地球岩石圈板块构造及其划分(全文2)

第二章板块构造与主要板块划分

第一节地壳运动形式

一、地壳运动速率

㈠、快速突变的地壳运动

快速突变的地壳运动是指地壳在短时间内以快速突变的方式发生变形和位移。例如，火山爆发、地震发生等。从中可以见到突然发生的几米至十几米的位移。

㈡、缓慢渐变的地壳运动

缓慢渐变的地壳运动是指地壳以缓慢渐变的方式发生变形和位移。例如，断层的缓慢渐变活动表现为缓慢的蠕动位移。它所产生的位移量，在短时间内不易察觉，需要借助考古方法和大地测量方法才能发现。

二、地壳运动基本形式

地壳运动可分为垂直运动和水平运动两种基本形式。

㈠、地壳的垂直运动

地壳沿地面铅垂方向进行的运动称为垂直运动，又叫做造陆运动。例如，海陆升降、沧海桑田的变迁，都是地壳大规模上升隆起和下降拗陷的结果。

㈡、地壳的水平运动

地壳沿着大地水准面切线方向进行的运动，称为水平运动。它表现为地壳岩层的水平位移。地壳岩层在水平方向上受到挤压或拉张，形成强烈的褶皱和大型裂谷，甚至形成巨大的褶皱山系或全球规模的裂谷系。大规模的水平运动，是海底扩张、大陆漂移和板块构造的重要基石之一。

㈢、研究地壳垂直和水平运动的重要参数

一般而言，地壳垂直运动给人以直观的感觉，易于识别；而水平运动则难以察觉。地面高程变化以及水平运动的位移方向、相对和绝对位移量、位移速率等，是研究地壳垂直运动和水平运动的重要参数。

㈣、垂直和水平运动的结合、主从及地区性

地壳运动往往并不表现为单一的运动形式，而是两种运动形式兼而有之、相互结合。或者在同一地区的一段地质时期以一种运动形式为主，而在另一段地质时期则以另一种运动形式为主。在同一地质时期内，不同区域的地壳运动形式也可能各不相同。例如，现代洋中脊正在进行地壳张裂水平运动，而岛弧海沟系则正在经历挤压和抬升的隆起垂直运动。

第二节垂直运动与重力均衡

一、板块冷却造成的沉陷

㈠、板块冷却与下沉

随着远离洋中脊，板块逐渐变冷，致使自身加重，厚度增大。例如，太平洋洋底的高度随其年龄增大、远离洋中脊而逐渐下沉。

㈡、大陆盆地冷却与下沉

某些大陆盆地，自久远的加热事件（如岩浆侵入）以来，持续冷却，造成长期的缓慢下沉。

㈢、边缘海盆冷却与下沉

具有较高热流值的边缘海盆，导致岩石圈局部塑性形变，造成水平方向上的强烈伸长和垂直方向上的强烈减薄。这种作用使一部分热物质靠近地表。只要伸展作用还在快速进行，温度就会高于正常温度；伸展作用一停止，冷却沉陷便会开始。

㈣、板块的热演化和垂直位移计算

可以用重力均衡模式，对板块的热演化和垂直位移作简单计算（略）。

二、山脉的造陆隆升

㈠、造山运动的力学模拟

地区性的整体隆升或造陆隆升，是与沉陷方向相反的一种构造现象。若造山运动是由于两个大陆碰撞引起的，则不管大陆壳发生掩冲或嵌入还是发生简单的褶皱，都可以通过横向收缩的纯力学加厚作用来模拟。

㈡、山脉隆升成因设想

造陆隆升形成的高原，可以不需要大规模的板块水平运动。例如，火星上的Tharsis高原，比青藏高原高1倍、面积大7倍，却没有任何迹象表明，火星上存在着像地球那样的大规模板块水平运动。由此可以设想，某些山脉隆升可能是纯粹由于岩浆活动或重力均衡调整而造成。

㈢、重力均衡

1、重力异常与地形的相关性

重力均衡是由实测重力值经过多项改正后消除高度和地表地形的影响而得到。但是，在广阔的地区，布格异常却显示出系统的与地形的相关性，即：

⑴、山区的重力异常值

山区的重力异常值为负值，而且地势越高，异常值下降越低。

⑵、海区的异常值

海区的异常值是正值，而且海水越深，异常值上升越大。

2、山区地下质量补偿原理

高区负异常和低区正异常现象，意味着在高山地区地下岩石密度小于平均值，而在海洋盆地地下岩石密度则大于平均值。也就是说，地下质量补偿地球表面形态。这种山区地下质量补偿原理，是19世纪50年代，根据喜马拉雅山

附近的垂线偏差分析后提出的。

3、喜马拉雅山引起的垂线偏差

在高山附近，重力场的方向应该是地球基本引力场与高山引力场的合力的方向。1854年，英国人普拉特（Pratt）在喜马拉雅山附近，根据地形计算，估计垂线应有28秒的偏斜。但是，实测只有5秒，仅仅相当于应有值的1/6。

4、重力均衡问题的产生

为了解释这些观测结果，提出了以下两种假说：

⑴、Airy假说

1855年，艾里（Airy）提出，喜马拉雅山有山根，而且若山越高，则山根越深。若较重的基层像流体，则较轻的山体就像冰山浮在水面上一样，浮在较厚的流体基层上。补偿深度是可变的，而且像是真实地面地形的镜像投影。

⑵、Pratt假说

普拉特（Pratt）认为，喜马拉雅山是由地壳柱体构成的。地壳柱体的密度随地形高度而改变。因为所有柱体的下边界都位于海平面以下的同一深度上，而且每个地壳柱体的质量相等。所以，山越高，它的平均密度越小；反之，山越低，它的平均密度越大。这个相同的深度，称为补偿深度。

⑶、两种假说的重要区别

普拉特认为，地壳底面的深度一致，但是地壳的密度随地面高度的增加而减小。

艾里认识，地壳的密度一致，但是地壳的底面深度随地面高度的增加而下降。

5、地壳均衡的具体模式问题

1899年，美国地质学家杜通（Dutton）在讨论地球内部一定深度的流体静压力时，第一次引进“地壳均衡”一词。随后，地壳重力均衡的概念广泛应用于地球科学领域。然而，由于重力资料不能唯一确定地下密度分布，因而地壳均衡的具体模式问题，人有待进一步论证。

6、几种均衡改正和均衡异常（略）

7、地形、地壳厚度与布格异常之间的相关性

大陆与海洋的地震研究表明，地形、地壳厚度与布格异常之间显示出极好的相关性，即：艾里模式与地震学结果一致。以莫霍面作为补偿面，恰好是地形的一个放大镜影。

8、等压线深度与地壳厚度

无论陆地还是海洋，它们的补偿都是建立在等压条件下的。等压线的深度一般取与地球上最高峰（珠峰）相应的补偿深度处：

珠峰高度h≈8.8千米

求出山根厚度t≈4.45×8.8≈39.2千米