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第八章构造运动第一节构造运动在地形、地物上的表现第二节构造运动在地层中的表现第三节构造运动引起的岩石变形第四节地震构造运动---概述1.定义：主要由地球内部能量引起的地球物质的机械运动。（地壳运动、岩石圈运动）2.地位：在地质作用中处于最重要的地位。使地壳或岩石圈的物质发生变形和变位。一方面引起地表形态剧烈变化，如山脉形成、海陆变迁、大陆分裂与大洋扩张等；另一方面在岩石圈中形成各种各样的岩石变形，如地层的倾斜与弯曲、岩石块体的破裂与相对错动等；还是引起岩浆作用与变质作用的重要原因，并且对地表的各种表层地质作用具有明显的控制作用。3.分类：按运动方向分垂直运动和水平运动2类垂直运动指地壳或岩石圈物质垂直于地表即沿地球半径方向的运动。常表现为大面积的上升、下降或升降交替运动，可造成地表地势高差的改变，引起海陆变迁等。主要造成变位。过去常称为造陆运动。水平运动指地壳或岩石圈物质平行于地表即沿地球切线方向的运动。常表现为地壳或岩石圈块体的相互分离拉开、相向靠扰挤压或呈剪切平移错动，可造成岩层的褶皱与断裂，形成巨大的褶皱山系。地质学常把产生强烈的岩石变形(褶皱与断裂等)并与山系形成紧密相关的水平运动，称为造山运动。水平运动与垂直运动是构造运动的两个主导方向。实际上对于某一个地区，常表现为既有水平运动又有垂直运动的复杂情况。构造运动在整个地质历史时期中都在不断进行，按发生时间分类：新构造运动：指新近纪以来发生的构造运动。新近纪以来的构造运动常在地形、地物上保存较好。现代构造运动：有人类历史记载以来的构造运动。古构造运动：新近纪以前发生的构造运动。第一节构造运动在地形、地物上的表现一、地形变测量反映的现代构造运动二、构造运动在地物上的表现三、构造运动在地貌上的表现一、地形变测量反映的现代构造运动构造运动的速率大多极其缓慢，在短时期内常不易觉察。随着科技发展，可以凭借测量仪器来观测这种极缓慢的运动。其基本原理是在现在地形面上设置一系列观测点，用经纬仪与水准仪测量这些观测点的位置及高程随时间的变化情况，由此了解地形面的变化情况，并可推断构造运动的特征，这种方法称为地形变测量。－－这是研究现代构造运动的一种重要方法。水准测量：在地形变测量中，测量观测点相对于大地水准面的高程变化称为水准测量。我国从1951年至1999年先后进行3次全国范围精密水准测量，在此基础上编制出中国大陆现代地壳垂直形变速率平面图，反映了我国大陆近50年来地壳垂直运动的总体情况。在南部以青藏高原上升最快，一般为5～10mm/a；云南西南部次之，为5～7mm/a；广大的华南地区一般为2～4mm/a。在北部以准噶尔盆地、塔里木盆地及东北三江平原下降较快，一般为2～5mm/a。我国大陆近50年来地壳垂直运动的总体情况：基本以昆仑山—秦岭—大别山一线为界，南部以上升为主，北部以下降为主。三角测量：在地形变测量中，为观测地形面的水平运动情况，一般使用三角测量法，即在地形面上设置多个观测点组成三角网，通过测定各三角形边长及内角随时间的变化，计算出各处观测点的水平位移矢量，由此得出水平运动状况。典型例子:美国西部圣安得烈斯断层。在旧金山附近跨越圣安得烈斯断层布置了三角测量网，在1882～1946年的65年间作了4次定时测量,得出各三角测量点水平位移矢量。各点运动矢量总方向与断层线基本平行。断层西侧主要向西北方向移动，平均速度约4cm/a；而断层东侧只作相对较小的往返式移动。近年来大地测量技术有了很大进展。特别是新发展的全球定位系统（GPS）方法，利用地球上空的人造卫星网，定时地对全球地面上的观测点或观测站进行精确定位，可以了解全球范围内不同尺度、不同地区的水平运动情况。初步测量结果表明，全球各大陆间或洲际间相对水平运动速率一般为每年数毫米到数厘米。二、构造运动在地物上的表现尽管岩石圈的构造运动速率极其缓慢，但长期积累就可造成大规模的位移。地物是指人类在地表或近地表处所建造的建筑物。地物建成后，如果地面发生构造运动，地物便成为记录运动的良好标志，再结合对地物的考古资料，我们便可了解构造运动的特征。地物记录地壳垂直运动的典型实例意大利那不勒斯湾海岸塞拉比斯城镇遗迹：该城镇建于公元前105年的古罗马时代，当时临近海岸（在海面以上）；后来逐渐下沉到海面以下并被火山灰掩埋；以后又上升到海面以上。1749年从火山灰中将该古镇废墟挖掘出来。废墟中耸立三根高12m的大理石柱，均保留相同的地质遗迹：石柱地基以上3.6m被火山灰掩埋，柱面光滑；其上2.7m一段被海生动物钻蚀了无数密集的小孔；柱子上段5.7m一直未被海水淹没，但遭受风化，不甚光滑。意大利古罗马废墟塞拉比斯古庙石柱1828年的出露情景由此可知，这三根柱子建成时在海面以上，后来逐渐下沉以致被海水淹没了6.3m，其下被火山灰掩埋部分因受保护未被海生动物蛀蚀，而未掩埋部分则被蛀蚀，海面以上5.7m则遭受风化。1749年挖掘废墟时石柱已整体升到海面以上。以后又下降，1826年石柱被淹0.3m，1878年被淹0.65m，1913年被淹1.53m,1933年被淹2.05m,1954年被淹2.5m。显然，在古镇建成后该地区曾经历过下降、上升、再下降的过程。地物记录也可以证明水平运动与垂直运动常兼而有之宁夏石咀山市西南贺兰山东麓红果子沟附近，明代修建的一条长城被错断。水平错开距离约1.45m,垂直错断距离约0.9m。据考证，该长城修建于公元1448～1485年,距今约500a。三、构造运动在地貌上的表现地貌是由地质作用所形成的特定地表形态。构造运动对一些地貌的形成具有明显的控制作用。反之，这些与构造运动有关的地貌成为研究构造运动的有力证据。由于古老的地貌往往早已被剥蚀殆尽，所以现今地貌一般反映的是新构造运动所造成的结果。反映地壳垂直运动的常见地貌：河流阶地、深切河曲、夷平面、海成阶地、多排溶洞等。河流阶地构造运动相对稳定时期，河流以侧蚀作用为主，河谷不断侧向迁移形成宽阔河谷，河谷中形成由冲积物构成的河漫滩。如果构造运动使该区域转为上升状态，则河流侵蚀基准面下降，河流下蚀作用重新加强，使河床降低，原有河漫滩相对升高，一般洪水已不能达到，形成分布于河谷谷坡上、洪水不能淹没的顶面较平坦的台阶状地形，称为河流阶地。图8－3河谷阶地形成过程示意图若构造运动表现为多次的上升－稳定－上升过程，沿河谷出现多级阶地，其中位置愈高形成时间愈早，通常从河漫滩以上最低一级阶地算起，从下而上或由新到老依次称为一级、二级、三级阶地……。因此河流阶地常可看作地壳垂直运动的标志，阶地面的相对高差大致反映地壳上升幅度。图8－4美国犹他州圣胡安河深切河谷深切河曲地壳相对稳定时期经长期演变已经发展成蛇曲的河流，若地壳转为上升，河流下蚀作用加强，河床降低，深切至基岩，河谷横剖面形态呈“V”形谷，平面上仍保留极度弯曲的蛇曲形态的不协调现象，称为深切河曲。反映地壳由相对稳定转向强烈上升运动的特征。图8－4美国犹他州圣胡安河深切河谷准平原地壳处于相对稳定时期，流水及其它各种表层地质作用长期共同对陆地表面进行改造，总趋势是把原来地表高差较大的形态，经过风化、剥蚀把它削低，同时又将破坏下来的物质搬运到地表低洼处进行堆积，以减少地表的高差。这种“削高填低”的结果是使广大地区变得比较平坦，只有零星分布的、高度不大的剥蚀残丘，这种近似平原的地形称为准平原。夷平面当地表演变到准平原阶段之后，如果地壳重新上升，准平原被抬高并遭受流水切割而成为山地，这时在山地顶部可以残留原有准平原的遗迹，即相当平坦的顶面。其范围可大可小，上面可见到准平原时期的沉积物或风化壳，而且一系列相邻的平坦山顶大致位于同一高度，代表已被破坏的原来准平原的表面，称为夷平面。根据夷平面上沉积物或风化壳的年代可以判断其形成年代，根据夷平面的高度可以推算准平原形成后地壳的上升幅度。近年研究成果证明，具有“世界屋脊”之称的青藏高原，在上新世时期地壳相对稳定，逐渐形成地势起伏较小的准平原，高度大致为海拔1000m；随着上新世末期以来青藏高原强烈上升，原来准平原解体，遭受剥蚀、切割而成为夷平面，现今海拔高程为4000～5000m。所以，上新世末期以来，青藏高原整体隆升幅度达3000～4000m。反映垂直运动的海(湖)岸地貌波切台、波筑台地壳稳定时期在海(湖)面附近形成。地壳重新上升可形成明显高出海(湖)面的海(湖)成阶地。地壳多次地稳定—上升可形成多级海(湖)成阶地。海蚀凹槽形成于基岩海岸地区的海平面附近。地壳间歇性上升可形成高出海平面的多排海蚀凹槽。美国西部海岸海蚀阶地多排溶洞的出现也是垂直运动的证据。因为成排的溶洞原来一般在潜水面附近经潜蚀作用形成，出现多排溶洞表明该地区在垂直运动影响下潜水面与岩层的相对位置发生过显著变动。水平运动在地貌上的表现水平运动可使一系列线状延伸的水系（河流、冲沟等）发生同步弯曲和错断。四川西部鲜水河谷地中，一系列穿过鲜水河断裂带的水系由于断层的水平运动而发生弯曲和错断，形成“S”形、肘状或梳状水系。水平运动还常使线状延伸的山脊或盆地被错断或发生弯曲。第二节构造运动在地层中的表现一、地层的岩相变化及厚度反映的构造运动二、地层的接触关系反映的构造运动一、地层的岩相变化及厚度地层是一定地质历史时期形成的层状岩石。其中沉积岩地层往往是在一定的地表沉积环境（如浅海、滨海、湖泊、河流等）中形成的，不同的沉积环境形成不同的岩石特征及生物化石组合，这种能反映沉积岩的沉积环境的岩石及其生物化石的各种特征称为岩相。一定的岩相代表一定的沉积环境，岩相变化意味着沉积环境的变化。沉积环境分类：海洋环境（深海、半深海、浅海、滨海）大陆环境（湖泊、沼泽、河流、冰川）一个地区沉积环境或岩相的剧烈变化与构造运动密切相关。例如，一个地区从早期的浅海沉积逐渐转变为滨海沉积、陆上河流沉积，说明该地区地壳逐渐上升、海水逐渐退出；相反，如果一个地区从早期的陆上河流、湖沼沉积，逐渐变为滨海、浅海甚至深海沉积时，则说明该地区地壳逐渐下降、海水逐渐侵入并加深。河北开平下寒武统地层柱状图曲线表示地壳升降运动利用沉积物或沉积岩的厚度资料，不仅可分析地壳升降运动的性质，还能定量地确定古代地壳垂直运动的幅度。在地壳稳定的情况下，一定沉积环境下形成的沉积物厚度有一极大值，如浅海中沉积厚度极大值一般不超过200m、湖泊沉积最大厚度不超过湖盆深度等，如果达到其极大值，水体将会被排出，沉积凹地被填满，从而终止沉积作用。但是，许多地区都发现岩相类型不变，而沉积物的厚度却大大超过相应沉积环境的极大值。这是在地壳不断下降的同时,不断接受沉积的条件下形成的，地壳下降幅度抵消了沉积填充的厚度，使原来的沉积环境基本保持不变，这时沉积厚度可大致作为该时期地壳下降幅度的代数和。北京西山、河北蓟县一带，中、新元古代的浅海相沉积岩厚达1万多米，说明该地区在中、新元古代地壳处于不断下降、不断沉积并始终保持浅海的沉积环境，该期地壳下降幅度也大致为1万多米。二、地层的接触关系地层接触关系指新老地层（或岩石）在空间上的相互叠置状态。地层接触关系受构造运动控制，同时记录构造运动的历史。不同的接触关系反映了不同的构造运动特点。地层接触关系类型整合、平行不整合、角度不整合整合指新老两套地层的产状完全一致，时代连续的一种接触关系。它是在地壳稳定下降或升降运动不显著的情况下，沉积作用连续进行，沉积物依次堆叠而形成的。平行不整合又称假整合，其特点是新、老两套地层的产状基本一致，但时代不连续，中间有反映长期沉积间断和风化剥蚀作用的不连续面存在。平行不整合的形成过程：①在地壳稳定下降或升降运动不显著的情况下，在一定的沉积环境中沉积了一套或多套沉积岩层；②地壳发生显著上升,原沉积环境变为陆上剥蚀环境,经长期风化剥蚀,地面上形成凹凸不平的剥蚀面,剥蚀面上分布有古风化壳及铝土矿、褐铁矿等风化残积矿产;③地壳重新下降到水面以下接受沉积，形成新的上覆沉积岩层（其底部由于开始沉积的地形差异较大而常形成底砾岩），由于地壳基本上整体上升和下降，故上、下两套地层的产状基本保持平行。平行不整合的出现反映地壳的一次显著的升降运动。角度不整合新、