2) 经向构造体系,主体由一些南北止向的构造带组成，故又称南北构造带：它的规模不等，性质也不尽相同，可以是压性的，也可以是张性的。压性南北构造带是地壳遭受东西向挤压作用而产生，主要出定向南北的挤压招皱带和压性断裂组成，伴生有张性和扭性断裂及火成岩带。张性的南北构造带是地壳受东西向的拉张作用而产生，主要友观为南北走向的断裂谷，如东非大裂谷、大西洋海岭裂谷、西欧的莱苗河谷等。
37、在我国出露的南北构造带主要是压性的，最显著的是川滇南北构造带，分布在川西、滇中，地理上称为横断山脉地区。此外，欧亚大陆交界的乌拉尔山，美洲西部的科迪勒拉山系、安第斯山系等都是规模巨大的经向压性构造带。,(3) 扭动构造体系,上面讲到的纬向构造体系和经向构造体系是全球性的，它反映了地完遭受经向或纠向的挤压或拉张作用，这是地壳运动的两个基本方向。但是，由于地完组成的不均匀性，使沿着纬向或经向的作用力发生变化，导致局部地区的地壳发扭动，形成各种各样的扭动构造体系，它反映了区域地壳运动的特点。从扭动构造体系形成方式看，大致可分成直线扭动和曲线扭动两种型式。1.直线扭动的有：多字型构造、山字型构造、人字
38、型构造等；2.曲线扭动的有：帚状构造、莲花状构造、歹字型构造和S型构造等。我国发育最良好的有：,新 华 夏 系 构 造,是多字型构造的一种型式。多字型构造是由一些走向大致平行的斜列展布的挤压构造带(包括褶皱、压性断裂等)以及与其垂直的张性断裂所组成，组合形态仿佛象个“多”字，故称多字型构造。它是由于组成多字型构造的地区曾受过直线相对扭动的结果(图3.71),新华夏系构造在我国东部和东亚大陆濒临太平洋地区非常发育，为大致平行的北北东向 (一般为NNEl80250) 挤压构造带和与其近直交NWW西西向张性断裂构成。其主体构造由东向西为规模相当雄伟的一级沉降带和隆起带组成。最东边的一条隆起带是东亚岛
39、弧，由千岛群岛、日本列岛、琉球群岛、台湾岛、菲律宾群岛和巴拉望等山脉构成；向 西是由鄂霍次克诲、日本海、黄海、东海、南海等构成的沉降带；,再往西，是由锡霍特岭、张广才岭、长白山、胶东半岛山地至闽西的武夷山等山脉构成的第二隆起带：再西则是由东北平原、华北平原、江汉平原、北部湾等构造盆地所组成的第二沉降带；更西边则内大兴安岭、太行山、雪峰山等脉所组成的第三隆起带；最西边则内呼伦贝尔一巴音和硕、鄂尔多斯、四川等盆地构成的第三沉降带。新华夏系一级构造与前述的东西向构造带相复合，组成了我国东部地区的构造骨架(图3.72)。,新华夏系构造的成因及其研究意义,新华夏系构造主要形成于中生代末期到第三纪木期，局
40、部地区现在还有活动。它反映了亚洲大陆东部与太平洋地壳发生了相对的南北向扭动的结果，太平洋底相对向北移，大陆相对向南移，因而造成了一系列北北东向的隆起带和沉降带及与其垂直的张裂带所组合成的多字型构造。新华夏系构造控制着东亚大地貌格局和矿产分布规律,隆起带的内生矿床和沉降带的外生矿床。,新华夏系构造示意图,（三）地壳运动的起因和动力来源,从上面构造体系介绍可以看出，地壳运动的方式和方向是有规律的，即不是经向的水平运动就是纬向的水平运动。经向的水平运动导致地壳上层物质从高纬度向低纬度推移或受到南北向的挤压力作用，形成了纬向构造体系。纬向的水平运动则导致地壳上层物质由东往西推移或受到东西向的作用力作用
41、，形成了经向构造体系。相邻陆块或陆块之间发生相对的剪切扭动，就会产生各式各样的直线或曲线扭动构造。,是什么力量使地壳发生水平运动呢?地质力学认为：地球自转速度变化所产生的经线离心力和纬向惯性力，是推动地壳运动的主要动力来源，是引起地壳运动的根本原因：经线离心力造成地壳沿经向的水平运动；纬向惯性力造成地壳沿纬向的水平运动。,1.惯性离心力经向(S-N)作用力的来源,地球自转时，球面上任一点必定会产生一个惯性离心力 F ，据物理公式 ：Fr2 m (3.I)式中 r 为地面某点至自转轴的距离，M为地球自转角速度，m为地面某点的质量。F为惯性离心力，f1是垂直分力，它为重力所抵消；f2为水平分力，其
42、作用与经向一致，指向低纬度。因此，惯性离心力的水平分力是积极推动地壳表层物质自高纬度向低纬度运动的作用力。这个水平分力的大小与所在的纬度正弦成正比。即,2.纬向惯性力：纬向(E-W)作用力的来源,地球绕轴自西向东旋转、当自转速度变快时，地表上每一点都会产生切向加速度，就会受到平行纬线方向的惯性力作用，其方向与加速度方向相反，即地球转速加快时，纬向力从东指向西，转速减慢时，从西指向东；所以，当地球自转速度加快时，地球外壳一些粘着不牢的部分路不上地球整体加速的要求，就会在纬向惯性力作用下发生从东往西的滑动，从而产生经向构造体系。最明显的例子是美洲大陆相对欧、非大陆，在惯性力作用下向西滑动，从而在它
43、们之间产生了大西洋和大西洋海岭张裂带。美洲大陆向西滑动过程中，西缘遇着太平洋底阻档挤压，形成了南北向的科迪勒拉一安第斯山系(图3.73)。,引起地球自转速度变化的原因,引起地球自转速度变化的原因很多，主要是其内部因素，即地球内部物质的运移规律。地球是个旋转体，它必须符合角动量守恒原理。这个原理是：旋转体的自转角速度和转动惯量的乘积恒为一常数，即 IC Imr2式中： 地球自转角速度，I 地球转动惯量。当地球物质在重力作用下向地球内部集中时，地球转动惯量减少，地球自转角速度就会加快；当转速加快到一定程度，就发生大规模的地壳运动。,在加大的离心力水平分力作用下，地壳表层就会沿着经向自高纬度地区向低
44、纬度地区推挤；在转速加快的同时，由于角加速度的产生、就会产生平行纬线方向的惯性力，使地壳某些粘着不牢的部分发生相对的纬向运动。强烈的地壳运动发生后，地壳深部乃至上地幔较重的物质伴随断裂向上侵入和喷出地表，导致了地球转动惯量加大，加上潮汐影响，在这些因素作用下，就对地球自转起到自动刹车似的作用，使地球的自转速度又逐渐缓慢下来。随之，因重力作用，密度较大的物质又逐渐向地球内部渗透聚集，使地球质量又趋于集中，便又进入了新的转速加快的过程，准备着新的地壳运动的到来。地壳就是如此不断地运动和发展着。,四、板块构造学说,新全球构造理论,板块构造学说是60年代术兴起的，它是在大陆漂移、海底扩张学说基础上，综
45、合大洋和大陆的地质研究资料发展而来的，所以又称“新全球构造理论”，是现今世界上最盛行的大地构造学说。,（一）大陆漂移说的发展和由来,1912年德国学者魏格纳提出了大陆漂移说。他认为：在大约3亿年前的石炭纪后期，地球上所有的大陆曾经联结在一起，构成一个统一的大陆(称泛大陆)，围绕它的是一片广阔的海洋(称泛大洋)，后来由于受地球自转离心力和潮汐力的作。从中生代开始，泛大陆逐渐破裂、分离由硅铝层组成的较轻的陆壳浮在较重的硅镁层洋壳之上漂移(像冰山漂浮在水面上)，直至形成规代的诲陆分布轮廓。大西洋、印度洋、北冰洋都是在大陆漂移过程个形成的太平洋则是泛大洋的残余。,大陆漂移说主要是证据,主要是根据大西洋
46、两岸大陆轮廓、地层、地质构造、古生物、古气候等方面的相似性和连续性而提出的。如：1. 南美洲和非洲两大陆相对着的海岸线惊人地相似，完全可拼合在一起；2. 非洲南部的开普山脉可与南美的布宜诺斯文利斯山脉连接；3. 北美与西北欧的加里东褶皱带和海西褶皱带完全可沿走向相接；4. 从古气候、古生物群的分布看，南美、非洲、印度、澳大利亚在古生代时都很相似，而中生代以后则有显著不同。这些都说明大陆曾联结一起，以后才逐渐分离。,因为这个学说与当时盛行的海陆固定论的的观点相抵触，受到占统治地位的固定论者的激烈反对，加上漂移说对驱动力的解释，尤其对陆壳可以漂浮在洋壳之上等理解有不足之处，结果到20世纪30年代未
47、，大陆漂移说被冷落了；到20世纪50年代以来，由于古地磁及海洋地质等方面的研究，提供了许多新的论据，才使一度沉寂的大陆漂移说重新复活和得到发展。,古地磁是研究地质历史时期形成的在岩石中保存下来的剩余磁性。岩浆冷却成岩时或深海沉积物在沉积时，都会按当时的地磁场方向被磁化，也即在岩石中保留有它形成时的地磁场方向。据此，用精密仪器测定岩石中剩余磁性的方向和强度，便可知道在岩石形成时的地磁南、北极的地理坐标位置测定的结果发现：,在一个大陆中不同地质时代的滋极位置并不相同，其连线呈一条平滑曲线，称古地磁极游移轨迹；在不同大陆同一时代的岩石中测出的地磁极位置也有显著差异。即每个大陆部有一条磁极游移轨迹，而
48、最终都交汇于现今的磁极位置(图3.74)。事实上，地球的磁极与转动极是大致吻合的，每个时代都只有一个磁南、北极，所测得的这种地磁极不一致的现象，只能说明地球磁极不是有很多个或位置有很大的变动而是各大陆曾发生过大幅度漂移的结果。,古地磁极的移动轨迹对于古大陆的复原提供了极为重要的证据。1965年布拉德等人按照大陆架外缘约915m等深线为标淮，应用电子计算机技术成功地完成了大西洋两侧大陆的拼接。以后又有人把南极洲、大洋洲和印度有效地拼接在一起，复原了2亿年前的联合古陆图像(图3.75)。从复原图看，2亿年前的联合古陆有二列大陆峙立南北像倒卧的 “ v ” 字，中间为被两大陆夹持的开口向东的古地中海
49、，联合古陆是在2亿年前才逐渐分离、漂移至现代的海陆面貌。,(二) 海底扩张说的提出,20世纪50年代以来，对洋底进行了大规模的考察，考察结果发现，每个大洋底都有一条洋脊(又称海岭)，洋脊轴部有中央裂谷，其热流慎很高。洋脊几乎由基性火成岩组成，洋底的沉积物很薄，其厚度在洋脊最小，向两侧逐渐增加。深海钻探还发现洋底年龄十分年青，组成洋壳最老的岩石年龄未超过195亿年，比大陆上的岩石年青很多，且从洋脊轴部向两侧，岩石年龄由新到老逐渐增加。海底地磁测定发现，海底的地磁场方向变化是有规律的其正向和反向的磁条带都是沿着洋脊对称排列 (地磁南北极方向与现在一致的称正向，相反的称反向)，洋脊上磁条带年代最新，离洋脊越远年代越老。,综合上述考察的新资料，在20 世纪60年代初，美国学者赫斯和迪兹提出了海底扩张学说。该学说认为：洋底一方面在不断生长扩张，另方面却不断在消亡。洋底生长的地方在祥脊，洋脊中间的裂谷是海洋地壳的分裂带，地慢物质呈熔浆沿裂谷向上涌出，然后冷凝成新洋壳，并把原来的洋底向两侧对称推移。出于熔浆不断地涌出和冷却，结果使洋壳不断地沿洋中脊生长，并向两侧不断椎移扩张(据计算，其扩张速率大约每年数公分)，因而造成了洋中脊的岩石年龄最新，向刚咽来越老，以及地磁异常条带沿洋脊两侧对称相间排列的现象(图3.76)。,
