地殼運動的概述（crustal movement）

由內(nèi)營力引起地殼結構改變、地殼內(nèi)部物質(zhì)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(nèi)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(nèi)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(nèi)部物質(zhì)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(nèi)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(zhì)學（地層學、古生物學、構造地質(zhì)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。現(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?？梢孕纬删薮蟮鸟薨櫳较担约熬扌伟枷?、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(zhì)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(zhì)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(zhì)年代中曾經(jīng)是海洋。地質(zhì)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(zhì)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(zhì)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(nèi)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(nèi)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(zhì)上產(chǎn)生巖層的褶皺，形成山脈和河谷。

另外，由于地幔物質(zhì)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(zhì)構造。所謂地質(zhì)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(zhì)構造的原因，地質(zhì)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?nèi)f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(zhì)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(zhì)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(nèi)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(nèi)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(zhì)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(zhì)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(zhì)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(zhì)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(zhì)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(nèi)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(zhì)構造。最常見的地質(zhì)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(nèi)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。