大地构造(smelong)

哈尔滨师范大学地理科学学院关于大地构造学说的假说总结2010级资源勘查工程专业强龙刚学号2010041159一.地槽与地台学说美国地质学家霍尔（J.Hall,1857）对阿巴拉契亚的地质研究，把大地构造学说带到了新的起点。霍尔在长期的研究中发现，阿巴拉契亚山有一套地层自西向东逐渐增厚，在宾夕法尼亚地区厚度达到4万英尺。霍尔认为山脉的形成与沉积层的褶皱无关，是大陆整体抬升后在地面流水的挖掘下形成的。遗憾的是他对山脉成因的错误认识掩盖了他对地槽的聪明发现，致使他的理论发表了十多年也没有引起人们的重视。当然历史是公正的，人们并没有因此而忘记他对地槽学说的巨大贡献。1873年，美国地质学家丹纳（J.D.Dana,1873）在其论文“论地球冷缩的一些结果，包括山脉起源和地球内部性质的讨论”中将霍尔在阿巴拉契亚发现的长条形的沉积盆地命名为地槽（geosyncline），从此地槽学说成为大地构造学说的主流。丹纳在考虑造山作用时注意到以下三个基本事实：其一，大洋中广泛分布着火山，这是洋壳非常活动的证据；其二，大陆腹地古老地层占据的地区没有现代火山，也很少发生地震，说明陆壳非常稳定；其三，受过强烈扰动的造山带和相伴的火成岩带和变质岩带大多出现在洋-陆边界。丹纳认为地球的冷却过程是从大陆腹地开始的，并且使洋壳收缩塌陷，其派生的侧向压力在洋陆边界集中，使地壳发生弯曲形成地槽。地槽的形成需要一个长期的过程，才能形成巨厚的堆积。在地球冷却持续到一定阶段后，沉积层在侧向压力的作用下也将发生褶皱，而且沉积越厚，褶皱也就越强烈，同时在深部岩浆的作用下发生变质作用。地槽在经过褶皱的剧变之后逐渐趋于稳定，成为大陆的组成部分，扩大了大陆的面积。在大陆边缘的褶皱山脉受到流水的剥蚀，逐渐地被夷平，剥蚀下来的碎屑物再一次被送到新的地槽中，孕育着下一次的褶皱造山。这就是丹纳的“大陆扩张学说”。1887年，俄国学者卡尔宾斯基，研究欧洲东部的地质时发现，出露在芬兰、卡列里、乌克兰等地的前寒武纪岩石是广大的前寒武纪结晶基底的一部分，这个基底被产状平缓的沉积盖层所覆盖。这就是后来被称之为“俄罗斯地台”的，由基底和盖层构成的，地台双层构造概念。由于地台具有坚硬的结晶基底和几乎不变形的盖层，当时大多数地质学家都相信，地台在形成之后就不再遭受强烈的变形。从霍尔1857年关于地槽概念的提出，经过几代人的努力，到1965年美国学者奥布英（J.Aubouin）出版的《地槽》一书，对槽台理论进行了全面的总结和提出，这个地球科学观在地质学界的影响超过了一百年的历史。即使是板块构造理论的提出，也还是不能涵盖槽台学说的所有内容，尤其是大陆构造的研究，许多相关的概念至今仍在使用。槽台学说的优点：阐明了地壳中人类最先认识的两个构造单元、它们的性质区别和历史生因关系；阐明了漫长的地壳演化史中两个最先认识的阶段及其代表的一段历程和部分规律，推动了当时地质学的发展并在指导找矿等生产实践中做出了许多贡献。槽台学说的缺点：1.对海洋构造无能为力2.将地壳划分为地槽、地台两种基本构造单元不足以概括全球地壳的构造类型。3.用槽台转化模式解释地壳构造的发展演化不能解释各种地质时期动力环境的多样性。4.在分析地壳运动时，多数学者只注重垂直运动而忽视了水平运动，学术思想基本属于海陆固定论。5.各级构造名称繁杂，使地槽的概念陷于混乱。6.槽台学说在运用于解决世界上一些像中国东部那样的地壳发展史更为复杂的地区时，却遇到了困难。以中国东部地区为例，按照地槽地台说，其现阶段的大地构造性质为地台区。所谓“中国地台”之名，由来已久，人们深信不疑，直到今日仍有不少人沿用。实际资料表明，这一地区在中生代中期以前，确曾先后不一地经历过地槽及地台二个阶段。但自中生代中期以后，却出现了许多与地台特征不一致的新情况：地壳活动性转为十分强烈，发生造山运动，断裂、褶皱广布，使原来平整的地台构造层受到明显改造，出现反差强烈的构造—地貌起伏，高峻山脉与深浚盆地相间，形成盆岭格局。在造山运动进行中，还有广泛的岩浆活动和变质作用。由于盆岭的强烈地貌反差，便导致剥蚀与沉积作用盛行。如以“有色金属之家”的美称驰名于世的南岭所产的钨、锡、锑等矿床，即主要形成于此时。在盆地中，随着在沉积建造特征上各有特色的盆地堆积物的形成，便产生了油气、煤、盐类以及铀铜等沉积矿床。如大港、胜利、中原、江汉等，以及中国各个陆缘海大陆架上的许多新生代油田，即这种大地构造环境的产物。这一地区目前新构造运动仍很显著，地震带多见，有些地方如黑龙江省的五大连池等处，两百多年前仍有火山喷发的记录。所有这些现象，都不是地槽地台学说所能解释的。因为它们不是作为稳定区的地台区应有的特征，而显然是活动区的典型标志。这些困惑之点，阻碍着人们对于这一地区地壳演化史及现阶段大地构造性质的正确认识，也就难于据此有效地确定找矿方向，合理地利用改造自然环境，预防和消减灾害。二、大陆漂移说德国气象学家和地球物理学家魏格纳（Wegener）在其1912年的“大陆的生成”和1915年的《海陆的起源》一书中，系统地论述大陆漂移问题，创建了大陆漂移说（Wegener,1929;Wegener,1966;Wegener,2001）。魏格纳认为，大陆由较轻的刚性硅铝层组成，它漂浮在较重的粘性硅镁质洋底上。在中生代以前，地球上所有大陆曾经结合成统一的巨大陆块，称之为联合古陆或泛大陆（Pangaea）；围绕泛大陆的广阔海洋，叫做泛大洋。中生代开始，联合古陆裂解、分离，产生了大西洋和印度洋，分离出的碎块逐渐漂移到目前所在的位置，而泛大洋则收缩为现在的太平洋。为发展大陆漂移说，魏格纳利用了现代植物和化石的分布；古代冰川作用在现代热带地区的一些地质证据；尤其是海洋对面两岸海岸线的对称相配，如南大西洋两侧的非洲和南美洲的海岸线就是相配的。魏格纳还认为，年轻的海床比老海床浅；大陆漂过海盆犹如木筏漂过大海。这些都可与现代板块构造学说对照。大陆漂移的优点：1.打破了传统的洋陆固定论观念，描绘出大陆分合、大洋生灭的一副图景，合理的解释了当时地质学的一些疑难，如大西洋两岸海岸线的吻合、地层构造和古生物化石的相似等。2.魏格纳的“大陆漂移说”为研究地球活动创造了契机，同时，对我们综合理解已细划为地质学、古生物学、地震学等的地球科学领域，提供了良机。从以上意义说，“大陆漂移说”起到了开创性的作用。3.大陆漂移假说的提出，为地球科学革命鸣响了重要的前奏，为找矿地质学发展开辟了新的领域,以及生物学物种多样性，物种起源提供了充分的论证材料。4.对研究生物学和地质学起到了重要的影响，为后来海底扩张说和板块构造说的兴起奠定了基础。大陆漂移学说的缺陷1、火山的圆形喷口能够证明大陆没有漂移火山是由地球内部地幔的岩浆多次喷发形成，大多数要持续上万年、上亿年，其喷口保持着圆形。如果大陆或大洋的地壳在移动的话，那么长期持续喷发形成的喷口就应该是长形或椭圆形。但现实世界上几乎所有的火山口、火山锥和火山管道都是圆形的，即使是长期休眠的死火山再次喷发也不会改变圆形为长形或椭圆形。2、南极和澳洲大陆动物区系的不同能够证明大陆没有漂移魏格纳(A.Wegener)先生的大陆漂移说认为,在石炭纪以前全球为一个统一的大陆,即联合古陆或泛大陆，后来分裂成现在的各个大陆。但大家知道，南极有企鹅，没有熊，而北极有熊，没有企鹅；澳洲有袋鼠和考拉，而其它大陆没有。各大陆动物区系的不同是否能够证明地球上的各个大陆从来就没有联合过，更不曾有过什么联合古陆或泛大陆呢？3、南极大陆的分布为什么总是与南极圈（即地球特定地理位置）高度吻合？如果仅仅是一个地方的大陆分布与地球特定地理位置高度吻合，那也可能是漂移的巧合，也就罢了，但奇怪的是无独有偶，北冰洋周围大陆的分部也与地球特定地理位置（即北极圈）高度吻合。（也就是说：南极大陆与北极大陆为什么总是能够正好地分别漂移在南极圈内和北极圈外不动呢？）这就不能不说：大陆漂移说把大陆随便地说成漂移来漂移去的理论是有问题的，既使有漂移也是有特定地理目标的，要不然怎么能有两个地方的大陆同时与地球特定地理位置（即极地圈）如此高度地吻合呢？4、中国为什么地震多的问题？中国地震多的原因是中国地壳断裂带多，地壳断裂带多的原因是中国发生过藏—澳板块的漂移，压碎了现在的地壳，所以地震多另外，环太平洋和青藏高原—地中海地震多也是因为发生了藏—澳板块漂移形成了众多的地壳断裂带所致。而大陆漂移说对于中国为什么地震多、地震断裂带多的原因一无解释。要了解藏澳板块漂移，5、大陆漂移缺乏动力解释的问题？移动大陆的原动力是什么？根据大陆漂移的方向主要有两种趋势，一是自地球的两极向赤道的离极运动，如原来聚在南极的冈瓦纳古陆分离后逐渐北漂；另一趋势西漂，如美洲大陆向西漂移，在其西缘形成科迪勒拉和安第斯山系，在其东缘形成一系列群岛（如亚洲、澳大利亚东缘的群岛）。魏格纳认为，大陆漂移的驱动力主要是向西漂移的力和指向赤道的离极力；西漂的力源于日、月引力所产生的潮汐摩擦力；离极力则来自地球自转的离心力。计算表明，这些力的数据确实太小，都不足以克服对大陆运动的摩擦阻力。三.、海地扩张与地幔对流学说20世纪60年代初，一些学者提出，大洋中脊的高热流有可能用地幔中的上升对流来说明，这样也可解释大洋脊的拉张性质。其中，美国地质学家赫斯（Hess,1962）和迪茨（Dietz,1961）把对流方案发展，提出了海底扩张的概念。迪茨1961年的论文首先提出了洋底扩张这一名词，但是，首创海底扩张说的还是赫斯（就连迪茨本人也承认这一点），虽然赫斯的论文“大洋盆的历史”1962年才发表。威尔逊（Wilson,1963a）热烈支持海底扩张说，他认为，大西洋的火山岛原来是在洋中脊处形成的，随着在共同的对流体传送带上移动，于是岛屿的年龄离洋中脊越远越老。如靠近大洋中脊的扬马延岛所有岩石的年龄比1000万年更新，亚速尔诸岛加到2000万年，再远一点的百慕大群岛为3600万年，费罗群岛为5000万年，靠近非洲西海岸的费尔南多波岛和普林西比岛则为1.2亿年。在印度洋和太平洋中，他也列出了类似的岛屿年龄数据。这不仅证实了大陆漂移的原来说法，也为海底扩张提供了有力证据。从板块构造角度，海底扩张说可概括为：地幔物质在大洋中脊随地幔上升流上涌形成新的大洋岩石圈，新生的岩圈随着软流圈的侧向流动推挤着原有的岩石圈从洋中脊向两侧扩张移动，在海沟处大洋岩石圈随着地幔下降流而俯冲消亡，不断更新。洋中脊是大洋岩石圈的生长带，海沟是大洋岩石圈的消亡带。20世纪初，魏格纳的大陆漂移说震动了科学界，但是动力问题却一直困扰着人们。究竟是什么力量使大陆分开？又是什么力量使它们在大洋上漂移？大陆漂移似乎需要巨大的、几乎无法想像的动力，它远远超过魏格纳所提出的潮汐力和极地漂移力。1928年，在一片反对声浪中，英国地质学家霍姆斯发表了《放射性活动与地球运动》一文，提出了“地幔对流”假说，力图为大陆漂移找出新的动力来源。地幔对流（mantleconvection）就是地幔物质在地球内部往返循环构成的热对流。即地幔物质由于放射性物质的蜕变，热量增加，密度减小，体积膨胀，向上运动形成上升热流，向地球表面靠近。到达岩石圈时，向四周扩散分流，转为平流。平流过程中，因热传导而逐渐冷却、变重。遇到另一相向运动的平流而逐渐下沉，形成下降流，再回到地幔深处，重新加热后再度上升。如此循环往复，构成环形对流体。当地幔上升流遇大陆屏障时，其引张力导致板块撕裂，在洋底处则形成大洋中脊。下降流则拖动板块俯冲和消亡，其积压力和拉力造成海沟、地槽和山脉。20世纪后期板块构造学说建立后，地幔对流被普遍认为是板块运动的主要驱动机制。海地扩张与地幔对流的意义：1.海底扩张及地幔对流学说的提出,大大开拓了我们对大洋海底的认识,但它们对大洋中脊的解释却存在一些漏洞,比如大洋中脊的运动特征及驱动力等.2.为大陆漂移学说及板块构造学说提供动力学基础。3.地慢对流所完善的海底扩张说，不仅解释了海底年龄，洋脊和海沟的成因，大陆的增长等，同时也为大陆漂移提供了新机制。海地扩张与地幔对流的缺陷：1、能量来源问题地