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地壳构造:揭开时间的脚印

时间:2023-10-11 理论教育 版权反馈
【摘要】:有些弯弯曲曲的岩层,呈马鞍形或其他凹凸起伏的形态,这是褶皱构造,组成这种构造的基本单位是一个一个的弯曲,称为褶曲。地球上有许多山脉呈这种“山”字的形状分布。地壳中的变动需要受力。李四光认为,地球自转速度的变化,在地球的表层所引起的力的作用,是值得注意的,如使地球表面各部分出现向赤道方向施加压力的趋势。这些实验也有可能帮助我们推断这些构造在形成时的受力情况。

地壳构造:揭开时间的脚印

我们的地球像一个久经折磨的老人,表面布满了皱纹和裂缝,这是它在长期历史发展过程中经受了许多变动的痕迹。

有些弯弯曲曲的岩层,呈马鞍形或其他凹凸起伏的形态,这是褶皱构造,组成这种构造的基本单位是一个一个的弯曲,称为褶曲。

地壳中的裂缝也不少见:有些裂缝仅仅是裂开,裂缝两边的岩石没有沿破裂面移动,被称为节理;另一类裂缝两边的岩石显然沿断裂面错动了位置,这叫作断层。

除了疏松而潮湿的沉积物外,几乎所有的岩石都有节理和大大小小的断层存在。

正是这些褶皱、断裂等变动,形成了地球上山川起伏、纵横贯穿的种种形态。

如果把自然界中表面上似乎孤立的一个个现象联系起来,我们就会发现它们的奇特之处。例如,岩石中的一条节理,并无引人注目之处,但如果把许多节理联系起来观察,就能看出它们的延长方向、断面的倾斜方向和角度等都是一定的;它们的分布与断层褶曲也保持着某种关系;在断层两侧常有与它斜交的节理分布,在平面上的形状仿佛羽毛一般;在褶曲的顶部则常有与褶曲延长方向一致的节理出现。陕西铜川市西北后郝家房附近的砂岩石中就有一系列节理,它们整齐地互相呈近于直角的角度相交,使岩石形成一块块整齐的方块,很像是人工铺砌而成,但这却是大自然的奇工。

岩石的许多弯曲、断裂的痕迹都有规律可循。打开地图,观察全球的山川大势,就可以发现在错综复杂的形态之中自有其条理。例如,“天高云淡,望断南飞雁”的六盘山,以及贺兰山,它们和东翼的吕梁山、西翼的祁连山、南缘的秦岭,共同组成一个“山”字的形状。事有凑巧,南北向的乌拉尔山,和它东面的天山、阿尔泰山、萨彦岭,南面的高加索山、厄布尔士山等高加索、伊朗一带的山脉,以及西面的喀尔巴阡山等也构成了一个“山”字形。真是巧合吗?不是。地球上有许多山脉呈这种“山”字的形状分布。

我们还可以看到,有些山脉东西向分布,如阴山、南岭;有些山脉沿东北—西南方向延展,我国东部平原和西部山区之间的分界线也是东北—西南方向的;如果把我国西南和东南亚直至苏门答腊爪哇一带的山脉联系起来看,则能看到一个反“S”形。

外形反映出内在的因素。这些山脉都由断层、褶皱等构造组成。如果我们再对大量存在于地壳中变动的痕迹进行研究,就可以发现它们不是孤立地发生、发展的,一定时期内同一方式的地壳运动形成了一整套相互联系的地质构造现象。地质学李四光把在一定地区、某一段时期内地壳按一定方式运动而形成的所有的构造现象,总称为一个构造体系。前面谈到的那些地面形态的特征,正是反映了各种类型的构造体系的特点。

为什么会形成不同类型的构造体系呢?

地壳中的变动需要受力。根据作用方式的不同,力可分为挤压力、引张力剪切力等。构成地壳的岩石,受力时的反应在各处也不完全一样,它们各有不同的力学性质,有的脆性强,易破裂;有的在一定条件下塑性强,能流动。

哪里来的力量对地壳发生作用呢?这有许多来源,目前已提出了不少假说。李四光认为,地球自转速度的变化,在地球的表层所引起的力的作用,是值得注意的,如使地球表面各部分出现向赤道方向施加压力的趋势。(www.xing528.com)

像阴山山脉这种东西向的构造带,人们认为主要是受到南北向的挤压力而形成的;而“山”字形构造体系,则被认为是地壳表层受到外力推动沿水平方向位移时,由于各部分滑动的程度不一而形成的。

那种反“S”形或“S”形的构造被称为旋卷构造。旋卷构造有许多类型,有规模很大的,如从我国西南部到印度尼西亚那样的巨型构造带,也有小型的,小到在一个岩体中也能完整地看到。人们认为这是地块或岩块发生旋转、扭动所形成的,其中较稳定的部分称为旋转时的核心。

许多交叉的大断层是由于剪切力的作用而产生的,某些近于直交的成群的节理,也是这种剪切力作用的结果。

地壳中充满了力的作用的痕迹。

在地球的历史发展过程中,地球自转的速度以及力的作用变化是很复杂的,这使不同地区在各个时期的地壳运动、运动的方向和方式各不相同。往昔的运动消逝了,但它所留下的各种构造现象却还有很多,研究这些形迹,便可以了解当时力的作用情况和地壳运动的规律。地质学和力学“找到”了结合点,一门新的学科——地质力学诞生了。李四光是这门新兴学科的创始人。

地质力学是揭开大地秘密的一把新钥匙,它使我们在对各种构造现象进行深入观察、鉴定其力学意义的基础上,建立起整体的认识,确定构造体系的存在和它们的范围以及它们之间的关系,还可以用模型进行模拟实验来验证我们的认识,如不同的力施加于泥饼,使它产生若干与地质构造类似的现象。这些实验也有可能帮助我们推断这些构造在形成时的受力情况。

经过地质力学的研究,复杂的地质构造现象变得有头绪了,我们有可能逐渐看清楚控制这些变动的规律,这对我们认识地壳的发展,并根据这些认识来指导生产实践,意义重大。

矿产是在地壳变动发展的过程中形成的,因而与地壳运动有密切的关系。如在有很多断裂的地带,岩浆较易活动,常穿插在裂缝中凝结,形成丰富多样的金属矿和非金属矿。地质力学的研究,有助于我们认识矿产分布的规律,使我们能更有效地找到矿产。

了解地壳中裂缝的分布、各处地壳运动的发展情况和现状,对我们兴修水利以及其他重大工程的建设都有指导意义,如水库不能建筑在还在活动的断层上。地质力学能帮助我们解决这方面的许多问题。

用物理学、地球化学科学手段来研究地球,是地质学发展的必然趋势。当然,地球这个庞然大物和一般物体相比,还有许多差异,要科学地分析和认识它并不容易,但这也是我们所必须做的,最终人类对地球的认识必将会提到更高的阶段,地质力学将一定会取得更大的成就。

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