2.1岩石圈与地表形态(3)

2019-04-23 08:35

米以下)冷凝而成的岩石,称深成岩,如花岗岩等。在地壳浅处冷凝而成的岩石,称浅成岩,如花岗斑岩等。二者统称侵入岩。概括起来,岩浆岩是地下深处的岩浆侵入地壳或喷出地表冷凝而成的岩石。

岩浆岩是在不同的地质条件下形成的,所以岩浆岩的结构、构造、产状(指岩体的形状、大小及其与围岩的关系)也不一样(见上图)。

1.深成岩是在地下较深的地方形成的,压力大,温度高,冷却缓慢,所以常形成结晶良好颗粒较粗的岩石。深成岩的产状有岩基和岩株。

2.浅成岩是在地下较浅的地方形成的。由于压力较小、冷却较快,常形成结晶颗粒细小或大小不均的岩石,其产状有岩床、岩墙和岩脉。

3.喷出岩是在地表条件下形成的,压力小,温度低,冷却迅速,岩浆内部质点来不及排列即冷凝固结,常形成玻璃质、半晶质或隐晶质结构,并具有气孔、流纹构造的岩石。喷出岩的产状有熔岩流、熔岩被和火山锥。

沉积岩的层理

沉积岩是一层一层沉积而成的,这种成层性质称为层理。它是通过岩石的成分、结构、颜色等的层层变化而显示出来的。层理是沉积岩最重要的构造特征,也是与岩浆岩、变质岩区别的重要标志。影响层理形成的主要因素有二:一是地壳的振荡运动;二是季节和气候的周期性变化。这些因素都影响着沉积介质的性质、物质的来源、粗细和数量,以及搬运介质的运动方向和强度等。层与层之间的接触面称层面。上下层面之间的垂直距离是岩层的厚度。根据形态和成因,层理可以分为: 沉积岩的层理构造示意图

1.水平层理:层面平直,层与层之间彼此平行,它是在沉积环境比较稳定的条件下形成的,如海洋和湖泊的深水地带,常见于海洋、湖泊沉积的化学岩和粘土岩中。 a水平层理 b斜层理 c交错层理

2.斜层理:层理与总的层面斜交并向一个方向倾斜。它是沉积介质作单向运动时形成的,斜层理倾向代表水流的方向。多见于河流及三角洲沉积物中。

3.交错层理:由许多组不同方向的斜层理互相交错而成,是在沉积介质运动方向经常改变的情况下形成的。在风成沉积(风向不定)和浅海(海水运动方向多变)沉积物中最为常见。

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层理在地质勘察中有很重要的意义,它可以帮助我们划分地层,确定岩层产状,而且还可以利用层理的特征来判断当时的沉积环境和介质的运动方向。

变质岩

变质岩是在变质作用中形成的一类新的岩石,它具有三大特征:

1.变质岩是重结晶的岩石。岩石在变质过程中,由于温度升高,引起矿物内部元素的重新组合、排列,这种作用叫重结晶作用。重结晶作用使岩石由细粒变成粗粒,由非晶质岩石变成结晶岩。因此,变质岩中不含玻璃质(喷出岩中含有大量玻璃质)和有机质(沉积岩常含有机物质)等。

2.变质岩常具有片理构造。变质过程中,在定向压力下,矿物在垂直压力的方向上拉长、变形、重结晶,使矿物产生定向排列,总称片理构造。

3.变质岩具有变质矿物。原来岩石在变质过程中受到岩浆中析出的热气、热液作用发生化学反应,产生其他岩类所没有的新矿物,如滑石、红柱石等。

背斜成谷、向斜成山

在内力作用下形成的褶皱构造,其初始构造形态与地貌形态一般是一致的。背斜上凸形成山峰,向斜下凹形成谷地,即所谓顺地形。在年轻的褶皱构造地区,这种顺地形占优势。而在时代较老的褶皱地区,常出现构造和地形不协调的现象,背斜变成山谷,向斜成为山峰,即背斜成谷、向斜成山,也叫地形倒置。

地形倒置形成示意图

a岩层受力产生褶皱变形,形成顺地形。b背斜核部和向斜核部遭受差异性侵蚀。c侵蚀作用不断进行,出现了侵蚀夷平面。d地壳不断隆起和强侵蚀,导致了背斜成谷,向斜成山。

为什么会出现地形倒置呢?右图是地形倒置发育过程的理想模式。地壳表层是内外力作用最活跃的场所。在沉积岩层受侧向挤压力形成褶皱构造的过程中,岩层发生弯曲变形,由于背斜轴部产生局部张力,造成轴部岩层裂隙较为发育,为外力侵蚀提供了有利条件。相反,在向斜轴部产生局部挤压力,轴部岩层破坏程度相对轻微,抵抗风化剥蚀的能力较强。在长期外力作用下,差异性侵蚀逐渐明显,背斜遭受侵蚀

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的速度较快,向斜遭受侵蚀的速度要缓慢得多,逐渐发育为一个侵蚀夷平面。由于地壳的不断隆起抬升,侵蚀作用仍不断增强,差异性侵蚀继续发展的结果,使背斜部位成为谷地,向斜部位转变为山峰。

除此之外,地形倒置的发育还与褶皱构造形态、褶皱岩层的岩性组合有关。例如褶曲比较强烈,两翼比较陡峭,核部构造裂隙就较为发育。发生褶皱变动的岩层中如果抗风化能力低的岩层较厚就有利于形成地形倒置。

由此不难看出,地形倒置是内外力综合作用的结果,褶皱形态和岩性是地形倒置的重要影响因素。

地质作用与地表形态变化

在漫长的地球历史中,地壳每时每刻都在变化着,组成地壳的物质也处在不断的转移和重新组合中,因而地表形态和地壳构造也在不断地改造和演变。引起地壳组成物质、地壳构造和地表形态等不断地形成和变化的作用,统称地质作用。

有些地质作用进行得十分迅速,如火山、地震、山崩、洪水等。有些地质作用却进行得十分缓慢,往往不易被察觉。但天长日久,他们却远比那些短暂剧烈的地质作用产生更为巨大的后果。按照能量来源不同,地质作用可以分为内力作用和外力作用。

内力作用的能量来自地球本身,主要是地球自转产生的旋转能和放射性元素蜕变产生的能量。主要表现为地壳运动、岩浆活动、变质作用、地震等。内力作用主要使地表产生高山或洼地。内力作用力量十分巨大,对地表形态的影响也十分巨大,世界上巨型、大型地貌主要是由内力作用造成的,但作用过程除火山和地震之外都非常缓慢。

火山爆发是地热或内能释放的强烈显示。火山的类型按其活动情况可分三类:活火山、死火山、休眠火山。地震一般是地壳的天然震动。按其成因可大致分为三种:构造地震、火山地震和陷落地震。其中构造地震影响最大,这是由于地球内部地应力引起构造变动而发生的。地震的大小通常用震级来表示,震级是表示地震本身能量大小的等级。地震呈一种有规律的带状分布,称为地震带。从世界范围看,地震主要集中在环太平洋、地中海一喜马拉雅山脉的板块交接地带,环太平洋地带集中了全世界80%以上的地震,是世界上主要地震带。

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外力作用的能量来自地球外部,主要是太阳能系统所引起的。有了太阳的热能,动植物才能生长,风才能吹,水才能流,冰川才能运动,海水才能产生波涛等等,从而引起地壳中矿物和岩石的破坏、搬运和堆积。主要表现为风化作用、剥蚀作用、搬运作用、沉积作用、成岩作用等。这些作用表现得十分明显和迅速,对地表形态的改变以产生中小型地貌为主,而且都叠加在巨、大型地貌之上。

内外力作用在改变地表形态过程中是同时出现的,并且相互影响。内力作用使地球表面变得高低不平。外力作用则使地表夷平,把高山和高原破坏掉,把它们搬到低洼的地方,使低洼的地方填平。地球表面“沧海桑田”的变化正是内力作用和外力作用共同作用的结果。

板块构造学说

板块构造学说是20世纪60年代末兴起的,它是在大陆漂移说、海底扩张说基础上,综合大洋和大陆的地质研究资料发展而来的,所以又称为全球构造理论,是现今世界上最盛行的大地构造学说。

1912年德国学者魏格纳提出了大陆漂移说,他认为:在大约3亿年前的石炭纪后期,地球上所有的大陆曾经联结在一起,构成一个统一的大陆(称为泛大陆),围绕它的是一片广阔的海洋(称为泛大洋),后来由于受地球自转离心力和潮汐力的作用,从中生代开始,泛大陆逐渐破裂、分离,由硅铝层组成的较轻的陆壳浮在较重的硅镁层洋壳之上漂移(就像冰山漂浮在水面上一样),直至形成现代的海陆分布轮廓。大西洋、印度洋、北冰洋是在大陆漂移过程中形成的,太平洋则是泛大陆的残余。

大陆漂移说与当时盛行的海陆固定论观点相抵触,因而受到激烈反对,加上漂移说对驱动力的解释,尤其是对陆壳可以漂浮在洋壳之上等方面解释不足,大陆漂移说渐渐沉寂下来。

直到50年代以来,由于古地磁及海洋地质方面的研究,提供了许多新的论据,一度沉寂的大陆漂移说重新复活,并不断被充实完善。

20世纪60年代初,美国学者赫斯和迪茨提出了海底扩张说。该学说认为:不仅陆地在移动,海底也在不断地更新和扩张。从海底山岭向两侧扩张的速度各地不同,大约每隔二三亿年海底就要更新一次。因此,在地球上会出现新诞生的海洋(如红海)、成长的海洋(如大西洋)、萎缩的海洋(如太平洋)和正在消亡的海洋(如地中海)。由于海洋底部地壳不断扩张、生长、消亡和更新,使它永远保持年轻,而地球体积并不增大。

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在海底扩张说提出并取得稳固地位后,1968年,一批学者进一步提出了岩石圈板块构造学说的观点(简称板块构造),它是大陆漂移和海底扩张学说的引申和发展,把海底扩张说原理扩大应用到大陆,形成对整个岩石圈的运动、演化规律的认识。板块构造学说认为:地球的岩石圈不是整体一块,而是被一些活动构造带一洋脊、海沟、岛弧等分割成六大板块,浮在炽热的地幔表面。由于板块的相互作用,在受力最强烈的板块边缘地带,就会产生褶皱、断裂、火山和地震。因而,板块相互作用是地壳变动的基本原因。

红海在扩张

红海位于非洲和阿拉伯半岛之间,长约1 932千米,最宽的地方306千米,面积约45万平方千米。红海的形状狭长,像一只无背壳的蜗牛,两支触角是分叉的两个海湾。

地质学家认为,4000万年前,地球上根本没有红海,非洲和阿拉伯半岛连在一起。后来,地壳发生断裂,阿拉伯半岛的陆块不断向北移动,红海谷地不断层宽,便形成了今天的红海。

根据在哪里呢?第一,古地磁的测量,发现阿拉伯半岛从第三世纪以来,曾以反时针方向向北转动了7*。第二,红海两岸的海岸线,除了阿法尔三角地带以外,几乎是完全重合的,而最新调查材料表明,这个三角地带原是红海的一部分,在最近的地质时期才上升为陆地的,这里有不少热泉和蒸气泉。第三,摄自红海海底的照片和海底潜水进行的观察,都发现海槽中遍布着活动的新火山,玄武熔岩连绵不断,形状千奇百怪。伴随着海底火山爆发而来的地震,常常震撼着红海区。第四,熔岩涌上海底,不断产生新的海洋地壳,古老的岩石被推向两侧,由近到远,地层年龄不断变老。第五,人造卫星和大地测量的结果表明,红海正以每年2厘米的速度向两侧移动。这些都为“板块构造学说”提供了有力的证据。

1978年11月6日,在阿法尔地区,一座新的火山阿尔杜科巴火山突然“诞生”了。熔岩以每小时80千米的速度从裂缝中喷出,体积达25万立方米。就在这短短的时间里,红海南端加宽了1.2米。科学家第一次观察到这种大自然的奇迹:火山爆发引起的板块位移。

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