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1第4章构造运动与构造变动教学目的：了解构造运动的基本特点；了解构造变动的证据；掌握岩层的产状要素；了解岩石的变形；掌握节理的分类；掌握褶皱的几何要素，熟练掌握褶皱的形态分类，了解褶皱在野外的辨认方法；了解节理的特点和分类；熟练掌握断层的特点、分类及其组合类型，掌握野外辨认断层存在的证据。教学重点：构造运动的特点、证据；褶皱的几何要素、分类、野外存在的证据；断层的特点、分类组合类型，以及野外存在的证据。教学难点：构造运动的特点；构造变动（断层、节理）。教学方法：课堂讲授（4课时）教学步骤：先在多媒体教室讲授。作业布置：（见各节后）24.1关于构造运动的概念构造运动——内力引起地壳乃至岩石圈变形、变位的作用。构造运动＝地壳运动构造变动——由构造运动引起岩石的永久变形。包括：褶皱变动和断裂变动。根据构造运动发生时间，分为两类：一类是（老）构造运动；一类是新构造运动。一般认为，晚第三纪和第四纪的构造运动称为新构造运动；此前的构造运动称为（老）构造运动。人类历史时期所发生的和正在发生的构造运动，称为现代构造运动。为新构造运动的一部分。3老构造运动和新构造运动比较古今晚第三纪第四纪早第三纪（老）构造运动新构造运动构造运动类型证据存在形式表现形式主要研究方法老构造运动保存在地层中岩层的褶皱、段裂、岩相变化地层的各种接触关系地层学方法新构造运动地形、地貌的变化地形的隆起、凹陷地貌学方法地层现代构造运动地形、地貌的变化地形的隆起、凹陷地层地貌测量考古44.2地壳构造与演化理论的建立地壳的构造、运动及其演变规律是地质学研究的基础理论问题之一。1829年法国博蒙提出地壳和山脉形成的收缩假说；根据关于地壳构造发生规律、分布组合规律、形成机制和地壳运动原因的不同假说，归纳两种观点：固定论与活动论；5固定论固定论的重要代表性学说之一为“地槽-地台说”（简称槽台说）；1859年，美国地质学者霍尔J发现拗陷；1873年，美国地质学者丹纳J把拗陷称为地槽；1885年，美国地质学者修斯E把平坦地貌称为地台；1900年，法国奥格E在其著作《地槽和大陆块》中，明确第把地槽和地台统一起来，作为地壳上的两个基本构造单元。自此以后，地槽和地台理论作为相互联系的不可分割的完整学说，称为槽台学。6活动论活动论也称“水平论”，大陆漂移说是此观点的重要代表；1620年，培根F指出，非洲西海岸和南美洲东部海岸线吻合；1658年，法国普拉塞RPF认为，南美洲和非洲曾一度相连而后分离开；1858年，斯奈德-佩利格里尼A发现欧洲和北美洲曾为统一的大陆，后来分离；1908年，美国泰勒FB和贝克HB得出大陆位移的结论；1912年，德国气象学家魏格纳提出“大陆漂移说”，并在1915年发表的《海路的起源》一书中作了论证；720世纪50年代，古地磁学研究使大陆漂移说得到复活；20世纪60年代初，美国地质学家赫斯H和迪茨RS提出海洋扩张说；1965年，英国的瓦因FJ和马修斯DH进一步论证了海洋扩张说；1965年，加拿大的威尔逊JT提出转换断层的概念，首次使用板块一词；1967-1968年法国的勒皮雄X、美国的麦肯齐DP将转换断层概念外延到球面上，定量论述了板块运动；板块构造说的兴起标志着以活动为主导的新全球构造理论和地球观的形成。活动论84.2构造运动的特征与表现4.2.1构造运动的方向水平运动垂直运动94.2.1.1水平运动水平运动——地壳或岩石圈物质大致沿地表切线方向的运动，也称造山运动。表现：岩石水平方向的挤压和拉张，岩层褶皱和断裂，形成褶皱山系和地堑、裂谷等。现代水平运动的例证：1970年云南通海地震，一条断裂，长40km，水平位移量达2.2m。1974年7月28日唐山地震，水平位移达1m多。10现代水平运动的实例11全球主要岩石圈板块的相对运动(F.普雷斯等,1982)12圣安德烈斯断层的水平运动（5cm/a）131989年旧金山附近地震地裂缝14水平运动的卫星监测一般来说，地壳岩石的水平运动，要通过精密的测量才能被揭示。法国国家空间研究中心，通过卫星所做的观测，1995年宣布北美大陆和非洲正在以2cm/a—1cm/a的速度向背离欧洲的方向漂移。1994中国的叶叔华宣布上海地区相对于欧洲稳定地区每年向东运动约7—8mm。154.2.1.2垂直运动垂直运动——地壳或岩石圈物质沿地球半径方向的运动，也叫升降运动或造陆运动。表现为大规模的缓慢的上升或下降，形成规模不等的隆起或拗陷，引起海侵、海退，导致海陆变化。现代垂直运动速度一般为每年几个毫米到几个厘米。喜山北坡地区，每年上升3.3—12.7mm。有时在地震中，断层瞬息间可产生较大的垂直位移，如1957年蒙古博各多断层，一次活动垂直位移达300cm。16某些陆地沉降速率（A.Goudie，1995）陆地地名速率（mm/1000a）多瑙河谷地（捷克斯洛伐克）800-1000英国北部湖泊区800堪察加4000美国南加利福尼亚盆地1200-2000里海和黑海盆地300东部德国2000-5000莱恩地堑50017垂直运动意大利那不勒斯湾塞拉比斯古庙，建于公元前的古罗马时代。古庙的废墟中个三根石柱，高12米。从底向上的3.4米石柱表面光滑无痕；再向上2.7米则被虫蛀出许多梨状小孔，有海水浸没的痕迹；其上的石柱仍完好如初。古庙显然是建在陆地上的，曾有一段时间因地表下沉，石柱没入海内4.3米（下部的3.4米因被海底泥沙或火山灰掩埋而未受虫蛀）。18世纪时石柱重又升出海面。现在又在下降（可能从19世纪开始），故石柱的基部已浸没在水中了。184.2.1.3水平运动和垂直运动的关系自然界的这两种运动往往相伴而生。在自然界，构造运动的方向不一定是单纯的水平或垂直方向。如断层两侧岩层斜着相对滑动，其中既有水平位移分量，也有垂直位移分量。水平运动必然引起垂直运动，垂直运动也会引起水平运动。如岩层因挤压而褶皱，有些地方隆起，有些地方凹陷；岩层因拉张而断裂，同样也有些地方上升，有些地方陷落。在地球发展历史中，构造运动是以水平运动为主，还是以垂直运动为主，曾经有过很大争论。当今，大多数人认为应以水平运动为主。194.2.2构造运动的特点空间上:任何区域都发生着地壳的运动。上升下降挤压拉伸时间上：从古到今，地壳运动从未停止过。地壳运动在矛盾中运动、发展、变化。1.构造运动的永恒性202.构造运动速度快慢不一同一地区不同时期如喜马拉雅山地区，开始时以每年平均约0.5毫米的速度从海底缓慢上升，以后上升速度加快。同一时期不同地区如北美东部现代升降运动速度平均每年约0.3-0.5厘米，而西部山区则平均每年约1—1.5厘米。一般情况下，地壳运动以缓慢的方式进行，位移量短时间内不易察觉，长期的积累才能观察到。213.构造运动幅度大小不同运动方向长期不变，则运动幅度就大（升降运动在长时期内一直上升或一直下降；或水平运动长时期内一直向某一方向运动。）如喜马拉雅山自开始上升以来就一直以上升运动为主，上升幅度超过1万米；印度大陆两侧近南北向的基尔塔尔断裂，两侧反时针平移错动也达440公里。运动性质相互交替，则运动幅度就小（有的地区在普遍隆起时期，会有短期的下降；或在普退下降的时期，会有短期的隆起。）如升中有降、降中有升，运动幅度相对较小。224.构造运动的周期性（构造旋回）长期、广泛的相对平静状态与快速的剧烈运动总是相互交替，呈明显的旋回性。一个构造旋回，常以和缓的构造运动开始，以剧烈的构造运动结束，又转入新的构造旋回阶段。一次大构造旋回约经历2亿年左右。一次大的构造旋回，包括若干次一级和更次一级的构造旋回。每一次大的构造旋回，都引起世界性的或区域性的海陆、气候、生物、环境的巨大变化；构造运动的周期性，决定了地球历史发展的阶段性。所以地史可以划分为许多代，代又分为若干纪，纪还可分为几个世，就是这种阶段性的235.构造运动性质的交替性构造运动的方向常常发生交替。在同一地区，这段时期表现为水平运动；另一段时期可表现为升降运动。这段时期表现为上升为主，另一段时期可表现以下降为主，运动方向不断地交替变化。244.2.2构造运动的证据254.2.2.1新构造运动的证据地貌形态是内外地质作用相互制约的产物。新构造运动的时间较近，形成的地貌形态保留得较好，因此用地貌方法研究新构造运动，是特别重要的方法。如以上升运动为主的地区，常形成剥蚀地貌；以下降运动为主的地区，常形成堆积地貌。4.2.2.1.1地貌标志26新构造运动中地壳上升的证据高出海面数米~几百米处有珊瑚礁。如我国台湾高雄附近，在距今海面200—350m高的地方发现有下更新统的珊瑚灰岩。山腰或山顶，有海蚀穴、海蚀阶地、海蚀崖及蘑菇石等。如山东荣城、厦门，海滩高出海面20—40m。连云港南云台山主峰——玉女峰（425.3m）及周围也发现了大量海蚀阶地、海蚀穴等。河流两岸，形成多级阶地。越是高位阶地，时间越长，阶地保存的形态越不完整；越是低位阶地，时间越新，保存的形态也越完整。山地河流的出山口处的洪积扇叠置。27地壳上升的现代实例在厦门大学的门口有一个海蚀洞，说明厦大的校园区原为海面，故海水能在这里形成海蚀洞。还有一个例子：原国民党军队修的碉堡（或称地堡，因很矮），现都位于陡坎上。碉堡是不可能修在陡坎上的，因为在堡内的人看不到坎下的人，火力也扫射不到坎下。比较好的解释是：碉堡原来修在沙滩边，前面肯定是相对开阔的，它才能起监视和封锁的作用；后来形成阶地，就把这些碉堡“抬”到坎上去了。这些阶地形成的年龄不过50岁，还是非常年青的呢！28新构造运动中地壳下降的证据有些珊瑚礁沉没于海下几百米深处。珊瑚是生长于温暖浅海中的腔肠动物，海水深度一般不超过70m。在大陆河口以外的海底可以发现溺谷。非洲刚果河（扎伊尔河）口外有一段溺谷延伸130km，沉没于海面以下达2000m。我国海河也有一段河道伸入渤海7000m。海面下淹没的三角洲、阶地及建筑物等。第四纪沉积物变厚，或在剖面中，自下而上由粗变细。29第四纪沉积物变厚反映地壳下降某地长城被现代沉积物掩埋反映地壳下降30地壳下降的现代实例我国的华北平原是现代下沉区。在河北昌黎县城附近有一指路石碑，标明离县城2.5km，离海边2.5km，而现在这个碑离海只有1km多了。因为陆地的沉降，原海边的一座古庙已被淹没。314.2.2.1.2数据测量现代构造运动，借助于三角测量、水准测量、远程测量（激光测远）、天文测量等手段，可以测出构造运动的方向和速度。甘肃省山丹县城与十里铺之间，一条基线1188.931m长，1954年地震后较一年前缩短了7.7cm。海底的扩张，通过磁异常条带的宽度计算，测知太平洋中脊在赤道附近的扩张速度平均为10mm/a。324.2.2.2老构造运动的证据发生在几百万、几千万，以至若干亿年前的构造运动所形成的地貌形态，为后期的地质作用所破坏，因此不能使用地貌学方法进行研究。可以根据地层的岩相特征、厚度、接触关系以及构造变形等分析老构造运动的情况。33分析岩层厚度，可以得出升降幅度的定量结论。如浅海深度200m左右，但地层剖面中的浅海相地层厚度可以达到几千到几万米。蓟县的中、上元古界（旧称震旦亚界）厚度近10000m。反映了海底边下沉边接受沉积，且沉积速度、沉积幅度与海底的下降速度、幅度相适应，则沉积物必然越来越厚，但却始终保持浅海环境。构造运动常常交替进行，地壳下降接受沉积；地壳上升则引起沉积中断或沉积物的剥蚀。所以在一定时间内形成的岩层总厚度乃是升降幅度的代数和，在一定程度上代表该地区下降的总幅度。4.2.2.2.1地层厚度344.2.2.2.2岩相分析岩相——反映沉积环境的沉积岩岩性和生物群的综合特征。一定沉积环境，其沉积物必然在矿物成分、颜色、颗粒粗细、结构构造、生物化石种类等方面具有一定的特征，既为岩相。一旦沉积环境发生变化，岩相也即随之变化。岩相分为海相、陆相和海陆过渡相（如入海处的三角洲相）三类。海相分为滨海相、浅海相、半深海相、深海相等；陆相分为坡积、冲积、洪积、湖泊、沼泽、冰川、风成等相。35剖面上的岩相变化（海侵、海退层位）海侵层位地