斷塊構造說

斷塊構造說

一種大地構造理論。是關於地球岩石圈構造及演化的理論。中國地質學家張文佑運用力學分析與歷史分析相結合的方法,於1958年提出。

地球表層的第二級斷塊,也是岩石圈斷塊內部的次一級斷塊,比岩石圈斷塊薄。它被地殼斷裂切割和圍限,可沿莫霍面滑動。現代大洋被火山岩帶斷裂所分割的斷塊,現代大陸被地殼斷裂所切割的台隆和台陷,以及槽塊內的槽隆和槽陷均屬之。現代槽塊、台塊內中、新生代含玄武岩及其他鎂鐵質岩的沉積盆地,也多屬之。

基本介紹

  • 中文名:斷塊構造說
  • 外文名:crustal fault block
  • :1958年提出
  • 一種理論:關於地球岩石圈構造及演化
  • 斷裂活動:占據了主導地位
簡介,基本內容,基本介紹,詳細介紹,研究方向,

簡介

一種關於地球岩石圈構造及演化的理論。它認為岩石圈固結之後,斷裂活動就占據了主導地位。斷塊就是被岩石圈中不同深度的斷裂及層間滑動斷裂所切割成的塊體,各塊體之間在物質組成、構造滑動性和地質演化諸方面均有明顯的差異。斷塊構造說強調塊緣的形成與形變研究,因為它們是認識斷塊形成演化及其運動學和動力學的主要標誌;同時也重視塊內結構不均一性的研究,因為塊內各種不均一地質因素,都可在同一區域應力場情況下導致塊內應力的分布形式和邊界條件的變化,使塊內應變圖像變得十分複雜。
斷塊構造說是張文佑於1974年提出的。它是以地質力學為基礎,吸取了地槽地台學說和板塊構造學等的有關內容,在研究中國及鄰區大地構造特徵和模擬實驗的過程中建立和發展起來的。

基本內容

基本介紹

F.恩格斯曾指出“一切運動都存在於吸引與排斥的相互作用中”。前者常表現為地球的引力收縮作用;後者常表現為地球的熱力膨脹作用。引力收縮可與大地構造作用中的擠壓相比;熱力膨脹則可與拉張相當。在地球演化過程中,“排斥”表現為地核-地幔-地殼的分異或大洋型地殼與大陸型地殼的分異、拉張作用,使斷塊間作相背運動,導致統一的大陸破碎解體,進而轉化為過渡型或大洋型地殼;吸引則表現為各層圈之間的熔融作用或大陸型地殼、大洋型地殼以及它們之間的擠壓作用,使斷塊間作相向運動並發生匯聚,導致過渡型或大洋型地殼轉化為大陸型地殼等等。一個時期或(和)一個地區的擠壓,必伴有另一個時期或(和)另一個地區的拉張;反之亦然,如洋中脊的擴張與海溝島弧帶擠壓的對立統一。然而,擠壓或收縮、拉張或膨脹都不是均一的,既表現為其幅度和速度的不同,又表現在擠壓和拉張的相對性,既在總體擠壓背景中,幅度小的和速度慢的相對幅度大的和速度快的則表現為相對的拉張;反之亦然。因深層膨脹引起淺層拉張和深層收縮引起淺層擠壓而導致深層與淺層各層之間的層間滑動。這樣又引起了水平運動與垂直運動的對立統一關係,以及基底與蓋層、高速層與低速層、硬岩層與軟岩層之間相互作用的辯證關係。
斷塊構造堅持地質力學分析與地質歷史分析相結合的原則。地質力學分析是基礎,強調各構造要素的空間組合;地質歷史分析是綜合,著重各類地質體的時間演化。其內容應包括正確運用和認識下述幾個方面的對立統一關係:①形成(或建造)分析與形變(或改造)分析相結合。形成是形變的基礎,同期形成決定同期形變,前期形變控制後期形成。②構造的現存形式與歷史演化的分析相結合。歷史演化是現存形式的基礎,即構造的繼承性與構造的新生性的相互關係。③構造的空間分布與時間發展的分析相結合。空間分布是基礎,時間發展演化是綜合。④小(微)型構造與大型構造的分析相結合。小型構造研究是大型構造研究的基礎,即構造的相似性與非相似性的統一。⑤淺層構造與深層構造的分析相結合。即深層控制淺層,淺層影響深層,或者說基底控制蓋層,蓋層影響基底。並須充分注意同一構造組合在不同構造位的差異及其內在聯繫。
地球在其漫長的演化過程中,經歷了無數次構造變動,遺留下錯綜複雜的構造形跡。

詳細介紹

斷塊構造說認為,應力集中是產生構造應變的前提,而地質體的不均一性和作用力的不均一性是決定應力集中的主要因素。因此,不均一性的分析是大地構造和構造地質研究的關鍵。這也是斷塊構造說主要特色之一。當然,均一和不均一也是相對的,即小範圍的不均一,在大範圍內可相對看作是均一的。斷塊構造說之所以強調不均一性的分析,是因為應力往往在不均一處集中,而成為構造運動的起點。它決定了大地構造演化中空間上的不平衡性,以及時間上的漸變與突變或連續性與階段性的統一。在研究不同構造的空間分布規律時,它是正確認識構造位和構造系的基礎;在研究大地構造的演化規律中,它是正確劃分構造階段構造旋迴、構造幕和形變期次的前提。
斷塊的運動學問題主要涉及斷塊的活動方式。相鄰斷塊的活動一般表現為水平運動和垂直運動兩種方式。水平運動表現為拉張、擠壓以及分別與它們處於同一運動系統中的剪下。地質力學分析表明,一個地區拉張,必伴有相鄰地區擠壓,反之亦然。地質歷史分析表明,一個時期拉張,往往導致另一個時期擠壓,反之亦然。一個總體的拉張時期內可以有短暫的相對擠壓階段發生,反之亦然。需要指出的是,由於地球結構的不均一性,單純的拉張和擠壓是少見的,一般都伴有同一運動系統的剪下,即剪下-拉張,剪下-擠壓。兩斷塊間的剪下拉張(或剪下擠壓)必伴有它們和相鄰斷塊間的剪下,導致塊體的轉動。此外,斷塊在水平運動中各層圈的運動速度往往存在差異,導致不同深度層次的剪下。垂直運動表現為塊體的隆起和凹陷。由於斷塊各部分在其隆起和下陷時的速度和幅度不同,往往產生斷塊的抬斜運動或掀斜運動。從力學分析角度來看,水平運動和垂直運動是同一運動的兩個側面,如隆起導致表層拉伸和深部擠壓,凹陷則使表層擠壓和深部拉張。反之,斷塊間的背向水平運動(拉張)形成凹陷、裂谷至深海盆地,而相向水平運動(擠壓)則造成隆起和山脈。當然,作為同一運動的兩個側面的水平運動和垂直運動,何者為主,要根據時間、地點和邊界條件作具體分析,如高角度斷層面上的垂直位移大於水平位移;而低角度斷層面上的位移狀況則相反。同一條逆沖斷裂,表層以垂直運動為主,而深層則往往以水平運動為主。
探討斷塊的驅動力問題,必須強調斷塊的運動學與動力學的統一,驅動斷塊的力與形成斷塊的力的統一,以及水平運動與垂直運動的統一,綜合分析地質、地球物理、天文(特別是其他類地行星)的資料。地球的形成和發展都處在自轉和公轉的運動中,而自轉和公轉都受引力和熱力的控制。地球內部物質在引力作用下發生分異和收縮,使重的組分向下聚集,導致地球轉動慣量減小,自轉角速度增大,離心力增大,造成有高緯度向低緯度地區的擠壓;熱力作用則引起體積膨脹或某種方式的熱對流,使下地殼和上地幔物質沿斷裂沖入地殼上部,重的組分向表層聚集,導致地球轉動慣量增大,自轉角速度變慢。在這種質量再分配中(包括外部天體的影響),地球自轉軸也發生一定的偏移,地球內部各層圈的相對扁率也會發生變化。上述變化均可導致離極力、科里奧利力、旋轉速度不均一效應與極移應力的產生。這些力的量級儘管不大,但它們在不均一處集中又在漫長的地質歷史時期內起作用,則存在著推動全球構造運動的可能性。各斷塊間的相互錯動、碰撞與拉開,就是在這些過程的相互交替和聯合作用下發生的。

研究方向

斷塊構造說將通過以下問題的深入研究進一步充實和完善:地球深部地質作用過程;不同層次層間滑動斷裂的活動方式及其機制;斷塊的運動方式(包括幅度和速率)與時間演化的統一及其所伴生的形成與形變分析;岩石圈的物質組成、演化模式及其動力學問題等,並加強全球地質的對比研究。

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