地殼運動

按運動方向可分為水平運動和垂直運動。水平運動指組成地殼的岩層，沿平行於地球表面方向的運動。也稱造山運動或褶皺運動。該種運動常常可以形成巨大的褶皺山系，以及巨形凹陷、島弧、海溝等。垂直運動，又稱升降運動、造陸運動，它使岩層表現為隆起和相鄰區的下降，可形成高原、斷塊山及拗陷、盆地和平原，還可引起海侵和海退，使海陸變遷。地殼運動控制著地球表面的海陸分佈，影響各種地質作用的發生和發展，形成各種構造形態，改變岩層的原始狀態，所以有人也把地殼運動稱構造運動。按運動規律來講，地殼運動以水平運動為主，有些升降運動是水平運動派生出來的一種現象。

水平和垂直運動比較

二者關係：

地殼運動按運動的速度可分為兩類：

①長期緩慢的構造運動。例如大陸和海洋的形成，古大陸的分裂和漂移，形成山脈和盆地的造山運動，以及地球自轉速率和地球扁率的長期變化等，它們經歷的時間尺度以百萬年計。另如冰期消失、地面冰塊融化引起的地面升降，也屬以萬年計的緩慢運動。

②較快速的運動。這種運動以年或小時為計算單位，如地極的張德勒擺動，能引起地殼的微小變形；日、月引潮力不但造成海水漲落，也使固體地球部分形成固體潮，一晝夜地面最大可有幾十厘米的起伏；較大的地震可引起地球自由振蕩，它既有徑向的振動，也有切向的扭轉振動。

地殼運動的分類，還可以依據不同的標準劃分為不同的類型，如下表所示：

地殼運動分類表

不同類型的地殼運動其成因是不同的。

以黃道面為參照物發生的地殼運動及成因

地球繞太陽公轉的軌道面叫做黃道面。地殼及其組成岩石以黃道面為參照物發生的位置變化，是最大規模的地殼運動。

本類地殼運動分為三小類：一是，地球自轉發生的地殼相對黃道面的位置變化；二是，地球公轉發生的地殼相對黃道面的位置變化；三是，地軸傾角變化，發生的地殼相對黃道面的位置變化。

本類地殼運動引起晝夜、季節和氣候的變化，引起太陽、月球對地球引力的變化，進而引發其他類型的地殼運動。

本類地殼運動的成因：由太陽系的起源和演化所致。

以地軸為參照物發生的地殼運動及成因

地殼及其組成岩石以地軸為參照物發生的位置變化，其規模次於第一類地殼運動，引起地極、磁極位移。相對於地軸發生的變化，即地極發生了移動。此類型地殼運動，引起地殼及地面地理坐標的變化，也引起季節和氣候的變化，引起地日、地月引力平衡的變化。

本類地殼運動成因：層狀地球在太陽和月球引力作用下，地球外球發生了轉動而形成的。

以地理坐標為參照物發生的地殼運動及成因

地殼及其組成物質岩石以地理坐標為參照物發生的位置變化，本類地殼運動形成大規模的地殼抬升隆起和凹陷沉降，形成山脈、高原，形成平原、盆地，形成峻岭、溝谷。

本類地殼運動的動力來源主要有以下：

一、水、風的剝蝕和搬運及沉積作用

本類地質作用不僅形成規模大小不等的地殼運動，而且所形成的沉積物與沉積岩是形成山脈、高原的物質基礎。

水的剝蝕與搬運及沉積作用所形成的地殼運動，降低了地殼的相對高度，剝高填窪，使地殼趨向平衡。

風的剝蝕與搬運及沉積作用，風對岩石的剝蝕及搬運與沉積作用特點：

風蝕發生在少雨乾旱地區，不僅對高山高原進行剝蝕，而且對溝谷窪地也進行剝蝕。

風的搬運作用，其搬運距離遠近不等，近的只是離開剝蝕原地，遠的可以達上千上萬公里。其沉積面積大小不等，大的可達幾百萬平方公里。

風的沉積，可以在陸地，可以在水域；可以在窪地與平原，可以在山脈與高原；即能形成準平原沉積，也能形成山脈沉積。

風成地勢易改變和遷移。風成沉積，可形成產狀為高傾角的碎屑岩，可形成沉積褶皺構造。

風的沉積可以和水的沉積同時或交替進行。

二、地球自轉時產生的由兩極向赤道的離心力

關於地殼物質在地球自轉的離心力作用下向地球赤道方向運動的試驗，地質力學已做了模擬試驗予以證明。

三、在太陽和月球引力作用下，地球自西向東旋轉時，地殼不同質量區塊產生由東向西運動。在沒有其它星球引力作用下，地殼各部分物質隨地球自轉做勻速圓周運動。在太陽、月球的引力作用下，由於地殼各部分組成物質的不均，產生沿緯向的差異運動，形成擠壓和分離。

地殼在大區域或小面積上其組成物質是不均勻的。

在大區域上，陸地有歐亞、非洲、南北美洲、南極洲等大區塊，海洋有太平洋、印度洋、大西洋和北冰洋等幾大區塊。這些大區塊在地勢、物質組成、面積大小、幾何形態、地理位置、質量、構造等都不一樣。在大區塊內有眾多的小區塊。地殼上這些大小區塊，受太陽、月球的引力不同，在地球自轉時，它們的運動速度慢不一。由於地球自西向東旋轉，地殼上這些大小塊體形成自東向西的相對運動。

以地面物體為參照物發生的地殼運動及成因

以地面物體為參照物發生的地殼運動，地殼組成物質岩石相對運動距離小，屬於小範圍的地殼運動。除大範圍的地殼運動能引起本類地殼運動外，地震、火山、塌陷、隕石撞擊、生物的一些活動等等都能引起本類地殼運動。

地殼運動使沉積岩層發生彎曲，產生裂縫、斷裂，並留下永久形跡，這樣就形成了地質構造。所謂地質構造就是地殼運動引起的岩層變形和變位的形跡（結果）。地殼運動是形成地質構造的原因，地質構造則是地殼運動的結果。我們知道地殼內部是一個炙熱的流動的狀態。而地殼的結構不是平均的。有的地方堅固，有的地方薄弱。流動在地殼中的物質還有巨大的壓力，當他們在地殼中遇到相對薄弱的地方，由於高溫高壓的岩漿就會從這些薄弱的地方湧出，湧出后冷卻形成火成岩。這些新的岩石不斷的積壓周圍的岩石和地層，不斷的把他們象兩邊推開。這樣就造成了地殼的緩慢運動。比較典型的有大洋中脊，以及印度板塊和亞歐板塊的碰撞。

自地球誕生以來，地殼就在不停運動，既有水平運動，也有垂直運動。地殼運動造就了地表千變萬化的地貌形態，主宰著海陸的變遷。人們可用大地測量的方法證明地殼運動。例如，人們測出格林尼治和華盛頓兩地距離每年縮短0.7米，像這樣發展下去，1億年之後，大西洋就會消失，歐亞大陸就會和美洲大陸相遇。化石也是地殼運動的證據。在喜馬拉雅山的岩層里，找到了許多古海洋生物化石，如三葉蟲、筆石、珊瑚等，說明這裡曾經是汪洋大海。文化遺跡也是很好的證據。義大利波舍里城一座古廟的大理石柱離地面4～7米處，有海生貝殼動物蛀蝕的痕迹，可見該廟自建成以後曾一度下沉被海水淹沒，以後又隨陸地上升露出了水面。另外，火山、地震、地貌及古地磁研究等都能提供大量的地殼運動的證據。地殼運動引起的地殼變形變位，常常被保留在地殼岩層中，成為地殼運動的證據。在山區，我們經常可以看到裸露地表的岩層，它們有的是傾斜彎曲的，有的是斷裂錯開的，這些都是地殼運動的“足跡”，稱為地質構造。形成的地貌，稱為構造地貌。地球在地質時期的地殼運動，雖然不能通過直接測量得知，但在地殼中卻留下了形跡。在山區岩石裸露的地方，沉積岩層常常是傾斜、彎曲的，甚至斷裂錯開了，這都是岩層受力發生變形的結果。在中國山東榮城沿海一帶，昔日的海灘現已高出海面20～40米。福建漳州、廈門一帶，昔日的海灘也已高出海面20米左右，說明這些地方的地殼在上升。我國渤海海底發現了約達7千米的海河古河道，這表明渤海及其沿岸地區為現代下降速度較大的地區。再如，美麗的雨花石產於南京雨花台，這些夾有美麗花紋的光滑的卵石，是古河床的天然遺物。雨花台大量堆積著卵石，說明這裡過去曾有河流，以後地殼上升，河道廢棄，才成了如今比長江水面高出很多的雨花台礫石。

當岩層受到地殼運動產生的強大擠壓作用時，便會發生彎曲變形，這叫做褶皺。地殼發生褶皺隆起，常常形成山脈。世界許多高大的山脈，如喜馬拉雅山、阿爾卑斯山、安第斯山等，都是褶皺山脈。它們是由地殼板塊相互碰撞、擠壓，在板塊交界處發生大規模褶皺隆起而形成的。褶皺有背斜和向斜兩種基本形態。背斜岩層一般向上拱起，向斜岩層一般向下彎曲。在地貌上，背斜常成為山嶺，向斜常成為谷地或盆地。但是，不少褶皺構造的背斜頂部因受張力，容易被侵蝕成谷地，而向斜槽部受到擠壓，岩性堅硬不易被侵蝕，反而成為山嶺。

地殼運動產生的強大壓力或張力，超過了岩石所能承受的程度，岩體就會破裂。岩體發生破裂，並且沿斷裂面兩側岩塊有明顯的錯動、位移，這叫做斷層。

斷層有地壘和地塹兩種基本形態。中間凸起，兩側陷落的叫地壘，相反，中間陷落，兩側相對凸起的叫地塹。

在地貌上，大的斷層常常形成裂谷或陡崖，如著名的東非大裂谷（地塹）、我國華山北坡大斷崖（地壘）等。斷層一側上升的岩塊，常成為塊狀山地或高地（地壘），如我國的華山、廬山、泰山；另一側相對下沉的岩塊，則常形成谷地或低地（地塹），如我國的渭河平原、汾河谷地。在斷層構造地帶，由於岩石破碎，易受風化侵蝕，常常發育成溝谷、河流。

了解地質構造規律，對於找礦、找水、工程建設等有很大幫助。例如，含石油、天然氣的岩層，背斜是良好的儲油構造；向斜構造盆地，利於儲存地下水，常形成自流盆地。在工程建設方面，如隧道工程通過斷層時必須採取相應的工程加固措施，以免發生崩塌；水庫等大型工程選址，應避開斷層帶，以免誘發斷層活動，產生地震、滑坡、滲漏等不良後果。

核心思想：地球最初是熔融體，逐漸冷卻。冷卻是從外表開始的。地殼最先冷卻形成，而後地球內部逐漸冷卻收縮后，體積變小，這時地殼就顯得過大而發生褶皺。（如同干蘋果一樣，外皮皺）。存在問題：按這種理論，地殼上的褶皺分佈應是隨機的，但實事上褶皺的分佈有一定的規律。尤其是放射性元素的發現，說明地球並非由熱變冷卻。否定了收縮論的觀點。

核心思想：地球曾有很高溫的時期，同時在地殼下部有一個膨脹層，由於膨脹層受熱膨脹，使地殼裂開，解釋了一些深大斷裂、洋脊、裂谷的成因。存在問題：無法解釋大規模擠壓褶皺，逆掩斷層的形成。而且膨脹性應具有宇宙性，其它星球尚無發現。

核心思想：由於地球內部冷熱交替，導致地殼周期性的振蕩運動（脈動）受熱隆起，冷卻地區坳陷。存在問題：忽視了水平運動。同時沒有冷、熱交替的證據。

李四光提出：地球自轉速度的變化導是致地殼運動的重要原因。核心思想：地質構造可分為走向東西向的緯向構造帶。走向南北向的經向構造帶。當地球自轉加快時，由於離心力作用，地殼物質向赤道集中，相當於受到南北向的擠壓，形成緯（東西向）構造帶。相反地球自轉減慢時，地殼物質從赤道向兩極擴散，形成經向（南北向）構造帶。

板塊構造理論所暢導的，最早由英國的霍爾姆斯提出。核心思想：地幔物質熱對流，帶動馱在其上的岩石圈水平運動。存在問題：地幔物質能否熱對流？對流的範圍和規模有多大？

簡而言之，這些觀點只分析到了部分情況並沒能分析到全部。以上這些觀點長期共存正說明了一個問題，那就是人類沒有找到真正的造山運動和海底擴張的原因。如果找到了，就不可能有多個相互矛盾的理論共存。

大陸漂移說德國氣象學家魏格納(1880～1930)在1912年系統提出的一種大地構造假說。他認為古生代後期全球只有一個龐大的聯合古陸，稱“泛大陸”。中生代由於潮汐摩擦和從兩極向赤道方向的擠壓力，泛大陸開始分裂，較輕的花崗岩質大陸在較重的玄武岩質地幔上漂移，逐漸形成今日的海陸格局。他認為地球上的山脈也是大陸漂移的產物，科迪勒拉山和安第斯山是美洲大陸向西漂移滑動時，受到太平洋玄武質基底的阻擋，被擠壓而形成的褶皺山脈；亞洲東緣的島弧群，是大陸向西漂移過程中留下的殘塊；格陵蘭的南端、佛羅里達、火地島等弧形彎曲，都是向西滑動摩擦脫落的結果；東西向的阿爾卑斯山和喜馬拉雅等各大山脈，是大陸從兩極向赤道擠壓的結果。魏格納根據當時掌握的資料，從地質、地形、古生物、古氣候和大地測量等方面，詳細論證了大陸漂移說。這個假說當時引起了地質學界和地球物理學界的重視。但是對於大陸漂移的機制和規律，則有很多學者表示懷疑。20世紀50年代以來，古地磁學的研究表明，地質歷史時期磁極的移動，只有用大陸漂移說才能得到合理的解釋。因此大陸漂移說又獲得了新生。

板塊構造學說1912年德國學者魏格納提出了“大陸漂移假說”，1961年和1962年，美國的迪茨和赫茨提出了“海底擴張說”。在此基礎上，1968年法國地質學家勒皮順等人首創“板塊構造學說”，現已成為最流行的地球科學新理論。板塊構造學說將全球的岩石圈劃分為六大板塊：亞歐板塊、非洲板塊、美洲板塊、太平洋板塊、印度洋板塊和南極洲板塊，除六大板塊外還有些小板塊。大陸內部也可以劃出一些次一級的板塊。板塊之間，分別以海峽或海溝、造山帶為界。一般說來，板塊內部地殼比較穩定；板塊與板塊交界處是地殼比較活動的地帶，其活動性主要表現為地震、火山、張裂、錯動、岩漿上升、地殼俯衝等。世界上的火山、地震活動，幾乎都分佈在板塊的分界線附近。板塊學說認為地殼是有生有滅的。由於海底擴張，大洋底部不斷更新，大陸則只是隨著海底的擴張而移動。板塊在相對移動的過程中，或向兩邊張裂，或彼此碰撞，從而形成了地球表面的基本面貌。如3億年前，歐、非兩洲和南、北美洲相連，以後出現大西洋海嶺，新的洋殼不斷形成並以它為中軸向兩邊擴張，才使上述各洲分開。而在近7000萬年以來，由於印度板塊不斷北移，與亞歐板塊相撞，產生喜馬拉雅山脈。東非大裂谷則正處於非洲大陸開始張裂，處於產生新洋殼的雛型期。紅海亞丁灣則是兩側地殼張裂擴張的結果，處於大洋殼的幼年期。地中海則是代表大洋發展的終了期，它是廣闊的古地中海經過長期演化后殘留下來的海洋。關於板塊的驅動力問題，有人認為是地幔對流，也有人認為是地幔中的“熱點”和“熱柱”把岩石圈拱起，而使其在重力作用下向下滑動推擠板塊運動，還有其他的一些主張，目前尚無統一的認識。大陸漂移──海底擴張──板塊構造，這是人類對地殼運動認識過程不斷深化發展的三部曲。

對緩慢的地殼運動，可根據地質學（地層學、古生物學、構造地質學等）、地貌學和古地磁學的考察，參考古天文學、古氣候學的資料，進行綜合分析判定。例如，大陸漂移學說是從古生物學、古氣候學找到跡象，又通過古磁極的遷移得以確立的。現在根據同位素年齡的測定和岩石磁化反向的分析，可以進一步認識地殼運動的演化。

對於現代地殼運動，一般採用重複大地測量的方法，如用重複水準測量來研究垂直運動；用三角測量或三邊測量的複測來研究水平運動；用安放在活動斷層上的蠕變計、傾斜儀和伸長儀等做定點連續觀測來監視斷層的運動。20世紀70年代後期，進而利用空間測量技術（激光測月、人造衛星激光測距和甚長基線干涉測量等）監測不同板塊上相距上千公里的兩點間的相對位移（精度可達2～3厘米），用以測定板塊之間的運動。除此以外，還可以利用海岸線的變遷，驗潮站關於海水漲落的記錄等，推斷現代地面的升降運動。

傳統地質學最早發現了地球表層的垂直升降運動，證據是在高山上發現海相的沉積岩，並且有海中特有的貝類化石。這表明某些大陸地區的地殼在過去的地質年代中曾經是海洋。地質學中有所謂海進和海退之說，表明局部地殼是有升降變化的。但是傳統地質學否認地球表層曾有過大尺度的水平運動。

20世紀60年代以後總結了一系列的地學研究成果，證明地球表層在地球的歷史中曾經有過大規模的水平位移，各大陸的相對位置曾有過顯著的變化。最主要的證據是：①全球地震帶勾畫出6大板塊的輪廓，證明地球表層的岩石圈不是完整的一塊。②古地磁學的研究表明，由各大陸岩石磁性所得到的古地磁極位置不相重合，而根據各大陸不同地質年代的岩石磁性所繪製的極移曲線，在近代趨向重合於今地磁極位置。③大洋中脊兩側的磁異常條帶，表明海底地殼在不斷從中脊向兩側擴張，各板塊所負載的大陸岩石圈隨之發生水平漂移。

由於6大板塊和其他小板塊的互相鑲嵌式拼合，板塊的水平向移動必然在板塊邊界和板塊內部產生次生的豎直向運動：①板塊消減帶上海洋板塊向地幔中以一定傾角下沉；②相鄰的大陸板塊邊緣受消減運動的影響有牽連地下沉，地震時產生回跳；③大陸內部由於橫向的推擠壓力產生地殼的抬升或岩石圈的加厚，地質上產生岩層的褶皺，形成山脈和河谷。

另外，由於地幔物質的上涌在某些地區的岩石圈中可能產生拉伸的張應力，形成張性的裂谷或斷陷盆地。從地殼均衡的方面說，地球表層的豎直向運動從根本上還受著地球重力的制約。

外力地質作用指的是風化作用、剝蝕作用、搬運作用、沉積作用和固結成岩作用等。

1、風化作用是指在地表或接近地表的環境下，由於氣溫、空氣、水及生物等作用，使地殼中的岩石、礦物在原地遭受分解和破壞的地質作用。風化作用使地表岩石變得鬆軟或破碎。

2、剝蝕作用是指地表的岩石和礦物，由於風化作用，可以使他們分解、破碎，在流水或風的作用下，將他們遠離原地的作用。剝蝕作用在地表十分常見，它塑造了地表千姿百態的地貌形態，如風蝕作用可以形成蘑菇石，流水剝蝕作用可以形成溝、谷等。

3、由鬆散的沉積物變為固結的沉積岩的過程稱為成岩作用。各種沉積物最初都是鬆散的，在漫長的地質時期中，沉積物逐漸堆積，較新的沉積物覆蓋在較老的沉積物之上，沉積物逐漸加厚，早期沉積物深埋在下，由於上面的沉積物的壓力，下部沉積物逐漸被壓實；同時由於孔隙水的溶解和沉澱作用，使顆粒互相膠結在一起；而且部分顆粒發生重結晶。最後，鬆散的沉積物固結成為岩石。沉積物經過成岩作用形成的岩石稱為沉積岩。

地殼無時不在運動，但一般而言地殼運動速度緩慢，不易為人感覺。特別情況下，地殼運動可表現快速而激烈，那就是地震活動，並常常引發山崩、地陷、海嘯。地殼運動按運動方向可分為升降(垂直)運動和水平運動。升降運動是相鄰地塊或同一塊塊不同部分作差異性上升或下降，使得某些地區成為高地或山嶺，另一些地區成為盆地或凹陷。我國喜馬拉雅山上埋藏著大量新生代早期的海洋生物化石，表明在幾千萬年前這裡還是一片汪洋大海。深海鑽探發現，印度洋底有白堊紀的煤層，說明1億多年前這裡還是大陸邊緣上的沼澤。世界上許多地區近期都表現為升降運動。例如，大不列顛群島、原蘇聯的北冰洋地帶、南美西部沿海地區，以及北美東部哈得遜灣的拉布拉多半島等地區均為上升區。地中海、英吉列海峽、墨西哥灣等為下降地區。我國的青藏高原、雲貴高原以上升為主。華北平原、松遼平原等地則以下降為主。水平運動是指地殼塊體在水平方向上移動，相鄰地塊或相互分離拉開，或相向靠攏擠壓，或呈剪切錯動。在剪切錯動中相鄰地塊既不拉開，也不靠攏。現代水平運動最典型的例子就是美國加里福尼亞的聖安德列斯斷層帶。幾年前，美國使用軌道衛星和激光束新技術來測定斷層兩盤的位移，數據表明，該斷層自中新世以後，水平運動距離已達260千米。