C02岩石圈第2节打印讲义稿.ppt

地球内力是因地球的内能而产生的力。地球的内能主要包括热能、重力能、地球自转产生的旋转能等,其中最重要的是放射性元素蜕变时产生的放射性热能。地球的内力主要作用于岩石圈,导致岩石圈构造运动、岩浆活动、变质作用和地震作用的发生,引起地球物质的不均匀性。大陆与海洋、山脉与海沟、高原与盆地等地表形态的巨大差异,是地球内力活动的结果。,第二节内力作用下的地壳构造运动,第二章岩石圈,一、地壳构造运动,㈠地壳构造运动概说,1.地壳构造运动的概念,构造运动,在地球内力作用下引起岩石圈的岩石发生变形、变位的机械作用，它反映在地表，表现为地形高低变化，海洋、陆地范围的改变、岩石产状的改变以及地震等。,,,,构造运动是发生在软流层上面岩石圈内的机械运动。地壳运动的概念有广义和狭义之分。,广义的地壳运动地壳内部物质的一切物理和化学的变化，包括地壳的变形、变质作用、岩浆作用、地震等。,狭义的地壳运动主要由内力作用所引起的地壳隆起、拗陷以及形成各种构造形态的运动。,地壳运动限于地壳范围内，而构造运动涉及整个岩石圈如板块运动。我们主要关注的是地壳构造运动。,,,,2.地壳构造运动的基本形式,⑴水平运动形成褶皱山脉和断裂构造，因此，水平运动又称为造山运动周期性地重复发生，如昆仑山、喜山。,⑵垂直运动地壳隆起或拗陷、造成海陆变迁，垂直运动又称为造陆运动。（桂林在3亿年前还是一片汪洋大海）。,从地壳发展历史来看，地壳运动以水平为主，垂直运动是派生的。,,,,㈡地壳构造运动的表现1.现代及新构造运动的表现如地壳的升降、断裂错动、位移、板块运动、地震等。现代构造运动人类历史时期所发生或正在发生的地壳运动。新构造运动晚第三纪260万年以来发生的构造运动，地壳的升降表现在海成阶地、海蚀槽、滨海平原、河流阶地、高于现代潜水面的溶洞、位于深海中或高出现代海面的珊瑚礁等。,2.古构造运动的表现从地球产生之日起，构造运动一直在进行中。地质历史时期发生的地壳构造运动，距今久远，只能根据古构造运动遗留的各种形迹来恢复地壳在漫长的地质年代中的各种运动情况。,古构造运动的表现主要有,①岩石变形；②岩相变化；③沉积厚度的变化；④岩层的接触关系。,,,⑴岩石变形这是古构造运动的明显标志，如褶皱、断裂。⑵岩相变化岩相是岩层形成环境的物质表现，是沉积物的特征及其生成环境的总和。沉积岩的岩相反映岩石特征、生物化石特征、沉积环境。地质剖面中沉积相在垂向上的变化反映古地理环境的变化,古地理环境的变化则主要取决于地壳的升降运动。通过岩相分析，可以判别地壳运动的特征。岩相按环境可分陆相、海相、海陆过渡相三大类。海相→陆相地壳上升；陆相→海相地壳下降⑶沉积厚度的变化沉积厚度是地壳下降幅度的标志。⑷岩层接触关系整合接触、不整合接触。,整合接触下→上,老→新连续不缺失岩层不整合接触平行不整合假整合地层缺失,角度不整合,,㈢地壳构造运动的产物地壳构造运动岩层或岩体发生构造变形。构造变形的产物称为地质构造,主要包括褶皱和断裂。1.岩层概述⑴岩层产状要素岩层产状是指岩石的面状构造如层面、片理、褶皱等相对,于水平参考面的空间位置。表示这种空间位置的数据称产状要素。产状要素走向、倾向、倾角。⑵岩层的分类水平岩层、倾斜岩层、直立岩层。,2.褶皱褶皱是岩层在侧方挤压力的作用下发生的波状弯曲的塑性变形。褶曲单个弯曲→褶皱两个以上的褶曲组合。,,,⑴褶皱的基本形态背斜、向斜。根据地层的相对年龄和新老岩层的出露情况来判定背斜和向斜。⑵褶皱的主要类型按轴面产状直立褶皱、斜歪褶皱、倒转褶皱、平卧褶皱按横剖面形态扇形、箱形、尖棱褶皱按平面上的长宽比线状褶皱、短轴褶皱、穹窿、盆地构造。,⑶褶皱的野外认识分析一个区域的褶皱构造,必须根据背斜和向斜的特征及岩层露头的产状来进行。褶皱存在的根本标志是在沿岩层倾向方向上相同年代的地层作对称的重复排列。背斜核部的地层较其两侧老,向斜核部的地层较其两翼新,据此可判断背、向斜。,,⑷褶皱的规模加里东褶皱（S3-D1）（最古老的褶皱造山运动）海西褶皱（C3-P）喜马拉雅山隆起（Q）,阳朔漓江,阳朔漓江,3.断裂断裂是指岩层或岩体在构造应力作用下，当作用强度超过岩层或岩体的强度时，岩层的连续性和完整性受到破坏所发生的构造变形。断裂构造节理、劈理、断层⑴节理岩石中的裂隙,无明显位移。构造节理构造运动形成，张节理、剪节理非构造节理如原生节理和风化节理,由岩浆岩冷却收缩或风化作用形成。⑵劈理岩石受构造运动的影响而形成的一种薄板状裂开，只产生于构造变动比较强烈的岩层中，劈理可分为破劈理和流劈理。,,,,⑶断层断层是指地壳表层中岩层破裂并沿破裂面发生明显相对位移的断裂构造。断层的分类根据断层走向与所切岩层走向的方位关系划分走向、倾向、斜向断层。根据断层两盘相互关系划分正断层、逆断层、平移断层。,,正断层在地形上表现显著，多形成河谷、冲沟、湖泊等。逆断层常显示出强烈的挤压破碎现象，形成角砾岩和砂砾岩等。平移断层断层面一般陡峻以至直立。断层存在的地貌、水文的标志①三角形陡崖；②水系突然折向；③山脊错断；④温泉及震中呈带状分布；⑤小型侵入体呈线状分布。,,九寨沟剪切断裂,,2,㈣岩石圈活动的几种模式简介关于全球性岩石圈运动的原因、规律和表现形式，形成有多种理论学说，但直到现在仍然没有一种假说能够作出全面完满的解释。实际上，这是一个需要多学科共同研究的问题。各种学说中比较有代表性的有地壳均衡说、地槽地台学说、地洼说、板块构造说、大陆漂移说，海底扩张说，地质力学说等。,1.板块构造学说板块构造学说是20世纪逐渐发展起来的全球性构造理论，现已成为世界上极为活跃和最盛行的理论。它是在大陆漂移海底扩张等学说的基础上继承、发展而来的学说。,,⑴大陆漂移说1915年德国气象学家魏格纳提出了大陆漂移说（根据大西洋两岸、非洲东部与南美洲西部边缘相基本吻合等地理特征）。石炭纪以前（2～3亿年前），联合古陆泛大陆侏罗纪后期，裂开漂移。大陆漂移说认为，地壳运动主要形式是水平运动，而垂直运动是次要、派生的形式。古地磁的研究给该学说提供了依据。,⑵海底扩张说由美国赫斯H.H.Hess在大陆漂移说和地幔对流说的基础上，根据洋底的新资料首先提出来的。,,板块碰撞,该学说认为，大洋中脊和裂谷体系正是地幔物质上升的涌出口，涌出的岩浆冷凝成新的洋底，由于不断涌出和冷疑，结果导致洋底向两侧不断扩张。结果是随着远离洋中脊，形成的岩石年龄逐渐增大。（大陆最古老的岩石已达38亿年，而海底岩石的年龄不超过2亿年，为海底扩张形成的洋壳）。,海底扩张的原动力主要来自地幔物质的对流，所谓大陆漂移也正是由于海底扩张引起的。大陆漂移是洋壳载运着大陆在地幔对流体上移动。,,,⑶板块构造说即由大陆漂移说海底扩张说发展而来。在1960年代后期发展起来的关于岩石圈水平运动的新假说。它把海底扩张、大陆漂移、地震与火山活动、山脉的形成等许多地质现象，归于一个理论体系之中，用统一的动力学模式来解释全球性的构造运动的过程及其相互关系。它对地球科学的发展起到的巨大的推动作用。,板块构造学说的基本点A、岩石圈不是整体一块，而是被大洋中脊、裂谷、海沟、转换断层等分割成相对独立的六大板块；B、各大板块漂浮在地幔软流圈之上，并不断移动更新，产生各种地质现象；C、各板块的边缘或接合处是地壳上的相对活动带，而板块内部则是相对稳定区；D、板块一边增生、一边运移、一边消亡，永不停息，运动以水平运动为主；E、板块漂移的驱动力是由地幔对流作用产生；F、板块运动是地壳上各种构造演化的根本原因。,全球六大板块构造，即太平洋板块、亚欧板块、美洲板块、非洲板块、印度板块、南极洲板块。板块通常以大洋脊海岭、转换断层、海沟和地缝合线为界。板块构造能对众多地质现象作出解释。俯冲带→海沟、岛弧、地震（日本、菲律宾）。喜山和青藏高原是印度板块与亚欧板块相撞的结果。,,大陆漂移与青藏高原隆起,2.地槽地台说和地洼说槽台说曾为大地构造学说奠定基础。它的基本观点是地壳运动以垂直升降运动为主，排除大规模水平运动的可能性，并认为地壳各部份的相对位置在地质历史中是固定不变的，因此槽台说被称为“固定论。”地壳两大构造单元地槽、地台,地槽区活动区（如喜山、昆仑山、秦岭地槽）是地壳活动强烈的地带，升降速度快、幅度大、巨厚沉积、岩相复杂、褶皱强烈、岩浆活动频繁。,地台稳定区由地槽演化而来。地槽降升活动减弱，遭剥蚀夷平，转化为地台。槽台说对于解释地球上山脉和盆地的形成，对于古地理环境的恢复，以及大地构造单元的划分等具有重要意义。,,,槽台说的不足之处以大陆资料为基础，并未涉及海洋的构造和演变，把地壳运动只看成是升降运动，地台区并不是固定不变，只是相对稳定而已。槽台可以互相转化，槽台说从某些局部地区研究而提出，未涉及现代海洋的构造与演变。局限性大。,地洼说陈国达创建，他研究认为，地壳构造除槽台外，还存在一个新的构造单元地洼区活化区，并因此发展为地洼学说。地洼说认为，活动区和稳定区可以相互转化，即槽→台→洼。,,3.地质力学学说李四光于1962年创立。认为全球地质构造的展布具有一定的方向和方位。构造形迹是指岩层的褶皱、节理、劈理、断层等构造现象，是地壳运动在构造中留下的迹象。这些构造形迹在形成发展过程中有规律的分布并聚集成带，则称为构造带。而构造带则组成为构造体系。,构造体系地质力学的核心。构造体系是指通过对构造形迹的研究，并用次序把它们联系起来能够反映它们共同本质特征的地块总体。,,构造体系是指具有内在联系的各种结构面与岩块的总体。构造体系可划分为三种类型经向、纬向和扭动构造体系。,,纬向构造体系主体走向呈纬线方向延伸的巨型复杂构造体系，在大陆上表现为横亘东西的山脉。我国境内有三条明显的纬向构造带阴山天山构造带、秦岭昆仑构造带，南岭构造带，这是因为地球自转所产生的离心力，使地壳物质发生由极地向赤道方向的运动，从而形成南北向的挤压力与压性构造带。,经向构造体系这种构造体系可能是由于大陆相对于大洋作东西运动的结果。经向构造体系又分为压性和张性两种。（川滇构造带表现为SN向的横断山脉）我国境内的经向构造带多属压性。因张性断裂而形成的南北构造带的典型是东非大裂谷。,,,扭动构造体系由于组成地壳的岩性不尽相同，在水平挤压力或引张力的作用下，地壳的运动的延伸方向除经、纬线方向外，尚呈现出多种形式的变化。例如“山”字型（祁连山-贺兰山-吕梁山），“多”字型，棋盘格式型，“入”字型，S型等，通常把这类构造体系称为扭动构造体系。,地质力学的不足之处对地壳运动中的整体问题，地球自转速度的变化在地壳运动的驱动力是起主导作用还是次要作用等尚不能作出圆满的解释。上述各学说除了差异之外，其中也有一定的相互联系，可相互补充。,,二、地壳运动引起的环境灾害主要灾害有地震、火山爆发、滑坡等。它们给人类生活带来巨大的影响，也是引起岩石圈表面生态环境变化的最主要的自然因素。㈠地震灾害1.地震的概念地震是大地的快速震动，是断裂和火山活动等地质作用引起地应力骤然释放，导致地球表面震动的自然现象，属地壳运动的一种特殊形式。震源地震发生时地下岩石最先破裂的地方。震中震源在地面上的垂直投影位置。震中是地震最强烈的地区。,6‘20“,epicenter,epicentraldistance,seismicfocal,isoseismalline,focaldepth,,震级（magnitude）地震释放能量的大小级别。通常采用的震级是里氏震级（由美国地震学家C.F.Richter制定）。共分为10级。3级以上地震称有感地震，5级以上称破坏地震，7级以上称为大地震。目前世界上已知的最大地震为8.9级2004年12月26日印度洋海啸地震据美国测为9级，1960年5月22日在智利发生的大地震为8.7级;1976年7月在我国唐山发生的大地震为7.8级，造成24多万人死亡。,,烈度intensity地震对地面的影响和破坏程度。一次地震，只有一个震级，但在不同地区有不同的烈度。烈度通常分为12级。6～8度房屋出现不同程度破坏，相当于地震5～6级；9～10度房屋倒塌（～地震7级）；11～12度房普遍倒塌，出现山崩、地裂（地震8～8.9级）。地震序列前震→主震→余震。,2.地震的分类⑴根据震源的深度划分浅源300km。90以上的中源地震发生在环太平洋地震带上。,深源地震的震源深度超过300km，目前观测到的是1934年6月29日发生于印尼的6.9级地震，震源深达720km。在更深部为非脆性岩石，只能是塑性变形，不会发生地震。深源地震大多数分布于太平洋一带的深海沟附近，一般不造成灾害。,,⑵根据成因划分天然地震、人为地震人为地震主要指人工爆破、矿山开采、核爆炸以及兴建工程如水库所引起的地震。（据报导，2002年3月1日在阿富汗发生的7.2级地震，即是由美国的轰炸所引发，该地震导致了我国新疆一水库堤坝发生30多米长的破裂）。,成因分类分为构造地震、火山地震、冲击地震和诱发地震。构造地震,是指由于地球的构造运动所引起的地震，一般是由地壳的岩石断裂或原有断裂发生错动造成的。,,地球上发生的地震绝大多数是构造地震，而且其大多数为浅源地震，对人类的危害极大。,,地震的成因及类型,,,tectonicearthquake由构造变动特别是断裂活动所产生的地震。,inducedearthquake因水库蓄水等而引发的地震,impactearthquake因山崩、滑坡、地下溶洞，矿井等塌落而引起的地震。,volcanicearthquake火山爆发→地震；火山活动→构造变动→地震；构造变动→火山喷发→地震。,火山地震火山爆发引起冲击地震山体滑坡、崩塌、石灰岩溶洞和矿山采空区顶板坍塌以及陨石坠地等冲击引起。,诱发地震水库蓄水、油井注水、地下核试验等诱发引起。如我国1959年修建的新丰江水库在1962年3月19日发生了6.1级的水库地震，地面受到破坏。,水库蓄水和深井注水的压力及其渗透润滑作用是诱发地震的直接原因。通过诱发地震可降低易发生大地震区域的应变能的积累，从而可防止大地震的发生。,,,3.地震的分布地震活动地区常呈带分带，通常把大地震集中的地带称为地震带。世界上的地震带分布与板块的边界非常一致，呈带状延伸。,⑴环太平洋地震带此带地震活动极为强烈，浅、中、深源地震均有，是地球上最主要的地震带，尤以岛弧附近最为强烈。80～90。,⑵地中海喜马拉雅山印尼地震带此带呈NW-SE方向延伸，横跨亚欧大陆，占15。,,,⑶洋中脊地震活动带海岭地震带此带地震活动远小于前两带，属中小地震且震级不高。,⑷大陆裂谷地震带包括东非裂谷、红海亚丁死海裂谷、贝加尔湖地堑等，均为浅源地震。,上述4个地震带与现代地壳运动的活动带完全一致，也是火山活动及变质作用强烈的地区。,,,,,（２）地震的空间分布规律,1995-2001年全球4级以上地震震中分布图,我国地处环太平洋地震带和地中海喜马拉雅地震带之间，属于多地震国家。自20世纪以来的80余年内，我国共发生5级以上的破坏性地震2600余次，其中6级以上500余次，平均每年6～7次。台湾恰处于环太平洋地震带上，为我国地震最多的地方。,我国东部其他地区的地震主要发生于强烈拗陷下沉的平原，或断陷盆地以及近期活动的大断裂带附近。例如，河北平原、汾渭地堑，郯城庐江大断裂等地。,,我国西部属地中海喜马拉雅地震带的组成部份或受其影响的地区，地震活动性较东部大陆强烈，主要分布于强烈隆起的青藏高原四周、横断山脉、天山南北、祁连山地以及银川昆明构造线一带。,在我国，深源地震仅见于黑龙江、吉林一带，中源地震只有三处，即台湾东部、雅鲁藏布江以南和新疆西南部，其它地方均为浅源地震，但西部比东部较深。,,,,,汶川地震成因,,1556年陕西华县大地震，死亡人数达83万余人。1995年1月17日，日本神户、大坂发生7.2级地震，在20秒钟内造成5466人死亡，伤残数万人，造成800多亿美元的损失。,,地震引发的伴生灾害地震可能伴生火灾（电源、油库）、水灾、海啸、滑坡、泥石流等。由地震引发的伴生火灾的破坏可能比地震造成的直接损失还大。如1923年，日本东京横滨地震发生在中午煮饭的时间，引起火灾，造成4万多人死亡。,地震的危害,,季风气候,暴雨集中,,,,破坏建筑物破坏道路、河流等基础设施人员伤亡水利、工矿等工程受损,2004年12月26日印度尼西亚苏门答腊岛附近海域发生的8.9级强烈地震引发的海啸灾难波及七个东南亚国家及地区，分别是印尼、斯里兰卡、印度、泰国、马来西亚、孟加拉与马尔代夫。造成近30万人死亡。海啸的速度达到了每小时500英里。印度洋地震是海底地质板块猛烈滑落所致。印尼地震的能量相当于一百万枚投在日本广岛原子弹的当量。地震的震动使地球的自转都受到了影响，整个地球都在振荡。,,如何避震,,地震的预防加强防震措施减少地震破坏，观测预报，控制和预防地震发生。在地球上，每年发生的人可感觉到的地震约5万次，但造成严重灾害的约10次。通过诱发地震减少或释放地应力而控制大地震的发生，但同时也很难控制会诱发出大地震。在目前的技术条件下，地震不能控制，只能通过准确的预测预报来减少损失。,地震预报地震预报是个世界级的难题，短期预报的成功率仍然很低。我国海城地震（1975年7.3级地震）预报的成功是一个典范根据精确现代地震活动区、地壳运动测量、地磁场变化、与月球运动的关系、震前预兆性自然现象及规律进行预测在1970年以来进行观测，对资料进行分析和填图，在2月4日前共记录到466次前震，于1975年2月3日作出预报，并于2月4日0时30分预报大地震可能即将发生，果然于当天19时36分发生7.3级大地震）。,㈡火山灾害1.火山及火山喷发现象火山是指地球内部岩浆沿着地壳薄弱地带骤然上升，喷出地表堆积形成的常呈锥形的山体。火山喷出物很复杂气、液、固火山气体水蒸汽、H2、HCl、H2S、CO、CO2、HF火山液体熔岩,,火山固体熔岩和围岩的碎屑物，火山灰、渣、豆、弹、块。一个典型的火山包括火山通道，火山口和火山锥。火山喷发形式有熔透式、裂隙式和中心式三种类型。,315’,2.现代火山的分布特征现今地球上有500多座活火山，数百座休眠火山以及约2000座死火山（如我国的山西大同火山）。它们比较集中地分布在以下几个带上。,⑴环太平洋带有319座活火山，占62，如日本富士山。⑵阿尔卑斯喜马拉雅带94座，占18。⑶洋中脊与东非裂谷42座活火山。,,火山分布是呈带状的，并与年轻的山脉、海沟、海岛和地震分布带相吻合，这些地带与岩石圈板块的边界有密切关系，是现代构造最活动的地带。,我国的活火山不多,除新疆卡西、台湾七星山、西藏等地尚有现代火山活动外,其余地方尚未发现火山活动,而火山地形保存完好的死火山则有广泛分布如东北、云南。,,3.火山爆发的危害及预防火山爆发的景象非常壮观，但也常给人类带来灾害性的破坏。火山爆发时喷出的气体和火山灰是空气污染的一大自然因素。,据统计，在人类历史时期内，在火山活动中死亡人数达20万人，今天仍有数百万人居住在有潜在危险的火山地带。,火山灾害,①火山熔岩流埋葬一切；②火山泥流掩埋农田、森林等；③火山灰对环境的破坏；④引起地震灾害。,,,315’,1980年5月18日，休眠了123年的圣海仑斯火山突然猛烈爆发，喷出的火山灰总体积为2.7km3，山头高度被火山口削低了380m。火山爆发总损失约30亿美元，但只有约50人遇难。这是因为火山活动爆炸前两个月，引起研究者和美国有关政府部门的重视，采取各种应急措施，及时疏导居民及旅游者，从而减少了灾难和人员伤亡。,这个例子说明，火山灾害预报的可能性以及减轻火山灾害的可能性。显然，重要的是必须认识火山活动的规律，研究火山爆发的前兆。,我国的火山灾害较少发生。1719-1721年，位于黑龙江省德都县的五大连池火山喷发。五大连池就是火山溶岩阻塞白河河道，积水形成5个相互联系的堰塞湖。我国现代的活火山尚有台北的七星山和新疆的卡西火山。,,①研究火山的活动规律，进行监测和预报；,火山灾害的预防,②采取防治措施,,,根据火山活动的地貌特征，在城镇规划时把建筑物设置在最安全的地方（通过环境分析火山形状、朝向、火山锥四周的正、负地形特征与熔岩流的导向、火山区岩石及堆积物的物质特点分析）。,,㈢滑坡,滑坡影像,滑坡,大规模的滑坡往往和地震、火山活动有一定联系。在我国，滑坡主要分布于西南、西北的山区。在1920年甘肃发生的大地震诱发大滑坡，导致约20万人死亡。,在重力作用下，坡体的快速下滑运动。如山崩、雪崩、滑坡、塌方、岩崩、泥石流等。,,,泥石流影像,1315“,影响滑坡的自然因素1）地质条件岩土体特性和地质构造，断裂面和岩石之间不连续面的类型和数量、土石的组成和成岩程度；2）地理背景和自然环境山坡的坡度（8.5）；3）气候、径流条件植被类型、植被密度和土岩的含水程度等；4）人类活动，地震、火山活动等。这些因素都影响着斜坡的稳定性。,滑坡的主动力地震、火山爆发、暴雨和人类活动。水增加滑体重量，渗透润滑、减弱颗粒间的联结。滑坡多发生于雨季，如四川汉源县、贵州六盘水地区。在1994年云南发生的特大暴雨诱发了严重的滑坡和泥石流。,滑坡影像,滑坡的防治,,人类活动如公路、铁路建设，采石场、采矿场的开采活动加大了山坡的坡度，增大了滑坡发生的可能性，尤其是当坡地上岩石的倾向与坡向一致时，采石挖土活动很容易触发滑坡。,,①回避法②综合措施治理工程治理化学加固综合治理。,泥石流影像,1315“,大陆地壳,A陆缘弧沟系,B洋内弧沟系,A和B为俯冲边界,C为碰撞边界,A,B,C,,同沉积褶皱,