構造運動

構造運動主要表現為地殼的機械運動，但不僅僅局限於地殼的運動，通常還涉及岩石圈。一般情況下，構造運動緩慢不易被人察覺。特殊情況下，構造運動劇烈而迅速，表現為地震，由此還可能引起山崩、海嘯等等，在這些情況下，人們可以察覺到構造運動。

按照構造運動發生的時期劃分的類型（著眼於時間分佈）可分為新構造運動（晚第三紀以來）、古構造運動（晚第三紀以往）

1.現代及新構造運動的表現

現代構造運動指人類歷史時期所發生的或正在發生的地殼運動，新構造運動是指晚第三紀以來發生的構造運動。現代地殼運動典型的例證是義大利那不勒斯海灣的一個小城鎮遺址。該遺址保存有三根完好的大理石柱，它的下段被火山灰掩埋過，柱面光滑無痕，中段布滿海生動物蛀孔，上段柱面為風化痕迹。據歷史記載，該鎮初建於陸地上，后被維蘇威火山噴出的火山灰掩埋。13世紀時，地面沉降到海面以下6米多，致使石柱中段被海生瓣鰓類鑿了許多小孔，而上段一直在水面以上，接受風化剝蝕。後來，該地區上升到海面以上，才修建起現代的波簇里城。此例充分說明了構造運動可造成滄海桑田之變。

地殼的升降也表現出高出現代海面的海成階地、海蝕槽、濱海平原等方面。例如，廣州附近的七星崗，可見高出現代海面的波切台及海蝕槽，說明了海岸的上升。

2.古構造運動的表現

從地球產生之日起，構造運動一直在進行中，現代及新構造運動可以通過直接觀察地貌特徵變化，或通過精密儀器測量反映出來。地質歷史時期發生地殼構造運動，距今久遠，無法通過直接測量來了解，但可以根據古構造運動遺留的各種形跡來恢復地殼在漫長的地質年代中的各種運動情況。具體說來，保留在岩石地層中的構造形跡，以及地質剖面中的岩相、岩層厚度和層間接觸關係能間接地反映出古構造運動的歷史。

按照地殼運動方向劃分的類型（著眼於空間表現）可分為垂直運動（“升降運動”、“造陸運動”——沿地球半徑方向）、水平運動（ “造山運動”——沿地球切線方向）

1．水平運動：指地殼在水平方向起主要作用的力，即與地面成切線方向的力（包括地殼的壓縮和拉張）作用下，地殼岩層所發生的運動，這種運動使相鄰塊體受到擠壓、或者被分離拉開，或者剪切錯動，甚至旋轉。水平運動主要使地殼的岩層彎曲和斷裂，形成巨大的褶皺山脈和斷裂構造。因此，水平運動又稱為造山運動。

2．垂直運動：地殼的垂直運動是指地殼塊體沿著地球半徑方向發生的上升或下降的運動。垂直運動常常表現為規模很大的隆起或拗陷，從而造成海陸變遷和地勢高低起伏。由於地殼上升使海水退卻，一部分海底稱為陸地；地殼下降，海水侵入，原來的陸地變為海洋。因此，垂直運動又稱為造陸運動。

註：水平運動和垂直運動使分析地形的形成的基礎，但是應該指出的是，這兩種運動常常相伴而生，運動的結果都不能任意地加以分隔和區分，實際上兩者是相互聯繫、相互影響的。

構造運動引起地殼的岩層或岩體發生變形、變位留下的形跡，稱為地質構造。地質構造在層狀岩石中表現最為明顯，研究得也最清楚。它的基本類型有：水平構造、傾斜構造、褶皺構造和斷裂構造等。

1、水平構造

原始岩層一般是水平的，它在地殼垂直運動影響下未經褶皺變動而仍保持水平或近似水平的產狀者，稱為水平構造。如第三系的紅層中常見。在水平構造中，新岩層總是位於老岩層之上。

2、傾斜構造

傾斜構造是指岩層經構造運動后岩層層面與水平面間具有一定的夾角。傾斜岩層常是褶曲的一翼，斷層的一盤，或者由不均勻的升降運動引起的。

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岩層在側方壓應力作用下發生的彎曲叫褶曲。褶曲僅指岩層的單個彎曲，而岩層的連續彎曲則稱為褶皺。褶曲的基本類型有兩種：背斜和向斜。背斜是核部的岩層相對較老，兩翼的則較新的褶曲。向斜是核部的岩層相對較新，兩翼的則較老的褶曲。

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岩石受應力作用而發生變形，當應力超過一定強度時，岩石便發生破裂，甚至沿破裂面發生錯動，使岩層的連續性完整性遭到破壞的現象，稱為斷裂構造。

斷裂構造包括兩類：按斷裂兩側的岩是否發生明顯的滑動，可分為節理、斷層。

節理是指岩石破裂后無顯著位移的斷裂構造；斷層是指岩層或岩體沿斷裂面發生較大位移的斷裂構造。斷層的要素有：斷層面、斷層線、斷盤和斷距等。按斷層兩盤相對移動的關係，斷層類型可分為：正斷層、逆斷層、平推斷層、樞紐斷層等。

所謂地質證據，就是通過沉積物或沉積岩的厚度、岩相變化、褶皺和斷裂以及地層接觸關係等來了解構造運動的狀況。

（一）岩相及厚度變化

岩相是指沉積岩生成時的自然環境、物質成分、結構構造以及所含生物的特徵在岩石上的總體表現。比如說，地殼上升，沉積物的粒度變粗，厚度變小，甚至沒有沉積物，而使地表遭受風化剝蝕（這是海退）；如果地殼下降，沉積物的粒度變細，厚度加大（這是海進）；如果地殼運動活動頻繁，交替出現，自然沉積物的粗細就複雜多變。反之，如果地殼運動相對穩定，沉積物就趨於簡單化。

總之，沉積岩的岩相變化，就意味著地殼運動的方向、速度變化；沉積岩的厚度變化卻反映了升降運動的幅度。如果同一種沉積岩在淺海中沉積，當沉積的厚度超過淺海深度，若超過愈多，說明地殼下降幅度愈大。反之，如果同一種沉積岩沉積很薄，甚至產生缺失，這就說明該地區相對上升的幅度很大，也意味著該地區已露出水面。

（二）褶皺和斷層

褶皺和斷層是構造運動的直接表現。一般升降運動引起的褶皺，從形態上看常常是一些大型的寬緩的隆起和拗陷。產生的斷層也主要是引張引起的正斷層或高角度的逆斷層。如汾渭地塹、萊茵地塹、東非裂谷和大洋中脊等。由水平運動造成的構造形跡，多比較清楚。強烈的擠壓總是和緊密的褶皺、逆掩斷層以及斷層面呈波狀的輾掩斷層相聯繫。由於褶皺、輾掩而使地殼縮短變形、甚至重複。當重複地層遭受長期風化后，有時會形成飛來峰或構造窗。

（三）地層的接觸關係

地層的接觸關係很重要，因為它是構造運動的集中表現。常見的地層的接觸關係有整合、假整合和不整合三種形式。

整合（conformity）指兩套地層時代連續，岩層之間產狀一致，互相平行，這說明它們在沉積時，其間沒有發生間斷現象。儘管有過升降運動的交替，但沉積物沒有停止過。平行不整合又叫假整合（disconformity）指兩套地層重疊，產狀基本一致，但時代不連續，其間缺失某些時代的沉積物（或地層）。這種接觸關係說明其間發生過升降運動，而且變為陸地遭受侵蝕，使兩套地層之間出現凹凸不平的侵蝕面，這個面叫不整合面。缺失的地層時代，就是地殼上升的時期。

構造運動早期的研究方法以較具體的形態構造分析為主，後來發展成為與岩石建造相結合的地質歷史分析法，它至今仍是構造運動研究的主要手段之一。力學和地球物理分析法主要是探討變形機制、對地球深部物理性質的測定和模擬計算，以及用古地磁測量地質史中的地質體空間位置和相對關係，是一種新興而有效的方法。這兩種方法相輔相成，如板塊構造運動是在地球物理學和力學機制上建立了理論模式，但板塊運移的細節、大陸碰撞過程等還必須由地質歷史分析法來論證。

構造運動的動力大體上可以分為內外兩種類型，內動力源自地球內部的熱能，外動力主要源自太陽的熱能。火山噴發、造山運動、大陸漂移、板塊構造，主要是地球內部能量釋放的結果，如果沒有地球內部能源，如果地球內部是鐵板一塊，外力是不能形成由地核到地殼的大規模物質循環和運動的。

但是，任何構造理論都離不開天文因素的作用。如果說地球內部動力造山擴海使地表高低不平，那麼由天文因素產生的剝蝕沉積作用就是一種相反的平衡因素，不斷地消除地表的高低差別。剝蝕沉積作用包括岩石的風化侵蝕、流水搬運、冰川作用、海浪衝擊等等，主要來自太陽能量。因此，構造運動、氣候變化與地球軌道密切相關。

因為地球內能（熱能和放射性元素衰變能量）的分佈是均勻的，要想解釋地表陸海分佈的不均勻性，必須有不均勻的外力存在。因此，天文因素就成為各種構造假說的不可缺少的力源。潮汐作用、隕石撞擊等，這些不對稱的外力作用不僅在地表留下不可磨滅的痕迹，也成為地球突發事件的力源之一。

20世紀最重要的科學成就之一，就是證實了米蘭克維奇的天文冰期理論。對兩極冰芯、岩洞石筍、中國黃土的放射性元素測年數據表明，全球氣候變化有顯著的2、4、10萬年的地球軌道周期，即與第四紀大冰期中的亞冰期周期一一對應，證實了地球軌道對地球氣候的決定性影響。

太陽輻射是氣候形成的最主要因素。氣候的變遷與到達地表的太陽輻射能的變化關係十分密切。引起太陽輻射能變化的條件是多方面的。

（1）地球軌道偏心率變化：地球軌道運動是橢圓的，在行星攝動下，軌道偏心率在0.0005-0.0607之間變化，周期約為9.5萬年。地球軌道偏心率變化，使地球接收太陽輻射的日照量變化，最大是士l％左右。當地球軌道偏心率大時，一年中在近日點附近接收的輻射量增加，北方的冬季變暖。在第四紀以後，冰期都是出現在地球軌道偏心率最小的時期；間冰期出現在偏心率最大的時期。

（2）黃赤交角變化：地球自轉軸的傾角變化引起的黃赤交角在22度～20度30’變化，變化的周期約為4.1萬年。由於地球上南、北回歸線和南北極圈的位置是由黃赤交角決定的，因而會影響到高緯地區的日照量改變。黃赤交角減小時，中、高緯度地區，尤其是高緯地區接收到輻射量會明顯減少；黃赤交角增加時，緯度越高，接收輻射量增加越多。黃赤交角達到最大值時，在極地全年接收到的太陽輻射量可增加4.02%。

（3）近日點的進動：由於行星攝動，地球軌道的近日點有進動，平均周期約為2.17萬年。現在北半球的冬季位於近日點附近，再過12750年，近日點將位於目前的遠日點附近，北半球的冬季將位於遠日點。這會引起南北兩半球在不同季節日照量的變化，影響到全球氣溫的很大變化。目前，地球過近日點的時間是每年的1月3日或4日，過遠日點的時間為每年的7月2日或3日。近日點進動的方向和地球公轉方向一致。

100-200米厚的海水層在冰期和間冰期交替變化中不斷地從兩極冰蓋和赤道海水中轉換遷移，將引起地殼的巨大形變，破壞了原來的地殼均衡，引發冰川地殼均衡和水均衡運動（就像輪船裝載和卸載會引起吃水線變化一樣）。最後一次冰期的結束，導致海平面上升了130米，如果兩極冰蓋全部融化，海平面至少會繼續上升60米。這意味著，大洋地殼因負載增加，要均衡下降20米，兩極地殼因冰蓋消失而卸載，要依據原冰蓋的厚度，上升其1/3的數量（岩石和海水密度比為3：1）。

數百名科學家以及世界上絕大多數的政府代表齊聚比利時首都布魯塞爾，就聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）的全球變暖報告第二部分進行討論。科學家對全球變暖問題發出新的嚴重警告：由於全球變暖破壞了生態系統，50年後全球可能有近三分之一的動植物處於滅絕邊緣。報告指出，如果全球氣溫平均上升2℃，就會導致地球上的珊瑚礁褪色，進而對依賴珊瑚礁生存的眾多物種和地方經濟造成災難性後果。在聯合國政府間氣候變化專門委員會1400頁的報告初稿里，除了提到氣候變暖對人類的影響外，還特別提到了可能受到影響的動植物，特別是對氣候變化極為敏感的珊瑚礁。據報道，目前在全球10處地區，氣候變化已產生相應的負面後果，當地保持著微妙平衡的生態系統，正處於消失的危險中。報告著重提到了脆弱的珊瑚礁生態系統。澳大利亞大堡礁以及其他珊瑚礁生態系統僅占海底表面的0.25％，卻維持著25％的海洋生命。聯合國政府間氣候變化專門委員會警告說，這些珊瑚礁正急速減少。

索羅門群島4月2日發生里氏8級地震，強烈地震在引發海嘯造成人員傷亡的同時，將當地一座名為拉農加的島嶼突然“拔高”了約3米。島嶼周圍的珊瑚礁受此影響露出海面，附近的海洋生態系統遭到嚴重破壞。法新社8日報道說，受2日發生的地震影響，地殼板塊相互擠壓致使整個長32公里、寬8公里的拉農加島上升了3米，海岸線也向外延伸了近70米。拉農加島東部海岸的村民告訴法新社記者，當地大多數港口被毀，僅僅留下一個狹窄的入口，兩側是露在海面上參差不齊的珊瑚礁。村民哈里松·加戈邊做手勢邊說，地震造成的裂縫甚至將整個島嶼一分為二，部分裂縫有50厘米寬。拉農加島是世界知名的旅遊潛水勝地之一。這次地震給當地的旅遊業造成了“災難性”後果，嚴重破壞了海底珊瑚礁景觀。小島上升導致大量珊瑚礁露出海面，許多珊瑚蟲因為曝晒在陽光下死亡，原先在海底呈現美妙景觀的珊瑚礁變得如同月球表面般荒瘠。

與氣候學家的預測相反，在全球變暖和海平面上升的大背景下，南太平洋島國索羅門群島的一個偏遠島嶼不僅未被海水吞沒，反而上升3米，海岸線被推前數十公尺。當地原本在海里的珊瑚礁，現在也暴露在海面上。這種由海平面上升導致的地殼均衡運動是氣象科學家難以理解的，也是氣象學家不能準確預測長期氣候變化的原因。

根據地質學的地殼均衡理論（單位均衡面上的物質柱體質量相等），大陸冰蓋融化，負載減少，大陸地殼要均衡上升；海平面上升，負載增大，海洋地殼要均衡下降。斯堪的納維亞半島在1萬年前有2000米厚的冰蓋融化，已經均衡上升了500米，並將繼續上升200米。同樣，全球平均海平面上升了130米，洋殼均衡下降了43米（地殼與水的密度比大約為3：1）。所以，斯堪的納維亞半島並沒有因為海平面上升而被淹沒。對於沒有冰蓋的大陸，海平面的實際上升僅87米，減少了三分之一。洋殼下降擠壓下方岩漿流向大陸地殼底部，使沿海大陸均衡上升。由於地球表面是球面，洋殼下降，球面半徑縮小，洋殼將插入到大陸地殼之下，使大陸邊緣受到擠壓和抬升。斯堪的納維亞半島在末次冰期中冰蓋厚度為2000米，冰蓋融化后，已上升了500米，還將繼續上升200米。科學家稱其為冰期地殼均衡理論的大自然實驗室。

聯合國政府間氣候變化專門委員會（ＩＰＣＣ）2008年2月2日在法國首都巴黎發表一份評估報告摘要指出，全球氣候變暖有超過90％的可能由人類活動導致。報告說，全球變暖將持續數百年，海平面將持續上升。ＩＰＣＣ由聯合國環境規劃署和世界氣象組織於1998年創建，彙集來自130多個國家的2500多名專家。從1月29日起，ＩＰＣＣ第一工作組500多名專家以及政府和地區代表在巴黎聯合國教科文組織總部舉行會議，討論全球變暖問題的第四份評估報告。由於在海平面升高問題上發生爭論，會議延長到2月1日午夜后閉幕。這份長21頁的報告說，過去50年全球平均氣溫上升“極可能”與人類使用石油等化石燃料產生的溫室氣體增加有關，報告說，“極可能”意味著可能超過90％。在2001年發表的第三份評估報告中，ＩＰＣＣ認為，氣候變暖與溫室氣體排放增加有關的可能性至少是66％。ＩＰＣＣ最新報告預測，到2100年，全球平均氣溫將上升1.8至4攝氏度，海平面升高18至59厘米。在2001年發表的評估報告中，ＩＰＣＣ曾預測到2100年，全球平均氣溫將升高1.4至5.8攝氏度，海平面將升高9至88厘米。

按ＩＰＣＣ最新報告預測，到2100年海平面升高18至59厘米。由地殼均衡運動，最終實際上升量為12至40厘米。這很難對沿海城市構成威脅。地殼均衡運動造成的海平面相對下降，也起到緩衝作用，海島在反覆升降中減弱環境的突然惡化，增強生物適應新環境的能力。

Wu和Peltier（1983）估計北半球勞侖泰德冰蓋和斯堪的納維亞的冰蓋於18000年前開始融化，快速融化始於1350年前到7000年前，7000-5000年前間的冰融量減少。Jaritz和Ruder（1977）繪出莫三比克全新世海面變化曲線，10000-8000年前期間海面以每百年2.65米的速率快速上升，8000-6000年前期間海面上升速率明顯減慢，將為每百年0.47米。6000年前海面達到最高點，高出現代海面2.5米。此後海面緩慢下降至現代海面位置。

中國沿海全新世海面變化可分為6000年前的急劇上升、6000-5000年前期間的最高海面和5000年來相對穩定成微微下降等3個階段；同時，海面是波動的，具有8500-7800年前期間、7300-6700年前期間、6000-5000年前期間、4600-4000年前期間、3800-3100年前期間、以及2500-1500年前期間6次波峰，其中后4次波峰為高於現今海面的高海面時期。我國全新世珊瑚礁發育，可分為8500-7800年前、7300-6700年前、6300-4800年前、4500-4000年前、3800-3100年前、2800-1400年前以及小於1000年前7個時期，我國全新世珊瑚礁發育和海面變化以及地殼運動的有關。6次海面波峰對應6次中國全新世珊瑚礁發育，與聯合國政府間氣候變化專門委員會（ＩＰＣＣ）報告的結論正好相反。

10000-8000年前期間海面以每百年2.65米的速率快速上升，8500-7800年前是中國全新世珊瑚礁發育期。到2100年，全球平均氣溫將上升1.8至4攝氏度，海平面升高18至59厘米。這僅相當於8000-6000年前期間海面上升速率，對應7300-6700年前我國全新世珊瑚礁發育期。因此，認為海平面快速上升導致珊瑚礁生存災難缺乏歷史根據。

地球環境是一個多因素相互均衡的複雜系統，單一因素的巨大衝擊，將在多因素均衡過程中被緩解，被緩衝，被中和。僅僅用某一學科的知識來預測全球的未來變化，其誤差會大得驚人。人們無數次地預言世界末日，可世界末日至今依然遙遙無期。但是由全球變暖導致的地殼均衡運動卻真實存在。

發表在2008年6月15日《自然》雜誌的一項最新研究顯示，在地質時期海洋的大規模海水漲落是地球過去5億年內導致物種大量滅絕事件的主要原因。在過去的數億年裡，地球海洋的膨脹和收縮是與地球構造板塊的變遷和氣候的改變相一致的。

氣候變化導致的冰川期與溫暖期交替，形成地表巨量海水（大約100-200米深海水層變化）在兩極冰蓋、大陸冰川和大洋海盆之間往返轉移，相應的地殼均衡運動迫使地下軟流層發生反向流動，推動地殼運動，達到地殼重力均衡。就像海輪的載入下沉和卸載上升一樣。在地球的球面上，地殼均衡不僅能產生地殼的垂直運動，而且能產生地殼水平運動。

兩極生成的巨厚冰蓋可以壓裂地殼，形成兩極地殼下沉和赤道地區的最大張裂；冰蓋消失后，形成兩極地殼的上升和赤道地區的擠壓。相同的圓心角在不同半徑的球面所對應的弧長是不同的，由於海水增加，海洋地殼AB弧向降到CD弧時，圓心角變大，只能發生兩種結果：

其一、大洋地殼AB弧的多餘部分插入大陸地殼之下，形成俯衝消減帶，是地震頻發的地區，其類型為環太平洋俯衝消減帶和地震火山帶。

其二、大洋地殼AB弧的多餘部分象楔一樣劈開大陸，推動大陸向兩邊分離，由AB弧擴張到AE弧，其類型為大西洋兩岸的快速擴張。

氣候變化能否引發地震火山活動？本文可能提供一個更清晰的答案：儘管2000年進入拉馬德雷冷位相，全球變暖受到自然力的抑制，但潮汐的1800年大周期表明，全球變暖將持續到24世紀，海平面上升不僅能造成沿海地區的沉沒，而且能引起地震火山活動。由於人為作用的加劇，由冰川融化引起的地殼均衡和海平面上升引起的水均衡會造成超常規的更加劇烈的地震火山活動。海平面快速上升的趨勢值得警惕。

據大洋網報道，“北極地區冰蓋面積2007年夏季迅速減少，速度是先前的兩至三倍。這是我們未曾預料到的，用於預測北極冰蓋融化的國際模型應該調整以‘追趕’上這一速度。”法國國家科學研究中心主任讓-克洛德·加斯卡爾說，2007年9月，北極冰蓋面積為413萬平方公里，而2005年這一數據為530萬平方公里，兩年間冰蓋融化面積相當於兩個法國。加斯卡爾介紹說，2008年夏季北極冰蓋面積可能已經又減少了100萬平方公里。北極地區冰蓋何時會全部融化？如果不遏制地球變暖的趨勢，科學家們按照現在的速度推算，快則50年，慢則100年。

氣候劇變——海平面升降——地殼運動——火山地震活動——生物大規模滅絕。這就是地球氣候變化史、構造演變史和生物進化史，儘管時間循序千差萬別。讀懂這個歷史，對當前防災減災很有意義。

科學家發現月球上年輕的構造運動

月球一直被認為不存在構造運動或火山活動。最近，科學家們在月球上年輕的撞擊坑內發現了一些可能正在活動的斷層。這一發現為月球科考注入了新的活力。這篇題為《月球哥白尼紀撞擊坑底部鏈狀坑的成因》的研究成果發表在最新一期的《中國科學：物理學力學天文學》上。來自中國地質大學（武漢）和法國巴黎地球物理研究所的肖智勇、曾佐勛等完成了此項研究。

月球上不存在活動的構造運動和火山活動似乎已成為學術界的基本認識。但利用近期月球探測計劃的科學載荷（中國嫦娥一號CCD相機、日本月球女神地形相機和美國月球勘測軌道飛行器相機），研究人員選定了月球上5個大型哥白尼紀撞擊坑（哥白尼、阿里斯塔克、第谷、開普勒和傑克森）進行研究。通過校正和審查這些高達0.5米/像素的相片數據，課題組發現，年輕的大型撞擊坑底部發育有大量的小型鏈狀坑構造，以及具有輻射狀裂隙的似月海穹窿構造。這些小型裂隙在形態上與學術界對鏈狀坑斷裂成因的物理模擬結果非常類似，並且在不同年代的撞擊坑內，這些小型鏈狀坑的形態和規模是不完全一致的。

這一發現極大鼓舞了課題組成員，通過與法國巴黎地球物理研究所的法文哲合作，課題組對比了嫦娥一號微波輻射計數據和阿雷西奧雷達70厘米波長的雷達數據，反演出月壤厚度數據與鏈狀坑估算深度，二者的結果非常吻合。這為鏈狀坑構造的斷裂活動論提供了強有力的支撐。

在此基礎上，研究人員對這些構造地形的成因模式提出了解釋的模型：月球上年輕的撞擊坑內代表了月球上最活躍的地質區域，大型撞擊引起的熔融層或是先前存在的下伏岩漿房與撞擊產生的斷裂作用，會形成這些小型的鏈狀坑和穹窿構造等，也就是說：當今的月球可能不完全是“死”的，有些小型的構造活動可能依然存在。