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第15章 地质、地貌(4)

属于基底断裂范畴的构造体系有:(1)东西向构造体系:由走向东西的强烈挤压带构成,常有巨大的平移断裂和斜交的扭断裂、垂直的强断裂和其他复杂构造。我国主要的东西向构造体系有阴山—天山构造带、秦岭—昆仑构造带和南岭构造带。(2)南北向构造体系:主体由南北向的挤压带或张裂带构成,一般由东西向挤压带和张裂带构成。我国境内最显著的一条南北向的构造体系是贺兰带和川滇带等。(3)华夏构造体系:是亚洲东部古生代以来形成的一个巨型的北东向构造体系,由走向北东的褶皱、压性和压扭性断裂,以及与它直交的张断裂和与它斜交的扭断裂构成。李四光曾把华夏构造体系分为古生代形成的走向北45°东的古华夏式构造,中生代形成的北30°~34°东的中华夏式构造和频太平洋地区特有的中生代形成的并持续活动的北18°~25°东的新华夏式构造,主要有北北东和北东东两组。中国东部的山地、平原、盆地主要受这个构造体系控制,所以称为华夏系。(4)西域构造体系:由李四光提出,泛指中国西部地区广泛存在的北西至北西西向构造,包括一系列大型隆起拗陷、褶皱带和断裂带。对我国西部山地、高原、盆地的形成,石油盆地的发育,金属矿产的产出,地震都有重大影响。故称西域系。我国东部虽以华夏构造体系为主,但也有西域构造体系,如大别山、大巴山等。我国西部以西域构造体系为主,也有华夏构造体系出现,如阿尔金山、念青唐古拉山等。

这些构造系控制着地层分布,岩浆活动及构造运动,凹陷、山地、高原、盆地和平原的外形。从力学分析,东西向和南北向断裂具有强裂挤压和张力破裂性质;华夏系和西域系为X型扭力破裂而成。

属于盖层滑动范畴的构造系有(1)山字型构造:由具有成生联系的前弧、反射弧、脊柱、马蹄形盾地、反射弧的砥柱等五部分组成。各组成部分并不是经常都发育得很好,只要具备前弧和脊柱这两个最基本的组成部分,就可组成山字型构造。山字型前弧弧顶前面,常常发生一系列强烈的张性断裂,有时有花岗岩体露出或埋伏在地下不深处。我国山字型构造的前弧多向南凸出,其中以祁连山、吕梁山和贺兰山为最大。其次有淮阳系、广西系、湘南系、赣南系、昆明系、黔西系、蓟县系、川滇系、粤北系等山字型构造。山字型前弧外侧常有金属矿床形成,而马蹄形盾地常常是成煤的盆地。(2)多字型构造:系由一些大致平行的压扭性构造带和与其大致垂直的张扭性断裂带组成,组合形态象多字。这种构造在我国东部最明显,平行的华夏系常与西域系组成多字型构造。(3)旋扭构造:是由砥柱和一群弧形结构面组成,按其发育程度和表现形式,还可细分为帚状、环状、辐射状、S型、之字型构造等。(4)人字型构造:是在主干断裂一侧,有一条由它派生的分支断裂与它呈锐角相交,却不切过它,构成人字形构造。

【火山】岩浆喷出地表,在喷出口的周围堆积成锥形高地,叫做火山。火山是通过火山通道与地表深部的岩浆源连接起来的。根据火山活动情况把火山分为活火山,死火山,休眠火山等。岩浆上升的通道称为火山颈;火山颈的出口称为火山口,火山口常为漏斗状,积满水后,就形成火山口湖。在火山口的旁侧出现分支的小火山口,称为寄生火山口。在寄生火山周围堆积成的小锥形高地,称为寄生锥。当火山喷发时,从火山口中涌出大量的灼热的硅酸盐熔融体,有的人称为熔岩流,冷却凝结后形成熔岩。

【火山活动】如果岩浆内部的压力大到足以使其穿过上部岩层,上升并冲出地表,形成火山喷发,这种岩浆活动就称为火山活动。

火山按照喷发的强烈程度可分为两种类型:(1)爆发式喷发型:开始喷发时地面冒出蒸气,随即上升形成巨大烟柱,由于喷出的气体迅速氧化,好似火从地面喷出,故称火山。随之发生地震,地面裂口不断扩大,大量周围岩石的碎块及熔岩物质从裂口抛掷到天空,紧接着灼热的熔岩向外倾泻。由于喷发的是酸性熔岩,SiO2含量高,粘度大,流动性小,凝固快,使气体不易逸散而造成猛烈的爆炸,形成大量火山碎屑,特别是火山灰,地面上形成了尖锥形火山,如意大利的维苏威火山,印度尼西亚的喀拉喀托火山等。(2)宁静式喷发型:喷出的气体较少,不爆炸,喷发时不猛烈,很少喷出烟柱,也没有固体喷发物,熔岩流只是徐缓地从火山口中溢出。如夏威夷岛上的火山。这种火山常常形成底座很大,坡度平缓的盾形火山锥。由于喷出的是基性熔岩,所以二氧化硅(SiO2)含量低,粘度小,流动性大,凝固缓慢,其中气体容易逸散,因而静静地从火山口溢出。

按照火山喷发的形式可以分为:(1)裂隙式喷发:岩浆通过地壳中的裂缝溢出地表,没有爆炸现象,流出的多为基性熔岩,冷凝后形成厚度稳定、面积广大的熔岩高原,如德干高原面积达6万平方公里,厚达1800米。在地质时代这种喷发活动相当广泛,近代这种喷发形式已减少,只在冰岛可见,在岛上有长达40公里的裂隙,玄武熔岩由此流出。(2)中心式喷发岩浆沿着一定的管形通道喷出地表,熔岩和其他喷发物都以火山口为中心,呈环带状分布于四周,这是现代火山活动的主要类型。

根据火山活动的历史状况又可分为:(1)活火山:现在尚有活动或周期性不断活动的火山。(2)死火山:史前曾喷发,而有史以来迄未活动的火山。(3)休眠火山:有史以来曾经有过活动,但长期以来处于静止状态的火山。

【地震】地震就是地球表层的快速振动,在古代又称为地动。它是一种经常发生的有规律的自然现象,是地壳运动的一种形式。

按照地震发生的原因,可以分为三类:(1)构造地震:由于地壳运动时岩层发生弯曲、或断裂变动,引起地壳强烈的震动,称为构造地震。这类地震发生的次数最多,占地震总数的90%,破坏性最大,传播面积最广,持续时间长,世界上大多数地震和最大的地震均属此类。多分布在活动断裂带及其附近。(2)火山地震:火山活动引起的地震,称为火山地震。这类地震震源常局限在火山活动地带,波及影响的范围只在火山地区周围,这种地震为数不多,仅占总数的7%。(3)塌陷地震:喀斯特地区由于地下水的活动引起山崩或地面塌陷而造成的地震叫做塌陷地震。此外,矿井塌陷、陨石坠落所引起的地面震动也属陷落地震。这种地震能量较小,地震的次数也较少。

地震发生时,会造成房倒屋塌,岩层由于发生断裂、弯曲而造成地面塌陷,这种地下岩层的强烈错动使地表产生裂缝的现象,称为地裂。海底发生的地震,会引起海啸。

据统计全世界每年约发生500万次地震,其中人能感觉到的地震,不过5万次左右,约占1%。能造成严重破坏的地震,世界上每年平均有18次左右。

【地震带】地震的震中集中分布的地区,且呈有规律的带状,叫做地震带。从世界范围看,地震活动带和火山活动带大体一致,主要集中在下列地壳强烈活动的地带。

环太平洋地震带:从新西兰至伊里安岛、菲律宾群岛、经我国台湾、琉球群岛、日本群岛、千岛群岛、堪察加半岛、阿留申群岛、北美洲西海岸从阿拉斯加到加里福尼亚、墨西哥、秘鲁、智利至南美的南端,这是一条地震多而强烈的地震带,全世界80%的浅源地震、90%的中源地震和几乎全部深源地震都发生在这里。所释放的能量约占全部地震能量的80%,但其面积仅占世界地震带总面积的一半。

地中海—喜马拉雅地震带:这是一条横跨亚欧大陆,包括非洲一部分,大致呈东西方向的地震带。自葡萄牙、西班牙和北非海岸,经意大利、希腊、土耳其、伊朗至帕米尔北边进入我国(包括我国西南诸省)、沿喜马拉雅山麓和印度北部,入印度洋、经苏门答腊、爪哇至伊里安,与环太平洋带相接,除去太平洋地震带外,几乎其余所有中源地震和较大的浅源地震都发生在这一带。释放能量占全世界地震总能量的15%。由于这一地震带主要分布在大陆上,所以常造成很大灾害。

大洋地震活动带:包括大西洋中脊地震带、印度洋海岭地震带、东太平洋中隆地震带。

大陆断裂谷地震带:分布于一些区域性断裂带或地堑构造带,主要有东非大断裂带、红海地堑、亚丁湾及北海、贝加尔湖以及太平洋夏威夷群岛等,此带主要为浅源地震。

我国处在世界两大地震带之间,是多地震的国家之一。

对于地震带有规律的分布,有各种不同的解释,有的认为世界主要地震带与年青褶皱山脉有关,有的认为地震带与板块构造运动有关。

【风化作用】由于太阳辐射、大气、水溶液、生物的作用,岩石及矿物在原地发生物理、化学变化的过程,叫做风化作用。

风化作用根据岩石风化的性质可以分为物理风化、化学风化和生物风化三大类。

物理风化:在风化过程中,岩石和矿物只发生机械破坏,而不改变其化学成分的作用,叫物理风化作用。受太阳辐射能大小的影响,岩石的温度发生变化,造成岩石、矿物的体积膨胀与收缩长期反复交替,岩石空隙中的水冻结与融化交替,以及岩石空隙中盐的结晶与潮解交替,使岩石和矿物破碎,颗粒由大变小,由粗变细。

化学风化:大气中的氧和水溶液不仅使岩石破碎,而且使岩石的矿物成分和化学成分发生变化,在地表条件下不稳定的原生矿物变为稳定的次生矿物,在这种化学作用影响下发生的岩石破坏作用,称为化学风化作用。化学风化的方式主要有氧化作用、溶解作用、水化作用、水解作用、碳酸化作用等。在湿热的气候条件下,岩石的化学风化显著,经过长期的化学风化,活泼的元素都从矿物中水解出来,并随水流失,只有性质稳定的元素如铁(Fe)、铝(Al)、锰(Mn)、镍(Ni)等残留原地,形成残余红土、残余高岭土等。

生物风化:指受生物的生长、发育和活动等影响而破坏岩石的作用。生物风化有二种方式:(1)机械风化作用,如植物根系的生长可使岩石裂缝扩大或动物挖洞掘穴等致使岩石机械破坏。(2)化学风化作用,如生物新陈代谢或生物遗体腐烂过程中析出的有机酸腐蚀岩石。

【风化壳】地壳基岩的风化残积物及其上部的土壤层在大陆表层构成的不连续的薄壳,在地貌学上称为风化壳。有人把搬运后再堆积的风化产物称为堆积风化壳。由于在不同的气候条件下,风化作用的因素、方式、强度和原始母岩的性质不同,形成的残积物层的结构和成分也不同,每一层都具有一定特征,反映了当时物理风化、化学风化和生物风化作用的特点,风化壳沿垂直方向形成的不同成分和结构的多层残积层表示在一定气候条件下风化作用一定发展阶段的产物。风化壳的厚度有的厚达几十米,有的地区很薄。

风化壳只有在地壳缓慢上升或长期稳定的条件下,才能充分发育。根据风化壳的类型和特征可恢复当时的气候条件和自然环境。风化壳中常蕴藏有重要矿床,如锡石矿、自然金、金刚石、铁矿等。

【剥蚀作用】在风力、地面流水、地下水、冰川、湖泊、海洋等外力地质作用下,地壳物质遭到破坏和搬运的作用,叫剥蚀作用。剥蚀作用一方面将岩层上面的物质剥脱开来,让新鲜的岩石裸露地表继续遭受风化,另一方面剥蚀作用还对岩石进行着破坏作用。剥蚀作用与风化作用都是对地表岩石进行破坏的作用,它们是相互联系相互促进的。风化之后便于剥蚀,剥蚀之后又便于继续风化。但风化作用是相对静止地对岩石起破坏作用,而剥蚀作用是流动着的物质对地表岩石起破坏作用,两者都为沉积岩提供充足的物质来源。

【沉积作用】风化和剥蚀作用的产物,在外力搬运的途中,由于流速或风速的降低,冰川的融化以及其他因素的影响,逐渐呈有规律的堆积,这种作用称为沉积作用。

根据沉积物堆积的地区不同,沉积作用可以分为海洋沉积作用和大陆沉积作用两大类。海洋沉积又分滨海、浅海和深海等沉积类型;大陆沉积分河流、湖泊、冰川等沉积类型。

沉积的方式有机械沉积、化学沉积和生物化学沉积三种类型。

【成岩作用】岩石的风化剥蚀物质经过搬运、沉积形成的松散沉积物,必须经过一定的物理的、化学的、生物化学的以及其他的变化和改造,压固、排出水分,减少孔隙度,加大密度,胶结,重结晶等才能变成固结的岩石。这种促使疏松的沉积物变成固结岩石的作用,称为成岩作用。成岩作用是沉积岩形成的最后阶段,主要经历压固脱水作用、胶结作用、重结晶作用等形成坚硬岩石。在成岩过程中,沉积物不仅物理性质发生变化,而且化学成分也发生相应变化。

【岩相】沉积物的沉积环境和表明沉积环境的岩性特征和生物特征的总合,就叫做岩相(沉积相)。例如“浅海珊瑚灰岩相”。浅海说明环境,珊瑚礁反映古生物特征,灰岩反映岩性特征。总之,“相”是沉积物形成环境和条件的物质表现。沉积环境的特征反映在沉积物的颜色、成分、结构、构造所含的古生物及沉积物本身的原始产状等。

沉积岩的相可分陆相、海相、海陆过渡相三种类型。岩相是随时间的发展和空间条件的改变而变化的。岩相的变化可以从横向和纵向两方面来观察。同一岩层在水平方向的相变反映了同一时期不同地区的自然地理条件(即沉积环境)的差异。如海洋沉积物可由滨海相过渡到浅海相,一般依次沉积砾岩、砂岩、粘土类,石灰岩等,而且所含生物化石也不相同。在垂直岩层剖面方向上的相变则反映了同一地区但不同时间的自然地理环境的改变,而自然地理环境的重大改变则往往是地壳运动的结果。

海相沉积的总特点是:以化学岩、生物化学岩和粘土岩为主,如石灰岩等。离海岸愈远,碎屑沉积颗粒愈细。在水平方向上岩相变化小,沉积物中含海生生物化石和矿物。海相沉积又可分为滨海相、浅海相、半深海相及深海相四类。

陆相沉积:沉积物多以碎屑、粘土和粘土沉积为主,岩石碎屑多具棱角,分选欠佳,在水平方向上岩相变化大,含陆生生物化石。又可分为残积相、坡积相、洪积相、冲积相、湖积相、冰碛相、火山相等。

【地层】地层是指在地壳发展过程中形成的成层的岩石和堆积物,包括各种沉积岩、和成层产出的岩浆岩和变质岩地层和岩层的区别在于地层有老有新,有时代概念,而岩层只是泛指各种成层的岩石,没有时代概念。

地层与上下相邻地层的划分可以根据明显的层面、沉积间断面,也可以根据岩层的岩性所含的化石、岩石的矿物成分或物理化学特征的差异来划分。

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