自然地理学-第二章地壳(伍光和).ppt

第二章地壳 地壳的定义 地球硬表面以下到莫霍面之间由各类岩石构成的壳层 地壳厚度及差异 大陆上平均厚度为35km 大洋下平均为5km 但山系地带厚度较大 如喜马拉雅65 70km 第一节 地壳的物质组成 化学成份与矿物1 自然界元素构成 108种已知化学元素中 自然界存在92种 还有300多种同位素2 地壳的主要构成元素 O Si占74 Al Fe Ca Na K Mg占24 1924年 F W 克拉克对来自世界各地的5159个岩石样品首次测定16Km厚度内地壳中63种化学元素的平均重量百分比 即元素的丰度 所获数据后来被称为克拉克值 3 矿物定义 矿物是单个元素或若干元素在一定地质条件下形成的具有特定理化性质的化合物 是构成岩石或地壳的基本单元 4 主要造岩矿物及常见矿物主要矿物 石英 钾长石 斜长石 云母 辉石 橄榄石 角闪石 七种 常见矿物 石墨C 黄铁矿 黄铜矿 方铅矿 赤铁矿 磁铁矿 硬石膏 石膏 磷灰石 二岩浆岩 岩石定义 造岩矿物按一定结构集合而成的地质体岩石分类 岩浆岩 沉积岩 变质岩岩浆主要成份 岩浆是来自上地幔的高温熔融状物质 主要成分为硅酸盐 金属硫化物 氧化物 部分挥发物 一 岩浆岩的矿物组成 1 超基性岩SiO2含量小于45 多铁 镁而少钾 钠 2 基性岩SiO2含量为45 52 主要矿物为辉石 钙斜长石等 3 中性岩SiO2含量52 65 主要矿物为角闪石和长石 4 酸性岩SiO2含量65 以上 多钾 钠而少铁 镁 二 岩浆岩的产状 结构和构造当岩浆侵入地壳便成为侵入岩深成侵入岩浅成侵入岩其产状 整合侵入体 岩盆 岩盖 岩床 岩鞍等 不整合侵入体 岩株 岩榴 岩脉等 喷出地表即成为火山岩或喷出岩 三 岩浆岩类型依据化学成分与矿物成分 岩浆岩可分为酸性 中性 基性和超基性岩四类 依据其结构 构造与产状又可分为深成岩 浅成岩和喷出岩三类 其综合分类见P33表2 2 岩浆岩构造 块状构造斑杂构造流纹构造气孔构造杏仁构造 沉积岩1 定义 由堆积于海洋或陆地中的碎屑 胶体和有机物质等疏松沉积物固结而成的岩石 2 特征 有层理 富含次生矿物 有机质 并有生物化石 具有碎屑结构 岩层波状起伏3 沉积岩主要类型 碎屑岩类 粘土岩类 生物化学岩类 4 沉积物类型 碎屑沉积物 砾 砂 粉砂 粘土 化学沉积物 氧化物 硅酸盐 碳酸盐 硫酸盐 卤化物 有机沉积物 泥炭 珊瑚礁等 变质岩 地壳中原有的岩石 由于经受构造运动 岩浆活动或地壳内的热流变化等内动力的影响 使其矿物成分和结构 构造发生不同程度的变化 统称为变质作用 由变质作用形成的岩石称为变质岩 变质作用类型与常见变质岩1 动力变质作用构造运动引起的定向压力使原岩碎裂 变形及一定程度的重结晶 称为动力变质 相应的变质岩 角砾岩 碎裂岩 糜棱岩等 2 接触热变质作用侵入体与围岩接触带 岩石 斑点板岩 角岩 大理岩 石英岩 3 接触交代变质作用 挥发性物质与热液与围岩的交代作用 碳酸岩 矽卡岩 4 区域变质作用区域性构造运动导致的深广范围的变质作用 代表性岩石 板岩 千枚岩 片岩 片麻岩等 5 混合岩化作用或超变质作用代表性岩石 混合花岗岩 第二节构造运动与地质构造 构造运动及其基本方式 1 定义 构造运动主要是地球内动力引起的地壳机械运动 构造运动使地壳发生变位或变形 形成各种地质构造 促进岩浆活动与变质作用 2 特点 普遍性 永恒性 方向性 非匀速性 幅度与规模差异性3 基本方式 水平运动地壳或岩石圈块体沿大地水准面切线方向的运动 相邻块体因水平运动而相互分离 分裂或相向汇聚 或侧向错位 垂直运动块体的升降运动 地壳因上升运动而隆起形成山地与高原 因下降运动而坳陷形成盆地与平原 二 构造运动与岩相 建造和地层接触关系从地层的岩性 岩相 厚度与接触关系上 都可发现构造运动的痕迹 沉积岩的组分 结构 构造与化石特点也能综合反映地层的岩相古地理情况 一 岩相沉积岩岩相通常分为海相 陆相和过渡相三大类 海相 深海相 浅海相 陆相 河流相 湖泊相 沼泽相 滨海相 地壳上升时 海相 陆相 沉积物粒级增大 厚度变小 形成海退层序 地壳下沉时 形成海侵层序 二 沉积建造彼此有共生关系的地层或岩相的组合 或岩性大致相同的沉积物组合 就是沉积建造 一个沉积建造相当于大地构造旋回的一定阶段 1 地槽型建造主要由海相地层组成的 厚度很大 无沉积间断或仅有极短间断 产生于强烈构造下降区的建造 2 地台型建造以陆相碎屑沉积为主 厚度不大 未受强烈构造变动 地壳升降幅度均较小的地台上的建造 3 过渡型建造兼有地槽型与地台型建造的特征但以碎屑岩占优势 陆相沉积与泻湖相沉积分布广泛 海相沉积只见于剖面下部 三 地层的接触关系分为整合 假整合与不整合三类 1 整合 指相邻新老地层产状一致且相互平行 时代连续 没有沉积间断 表明两种地层是在构造运动持续下降或上升而未中断沉积的情况下形成的 2 假整合又称平行不整合 指两相邻地层产状平行但时代不连续 表明曾发生上升运动致使沉积作用一度中断 而后下沉堆积了上覆新地层 3 不整合又称角度不整合 指上下两地层概不一致 时代也不连续 其间有地层缺失 表明老地层沉积后曾发生褶皱与隆升 沉积一度中断而后再下沉接受新沉积 4 侵入接触指侵入体与围岩的接触关系 侵入体边缘有捕虏体 接触带界面不规则 围岩有变质现象 表明围岩形成在先 岩浆活动或构造运动在后 即围岩老而侵入体新 5 侵入体的沉积接触指后期沉积岩覆于前期侵入体所形成的剥蚀面之上的接触关系 表明侵入体形成后曾因构造上升而遭受剥蚀 而后下沉堆积了上覆新地层 上覆地层年轻而侵入体老 4 构造运动的环境后果 沧海桑田之变3亿年前喜马拉雅山还是浩瀚的古地中海的一部分 4000万年前开始隆升时年平均速度不过0 05cm 而1862 1932年间 上升速度增为1 82cm a 20世纪的最后30年 其上升速度又增到5cm a以上 以至世界最高峰珠穆朗玛峰海拔8848 13m 2005年最新测量记录 8844 43m 二 地质构造定义 岩层或岩体经构造运动而发生的变形与变位 是构造运动的形迹 形式 水平构造 水平岩层虽经垂直运动而未发生褶皱 仍保持水平或近似水平产状者 倾斜构造 岩层经构造变动后层面与水平面成夹角时 即为倾斜构造 褶皱构造 岩层在侧向压应力作用下发生弯曲 断裂构造 岩石因所受应力强度超过自身强度而发生破裂 使岩层连续性遭到破坏 褶皱构造 湖北大冶铁山 背斜和向斜构造在平面和剖面上特征 褶皱要素 断裂构造 岩石因所受应力强度超过自身强度而发生破裂 如虽破裂而破裂面两侧岩块未发生明显滑动者称节理 破裂而又发生明显位移的则称断层 断层由断裂面 断层线 断层盘和断距等要素组成 断层面 岩层或岩体发生断裂时的破裂面 断层线 断层面与地面的交线 断层盘 断层面两侧的岩块 其中位于倾斜断面之上者为上盘 位于倾斜断面之下者为下盘 断距 两盘相对位移的距离 断层 节理 按照两盘相对位移的特点进行分类 正断层 上盘相对下降的断层 逆断层 上盘相对上升的断层 其中断面倾角大于40 为冲断层 小于25 为逆掩断层 平移断层 指沿断层走向即水平方向上发生位移的是平移断层 若干断层常常构成巨大的断裂带 其中断层的组合形式非常复杂 第三节大地构造学说 一 板块构造学 一 大陆漂移 1915年 魏格纳 A Wegener 提出 认为漂移动力是地球自转离心力与日月引潮力 二 海底扩张说 20世纪30年代的海底考察发现 海洋虽历史悠久 海底却很年轻 海底仅有2 3亿年 而整个海底3 4亿年更新一次 海底扩张说要点 1 年速度为1厘米的地幔物质对流是地壳运动的最主要动力 2 对流发生在软流圈内 对流产生的拽力并不作用于地壳底部而是作用于70 100公里的岩石层底部 3 海底为对流循环顶端 对流由发生区向外扩张 并在数千公里外汇聚流入地下 4 对流形态决定于地球内部结构 大陆处于压应力作用下 而海洋处于张应力作用下 地幔对流 5 海底及其沉积物在对流汇聚区下沉 一部分受挤压变质而与大陆熔接 另一部分则沉入软流层 6 海底年龄仅有2 3亿年 整个海底3 4亿年即可更新一次 7 地球体积基本恒定 海洋盆地面积也基本上不变 三 板块构造说 地表岩石圈并非浑然一体 而是由被诸如大洋中脊 岛弧 海沟 深大断裂等构造活动带所割裂的几个不连续的独立单元 即板块构成的 几大板块的相互作用是大地构造活动的基本原因 认为板块的边界有三种类型 太平洋板块印度洋板块亚欧板块非洲板块美洲板块南极洲板块 全球板块构造图 1 扩张型边界 是新地壳增生的地方 喷出物多为玄武岩 以张应力产生的正断层为主 地震震源较浅 烈度也不大 2 俯冲 或汇聚 型边界两个板块汇聚 消减的地方 岛弧海沟型边界 地缝合线型边界 3 转换断层 或次生 型边界 板块相撞 二 槽台说与地洼说地槽区是地壳活动强烈的地带 在地表呈长条状分布 升降速度快 幅度大 接受巨厚的沉积并有复杂的岩相变化 褶皱强烈地台区是地壳较稳定的区域 升降速度和幅度较小 构造变动和岩浆活动也较弱 三 地质力学学说 地质力学的主要观点 1 全球地质构造的展布并非杂乱无章 而是具有一定的方向与方位 在地壳运动的一定动力方式的作用下 必将形成相应形式的构造应力场与构造体系 2 构造体系是指 许多不同形态 不同性质 不同等级和不同次序 但具有成生联系的各项结构要素所组成的构造带以及它们之间所夹的岩块或地块组合而成的总体 3 三种构造体系纬向构造体系 经向构造体系 扭动构造体系 4 地球自转及其角速度的变化所引起的地壳水平运动是推动地壳构造变动的主导因素 第四节内动力作用下的地表环境演化 一 构造形迹变化1 水平构造岩层虽经垂直运动而未发生褶皱 仍保持水平或近似水平层状者 如未受切割的高原面 平原面 平顶山 方山2 倾斜构造岩层层面结构经构造变动的与水平面成夹角 褶曲 断层 或不均匀升降均可造成倾斜3 褶皱构造岩层在侧向压应力作用下发生弯曲 4 断裂构造岩层在受压应力强度超过自身强度发生破裂 二 大陆漂移 中生代地球表层曾有一个统一大陆即联合古陆侏罗纪后轱辘开始了分裂并各自漂移 逐渐形成今日海陆格局 中生代 距今2 3 0 7亿年 三 火山与地震 火山 岩浆岩地表破裂带喷出地表是地球内部物质与能量的一种快速猛烈的释放形式 地震 当地球聚集的应力超过岩层或岩体所能承受的限度时 就会使地壳发生断裂 错动 同时急剧地释放出所积聚的能量 并以弹性波的形式向四周传播 引起地表的震动 地震多发在700公里深度以内 夏威夷火山公园 1 几个概念 震源 地下岩石最先破裂的部位 浅源地震 深约70公里以内 中源地震 70 300公里 和深源地震 300 700公里深 震中 震源在地面上的垂直投影位置地震波 体波 面波 横波 纵波 震级 地震释放能量的大小 常采用美国里克特 C F Richter 提出的标准来划分 最大不超过8 9里氏级 地震烈度 地震对地面的影响和破坏程度 烈度通常分为12级主要地震带 环太平洋地震带 地中海 喜马拉雅带 大洋中脊带 东非裂谷带 2 主要地震带 1 环太平洋地震活动带 2 地中海 喜马拉雅带 3 大洋中脊带 4 东非裂谷带 第五节地壳的演变 一 地质年代 一 相对年代法或古生物地层法依据地层下老上新的沉积顺序 地层剖面中的整合与不整合关系 标准古生物化石与生物群体进行对比 确定某个地层或事件的相对年代 二 绝对年代法即同位素年龄测定法 通过矿物或岩石的放射性同位素的测定 并依据放射性元素蜕变规律计算其绝对年龄 三 与地球演变有关的几种地质年龄 1 地壳的年龄46亿年格陵兰的阿尔曹库正片麻岩39 8 1 7亿年 通过铅 锶等同位素蜕变规律计算 地壳约为46亿年 2 最早的生物化石年龄超过30亿年南非的似蓝藻化石32亿 33亿年 澳大利亚的杆状细菌微化石30亿 31亿年 3 地球形成的年龄约50亿 70亿年 二 地壳演化简史 太古代 原始地壳 原始大气圈 水圈 沉积圈和生物发生发展初期 太古代最古老而且历时最长 陆地灼热而荒凉 元古代 6 25亿年 陆壳逐渐变厚变广 火山活动相对减少 总之太古代与元古代 地壳固结 原始大气与水圈向现代成分转变 生命开始出现并走向繁荣 古生代 2 3 6亿年前 古陆历经分合 早期生物是海洋无脊椎动物与低等植物繁荣时代 晚期植物与脊椎动物登上大陆的时代 中生代 0 7 2 3亿年前 大陆分裂 裸子植物繁盛 恐龙出现并灭绝 新生代 0 7亿年前至今 印度板块与欧亚大陆板块碰撞 使古地中海形成巨大褶皱 早期气候温暖潮湿 第四纪发生冰川 被子植物 哺乳动物空前繁盛 人类出现 裸子植物落叶松 冷杉 华山松 云杉等 裸子植物的胚珠和种子裸露