地殼[地質學術語]

地殼[地質學術語]
地殼[地質學術語]
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地殼(qiào),地質學專業術語,是指由岩石組成的固體外殼,地球固體圈層的最外層,岩石圈的重要組成部分,通過地震波的研究判斷,地殼與地幔的界面為莫霍洛維奇不連續面(莫霍面)。

基本信息

地質結構

地殼結構 地殼結構

上層化學成分以氧、矽、鋁為主,平均化學組成與花崗岩相似,稱為花崗岩層,亦有人稱之為“矽鋁層”。此層在海洋底部很薄,尤其是在大洋盆底地區,太平洋中部甚至缺失,是不連續圈層。

下層富含矽和鎂,平均化學組成與玄武岩相似,稱為玄武岩層,所以有人稱之為“矽鎂層”(另一種說法,整個地殼都是矽鋁層,因為地殼下層的鋁含量仍超過鎂;而地幔上部的岩石部分鎂含量極高,所以稱為矽鎂層);在大陸和海洋均有分布,是連續圈層。兩層以康拉德不連續面隔開。

地殼厚度

地殼是地球固體地表構造的最外圈層,整個地殼平均厚度約17千米,其中大陸地殼厚度較大,平均約為39- 41千米。高山、高原地區地殼更厚,最高可達70千米;平原、盆地地殼相對較薄。大洋地殼則遠比大陸地殼薄,厚度只有幾千米。

青藏高原是地球上地殼最厚的地方,厚達70千米以上;而靠近赤道的大西洋中部海底山谷中地殼只有1.6千米厚;太平洋馬里亞納群島東部深海溝的地殼最薄,是地球上地殼最薄的地方。

地殼結構 地殼結構

內里元素

地殼運動 地殼運動

化學元素周期表中有112種元素,其中92種元素以及300多種同位素在殼中存在。

在地殼中最多的化學元素是氧,它占總重量的48.6%;其次是矽,占26.3%;以下是鋁、鐵、鈣、鈉、鉀、鎂。豐度最低的是砹和鍅,約占1023分之一。上述8種元素占地殼總重量的98.04%,其餘80多種元素共占1.96%。

地殼中各種化學元素平均含量的原子百分數稱為原子克拉克值,地殼中原子數最多的化學元素仍然是氧,其次是矽,氫是第三位。

大約99%以上的生物體是由10種含量較多的化學元素構成的,即氧、碳、氫、氮、鈣、磷、氯、硫、鉀、鈉;鎂、鐵、錳、銅、鋅、硼、鉬的含量較少;而矽、鋁、鎳、鎵、氟、鉭、鍶、硒的含量非常少,被稱為微量元素。表明人與地殼在化學元素組成上的某種相關性。

地殼中含量最多的元素是氧,但含量最多的金屬元素則要首推鋁了。

鋁占地殼總量的8.3%,比鐵的含量多一倍,大約占地殼中金屬元素總量的三分之一。

鋁對人類的生產生活有著重大的意義.它的密度很小,導電、導熱性能好,延展性也不錯,且不易發生氧化作用,它的主要缺點是太軟。為了發揮鋁的優勢,彌補它的不足,故而使用時多將它製成合金。鋁合金的強度很高,但重量卻比一般鋼鐵輕得多.它廣泛用來製造飛機、火車車廂、輪船、日用品等。由於用的導電性能好,它又被用來輸電.由於它有很好的抗腐蝕性和對光的反射性.因而在太陽能的利用上也一展身手。

演化歷史

太古代

(距今約25億年之 前)

地殼 地殼

太古代是地質年代中最古老、歷時最長的一個代,即原始地殼以及原始大氣圈、水圈、沉積圈和生物的發生、發展的初期階段。

太古界的地層由變質深的正、副片麻岩組成。已知其中最古老的年齡為40多億年。據此認為,在此之前地球便出現了小型的花崗岩質地殼。由沉積岩變質而成的副片麻岩的出現,說明當時有了原始大氣圈和水圈,並有單純的物理化學風化。在這些結晶變質岩基底上覆蓋著一層變質較輕的綠岩帶,其中有火山岩和沉積岩,它們形成於當時地面的凹陷帶,後來才經歷變質作用。其年齡在34億—23億年間。據推測,太古代早期地球表面有許多小型花崗質陸塊,它們之間有深淺多變的古海洋。後來各小陸塊在移運中結合成面積較大的大陸板塊。這些最古老的陸塊已散布於各大陸中,即通常所說的穩定陸塊的核心——克拉通或古地盾區。

太古代的地殼運動和岩漿活動既廣泛又強烈;火山噴發頻繁,故使大氣圈和水圈才得以形成。原始海洋的面積可能比我們認識的大,但平均水深則淺得多。世界各地蘊藏豐富的海相層狀沉積的變質鐵錳礦床和岩漿活動形成的金礦等就是在這時期形成的。當時的大氣圈可能富含碳酸氣、水蒸汽和火山塵埃,只有少量的氮和非生物成因的氧。海水也是酸性礦化水(後來才逐漸被中和),陸地是灼熱的,荒蕪的。在某些適宜的淺海環境中,有些無機物質經過化學演化躍變為有機物質(蛋白質和核酸),進而發展為有生命的原核細胞,構成一些形態簡單的無真正細胞核的細菌和藍藻。這只是出現於太古代的後期。

總的來說,太古代是原始地理圈的形成階段,陸地是原始荒漠景觀,水域是生命孕育和發源之地。當時地殼與宇宙之間以及和地幔之間的物質能量交換比後來任何時候都強烈得多。

元古代

(距今25億—6億年前)

地殼 地殼

在元古代,大陸性地殼逐漸由小變大,從薄增厚,火山活動相對減少,岩性也從偏基性向偏酸性轉化。下元古界有巨厚的碎屑堆積,大有利於強烈的花崗岩化活動及導致大型侵入體的形成。由於大氣中CO2濃度降低和水中Ca、Mg離子增多,開始出現有化學沉積的碳酸鹽岩。它將直接影響到岩漿過程的演化,導致鹼性派生岩的出現。隨著大氣中游離氧的增加,氧化環境也開始出現了。因而後期有了鮞狀赤鐵礦和硫酸鹽等礦物以及第一批紅層建造的產生。生物的出現對環境的影響還不大,所以在元古界無大量的生物化學沉積。元古代末還發現有冰磧岩,這是全球性第一次大冰期的產物。

這時原核生物已進化為真核生物,嫌氣生物轉化為喜氧生物(這個轉折點稱尤里點,發生於大氣中氧含量增至當前大氣中氧濃度的千分之一的時候),物種數量也從少增多。這時地球上的植物界第一次得到大發展,出現了數量較多的能進行光合作用與呼吸作用的較原始的低等植物,如綠藻、輪藻、褐藻、紅藻等。這些微古生物已可用於地層的劃分和對比。在元古代晚期,原始動物也出現了。如澳洲的埃迪卡拉動物群,其中有海綿、水母、節蟲、扁蟲及軟體珊瑚等水生無脊索動物化石。在北美還發現有海綿骨針化石。

元古代有多次地殼運動,較廣泛的有我國的五台運動,呂梁運動、澄江運動、薊縣運動等;北美有克諾勒運動、哈德遜運動、格倫維爾運動、貝爾特運動等。歷次造山運動形成的褶皺帶都使原有的小陸塊逐漸拼合在一起成為古陸,後來都成為各大陸的古老褶皺基底和核心,前寒武紀陸台(或稱地台),出露的只占陸地面積的1/5。據古地磁研究,北美羅倫古陸和非洲古陸在元古代都曾發生過多次極移(E. lrving等,1975;J. D. E. Piper,1976)。

古生代

(距今6億—2.3億年前)

地殼 地殼

古生代包括寒武紀、奧陶紀、志留紀、泥盆紀、石炭紀和二疊紀。據研究,6億—7億年之前,大陸經歷過多次分合,在元古代末期(晚前寒武紀),各分散陸塊曾聯合組成泛大陸。寒武紀時泛大陸發生分裂,在南部成為岡瓦納大陸,北部分為北美、歐洲和亞洲三個大陸,彼此間被前海西海、前加里東海、前烏拉爾海和前特提斯海(前古地中海)所分隔。奧陶紀末開始發生加里東造山運動。至泥盆紀時,前加里東地槽已褶皺成山,古歐洲與北美合成一塊大陸。晚石炭紀時經海西運動後,前海西地槽消失了,使歐美大陸與岡瓦納大陸合併。至晚二疊紀,前烏拉爾海也消失了,亞歐大陸形成,全球又成為一個新的泛大陸。

據王荃等的研究(1979年),我國北方的中朝古陸與南方的揚子古陸的性質很不相同,後者與南半球岡瓦納古陸的許多情況極為相似。他們認為,揚子古陸在早古生代曾是岡瓦納古陸的一部分,後來分裂並向北漂移,至晚古生代才與中朝古陸碰撞合併在一起,兩者之間的秦嶺-淮陽山地是個地縫合線。在這裡也發現了蛇綠岩套岩層(由蛇紋岩、橄欖岩、輝長岩及枕狀基性火山岩等組成的、屬於洋殼和地幔噴出的岩層,它是代表大陸縫合線的指示岩層)。我國古地磁的研究也認為,元古代後期,揚子古陸大致位於印度洋北部,與北方的中朝古陸遠隔重洋。

各地質時代的地殼運動和海陸分合,對地理環境帶來很大的變化:大陸分裂引起海侵,大陸合併引起海退;對生物演化也有重大的影響。自寒武紀以來大陸的分合和海生無脊索動物科數產生明顯的增減變化。

在寒武紀,泛大陸發生分裂並引起海侵,大陸架廣布,海生無脊索動物空前繁盛,其中以節肢動物的三葉蟲占化石總數的60%,腕足類約占30%,其他僅占10%。這時海生植物也有向陸生植物過渡的跡象。如我國寒武系地層中發現的藻煤就是一例。奧陶紀海底廣泛擴張,腕足類、角石、筆石、鸚鵡螺和珊瑚等成為世界性的種類。原始的魚類——無顎魚(甲冑魚)也出現了。志留紀除海生動物繼續大量發展外,後因地殼運動和環境變化劇烈,海生動物進入了大陸淡水區域,真正的魚類——有頜魚和適於岸邊生長的具有水分輸導組織的維管束植物也誕生了。自泥盆紀以後的晚古生代,大陸趨於合併,海退不斷發生,許多海生無脊索動物的居留地消失,它們的種類和數量因而大減。相反,魚類則全盛起來,陸生植物也日趨繁茂。地球表面從此結束了一片荒漠和無臭氧層的時代。至石炭、二疊紀又成為兩棲動物的全盛時期,植物界也從孢子植物發展成為裸子植物。在石炭、二疊紀的各大陸都分布以蕨類為主的大森林,成為地質歷史上重要的造煤時期。

中生代

(距今2.3億—7千萬年前)

地殼 地殼

中生代包括三疊紀、侏羅紀和白堊紀。現有許多資料證明,泛大陸的重新分裂發生於中生代,即始於晚三疊紀,主要分裂在侏羅紀和白堊紀,且一直延續到新生代。這泛大陸原來向南北極延伸,赤道部分較窄,存在特提斯海(古地中海)。三疊-侏羅紀時,北美洲與非洲分裂,北大西洋開始擴張,泛大陸被分為北部的勞亞(勞倫斯和亞細亞)古陸和南部的岡瓦納古陸。侏羅-白堊紀,南美洲與非洲分裂,南大西洋開始擴張。非洲和印度在侏羅紀時也與南極洲和澳洲(二者仍在一起)脫離,開始形成印度洋。白堊紀時,北大西洋向北展寬,南大西洋已有一定規模,印度向東北漂移,印度洋也隨之擴大,而古地中海則趨於縮小。

中生代各地都有強烈的造山運動,歐洲有舊阿爾卑斯運動,美洲為內華達運動和拉拉米運動,中國為印支運動和燕山運動。這時褶皺、斷裂和岩漿活動都極為活躍。在我國東部形成一系列華夏式隆起與凹陷,許多有色金屬和稀有金屬礦床的形成都與這時的岩漿活動有關,在斷陷盆地中也形成煤、石油和油頁岩等礦物。我國大陸的基本輪廓也在這時建立起來了。

生物界較古生代有很大發展。古生代末出現的裸子植物在中生代已成為最繁盛的門類,它們靠種子繁殖,受精過程完全擺脫了對水的依賴,更適於陸地的生境。這又是植物進化中的一次飛躍。像蘇鐵類、銀杏類、松柏類等陸生植物的大量發展,不僅為成煤作用創造了有利的條件(如世界廣泛分布的侏羅系煤層),而且也為爬行動物的發展提供了豐富的食物基礎。

整箇中生代,爬行動物成為當時最繁盛的脊索動物。在陸地上有食草和食

肉的恐龍,在海上有魚龍和蛇頸龍,在空中有翼龍。與此同時還出現有蜥蜴、龜、鱉、鱷魚、蛙類和昆蟲等。在海生無脊索動物中的菊石也極為昌盛。因此,有人把中生代稱為恐龍時代、菊石時代或蘇鐵時代。但到白堊紀末,這些盛極一時的生物種類大都絕滅了,僅有一部分能殘存下來。而當時已經出現但處於弱勢的原始的鳥類和哺乳動物則進入了壯觀的新生代;被子植物從此也欣欣向榮。

新生代

(7千萬年前—21世紀)

新生代包括老第三紀、新第三紀和第四紀,是距今最近的一個代。繼中生代之後,海底繼續擴張,澳洲與南極洲分離東非發生張裂,印度與亞歐大陸碰撞。在第三紀發生強烈的地殼運動,歐洲稱為新阿爾卑斯運動,亞洲稱喜馬拉雅運動。在古地中海帶(阿爾卑斯-喜馬拉雅帶)和環太平洋帶形成一系列巨大的褶皺山體。在古老的地台區也發生拱曲、斷層等差異性升降運動,在斷陷盆地中廣泛發育了紅層。這次造山運動和伴隨的海退作用,使從中生代繼承下來的自然地理環境發生了顯著的變化。

從全球來看,老第三紀地表主要是溫暖潮濕的氣候。在強烈的造山運動之後,大氣環流系統,尤其是區域性環流系統也發生了變化,許多地方趨向於乾冷。我國西部青藏高原的隆起,給東部季風環流系統以很大的影響,尤其是華南地區成為與同緯度地區不同的暖濕森林景觀。在第四紀,由於溫帶和兩極的氣候進一步變冷,地球上發生了大規模的冰川作用,經歷了多次冰期與間冰期的變化。生物也因生境的變化而變化。

在植物界,老第三紀以被子植物的大發展為特徵,植物群落由原來單調的針葉林轉變為花果豐碩的常綠闊葉林。當氣候趨於乾冷之後,許多地方的植被發生了旱生化現象。在新第三紀初出現了以單子葉草本植物為主的草原,在第四紀又出現了苔原。動物界以哺乳類的空前繁盛為特點,故新生代又稱哺乳動物時代。濕熱森林區繁茂的被子植物,對哺乳類的發展起很大的促進作用。昆蟲的繁盛也與被子植物的發達有關。被子植物和昆蟲的廣泛分布又促進了鳥類的昌盛。當草原面積擴大後,在有蹄類和嚙齒類中出現了許多食草性的草原動物群,隨之而來的食肉動物也增加了。

特別重要的是在第四紀出現了人類。這是地球歷史上具有重大意義的事件。人類經過複雜的發展過程之後,又逐漸成為干擾、控制和改造自然環境的一個重要的因素。所以,第四紀又被稱為“靈生代”。

運動

證據

地殼自形成以來,每時每刻都在運動著,這種運動引起地殼結構不斷地變化。地震是人們直接感到的地殼運動的反映。更普遍的地殼運動是在長期地、緩慢地進行著,也是人們不易覺察到的,必須藉助儀器長期觀測才能發覺。例如,大地水準測量資料證明,喜馬拉雅山脈至今仍以每年0.33~1.27厘米的速度在上升。

地球在地質時期的地殼運動,雖然不能通過直接測量得知,但在地殼中卻留下了形跡。在山區岩石裸露的地方,沉積岩層常常是傾斜、彎曲的,甚至斷裂錯開了,這都是岩層受力發生變形的結果。在我國山東榮城沿海一帶,昔日的海灘現已高出海面20~40米。福建漳州、廈門一帶,昔日的海灘也已高出海面20米左右,說明這些地方的地殼在上升。我國渤海海底發現了約達7千米的海河古河道,這表明渤海及其沿岸地區為現代下降速度較大的地區。再如,美麗的雨花石產於南京雨花台,這些夾有美麗花紋的光滑的卵石,是古河床的天然遺物。雨花台大量堆積著卵石,說明這裡過去曾有河流,以後地殼上升,河道廢棄,才成了如今比長江水面高出很多的雨花台礫石。

地殼運動分類

地殼運動分類表

序號 分類依據 地殼運動類型
1 參照物 1、以黃道面為參照物的地殼運動;2、以地軸為參照物的地殼運動;3、以地理坐標為參照物的地殼運動;4、以地表物體為參照物的地殼運動。
2 運動方向 1、 經(南北)向地殼運動;2、緯(東西)向地殼運動;3、北東-南西向地殼運動;4、北西-南東向地殼運動。
3 運動方式 1、水平地殼運動;2、垂直地殼運動;
4 運動結果 1、折曲地殼運動;2、斷裂地殼運動。
5 地質時代 1、前寒武紀地殼運動;2、古生代地殼運動;3、中生代地殼運動;4、近代地殼運動;5、現代地殼運動。
6 地名+時代(中國境內) 1、阜平地殼運動;2、呂梁地殼運動;3、晉寧地殼運動;4、加里東地殼運動;5、華力西地殼運動;6、印支地殼運動;7、燕山地殼運動;8、喜馬拉雅山地殼運動。
7 作用力來源 1、 內力地殼運動;2、外力地殼運動。
8 運動規模 1、 全球性地殼運動;2、區域性地殼運動;3、局部地殼運動。
9 成 因 1、 地震地殼運動;2、火山地殼運動;3、風化剝蝕地殼運動;4、塌陷地殼運動;5、沉積地殼運動;6、隕石撞擊地殼運動;7、人為地殼運動。
10 深 度 1、地表地殼運動;2、淺層地殼運動;3、深層地殼運動。
11 力學性質 1、壓性地殼運動;2、張性地殼運動;3、扭性地殼運動;4、混合力學性質地殼運動。

地殼運動成因

不同類型的地殼運動其成因是不同的。

以黃道面為參照物發生的地殼運動及成因

地球繞太陽公轉的軌道面叫做黃道面。地殼及其組成岩石以黃道面為參照物發生的位置變化,是最大規模的地殼運動。

地殼運動

本類地殼運動分為三小類:一是,地球自轉發生的地殼相對黃道面的位置變化;二是,地球公轉發生的地殼相對黃道面的位置變化;三是,地軸傾角變化,發生的地殼相對黃道面的位置變化。

本類地殼運動引起晝夜、季節和氣候的變化,引起太陽、月球對地球引力的變化,進而引發其他類型的地殼運動。

本類地殼運動的成因:由太陽系的起源和演化所致。

以地軸為參照物發生的地殼運動及成因

地殼及其組成岩石以地軸為參照物發生的位置變化,其規模次於第一類地殼運動,引起地極、磁極位移。相對於地軸發生的變化,即地極發生了移動。此類型地殼運動,引起地殼及地面地理坐標的變化,也可能引起季節和氣候的變化,引起地日、地月引力平衡的變化。

本類地殼運動成因:層狀地球在太陽和月球引力作用下,地球外球發生了轉動而形成的;也可能存在其它成因。

以地理坐標為參照物發生的地殼運動及成因

地殼及其組成物質岩石以地理坐標為參照物發生的位置變化,本類地殼運動形成大規模的地殼抬升隆起和凹陷沉降,形成山脈、高原,形成平原、盆地,形成峻岭、溝谷。

本類地殼運動的動力來源主要有以下:

一、水、風的剝蝕和搬運及沉積作用

本類地質作用不僅形成規模大小不等的地殼運動,而且所形成的沉積物與沉積岩是形成山脈、高原的物質基礎。

水的剝蝕與搬運及沉積作用所形成的地殼運動,降低了地殼的相對高度,剝高填窪,使地殼趨向平衡。

風的剝蝕與搬運及沉積作用,風對岩石的剝蝕及搬運與沉積作用特點:

風蝕發生在少雨乾旱地區,不僅對高山高原進行剝蝕,而且對溝谷窪地也進行剝蝕。

風的搬運作用,其搬運距離遠近不等,近的只是離開剝蝕原地,遠的可以達上千上萬公里。其沉積面積大小不等,大的可達幾百萬平方公里。

風的沉積,可以在陸地,可以在水域;可以在窪地與平原,可以在山脈與高原;即能形成準平原沉積,也能形成山脈沉積。

風成地勢易改變和遷移。風成沉積,可形成產狀為高傾角的碎屑岩,可形成沉積褶皺構造。

風的沉積可以和水的沉積同時或交替進行。

二、地球自轉時產生的由兩極向赤道的離心力

關於地殼物質在地球自轉的離心力作用下向地球赤道方向運動的試驗,地質力學已做了模擬試驗予以證明。

三、在太陽和月球引力作用下,地球自西向東鏇轉時,地殼不同質量區塊產生由東向西運動。在沒有其它星球引力作用下,地殼各部分物質隨地球自轉做勻速圓周運動。在太陽、月球的引力作用下,由於地殼各部分組成物質的不均,產生沿緯向的差異運動,形成擠壓和分離。

地殼在大區域或小面積上其組成物質是不均勻的。

在大區域上,陸地有歐亞、非洲、南北美洲、南極洲等大區塊,海洋有太平洋、印度洋、大西洋和北冰洋等幾大區塊。這些大區塊在地勢、物質組成、面積大小、幾何形態、地理位置、質量、構造等都不一樣。在大區塊內有眾多的小區塊。地殼上這些大小區塊,受太陽、月球的引力不同,在地球自轉時,它們的運動速度慢不一。由於地球自西向東鏇轉,地殼上這些大小塊體形成自東向西的相對運動。

以地面物體為參照物發生的地殼運動及成因

以地面物體為參照物發生的地殼運動,地殼組成物質岩石相對運動距離小,屬於小範圍的地殼運動。除大範圍的地殼運動能引起本類地殼運動外,地震、火山、塌陷、隕石撞擊、生物的一些活動等等都能引起本類地殼運動。

單因和多因地殼運動學說

依據引起地殼運動因素的多少,可以將地殼運動理論劃分為兩大學派:一是單因地殼運動學派,二是多因地殼運動學派。

單因地殼運動學派認為:引起地殼運動的因素主要為一種,傳統地殼運動學說屬於這一學派,如大陸漂移學說、海底擴張學說、板塊學說、地質力學、鑲嵌學說、地窪學說、斷塊學說、多旋迴學說等。

多因地殼運動學派認為:引起地殼運動的因素為多種,屬於現代地殼運動學說。該學說是由我國江發世提出來的。依據地殼運動參照物將地殼運動劃分為:1、以銀道面為參照物的地殼運動,2、以黃道面為參照物的地殼運動,3、以地軸為參照物的地殼運動,4、以地理坐標為參照物的地殼運動,5、以地表物體為參照物的地殼運動,6、以球面為參照物的地殼運動。不同類型的地殼運動是由不同因素引起的,不同類型的地殼運動方式和結果不同,而且各種類型地殼運動相互疊加。

大陸漂移說

德國氣象學家魏格納(1880~1930)在1912年系統提出的一種大地構造假說。他認為古生代後期全球只有一個龐大的聯合古陸,稱“泛大陸”。中生代由於潮汐摩擦和從兩極向赤道方向的擠壓力,泛大陸開始分裂,較輕的花崗岩質大陸在較重的玄武岩質地幔上漂移,逐漸形成今日的海陸格局。他認為地球上的山脈也是大陸漂移的產物,科迪勒拉山和安第斯山是美洲大陸向西漂移滑動時,受到太平洋玄武質基底的阻擋,被擠壓而形成的褶皺山脈;亞洲東緣的島弧群,是大陸向西漂移過程中留下的殘塊;格陵蘭的南端、佛羅里達、火地島等弧形彎曲,都是向西滑動摩擦脫落的結果;東西向的阿爾卑斯山和喜馬拉雅等各大山脈,是大陸從兩極向赤道擠壓的結果。魏格納根據當時掌握的資料,從地質、地形、古生物、古氣候和大地測量等方面,詳細論證了大陸漂移說。這個假說當時引起了地質學界和地球物理學界的重視。但是對於大陸漂移的機制和規律,則有很多學者表示懷疑。20世紀50年代以來,古地磁學的研究表明,地質歷史時期磁極的移動,只有用大陸漂移說才能得到合理的解釋。因此大陸漂移說又獲得了新生。

板塊構造說

1961年和1962年,美國的迪茨和赫茨提出了“海底擴張說”。在此基礎上,1968年法國地質學家勒皮順等人首創“板塊構造學說”,現已成為最流行的地球科學新理論。

板塊構造學說將全球的岩石圈劃分為六大板塊:亞歐板塊、非洲板塊、美洲板塊、太平洋板塊、印度洋板塊和南極洲板塊,除六大板塊外還有些小板塊。大陸內部也可以劃出一些次一級的板塊。板塊之間,分別以海峽或海溝、造山帶為界。一般說來,板塊內部地殼比較穩定;板塊與板塊交界處是地殼比較活動的地帶,其活動性主要表現為地震、火山、張裂、錯動、岩漿上升、地殼俯衝等。世界上的火山、地震活動,幾乎都分布在板塊的分界線附近。

板塊學說認為地殼是有生有滅的。由於海底擴張,大洋底部不斷更新,大陸則只是隨著海底的擴張而移動。板塊在相對移動的過程中,或向兩邊張裂,或彼此碰撞,從而形成了地球表面的基本面貌。如3億年前,歐、非兩洲和南、北美洲相連,以後出現大西洋海嶺,新的洋殼不斷形成並以它為中軸向兩邊擴張,才使上述各洲分開。而在近7000萬年以來,由於印度板塊不斷北移,與亞歐板塊相撞,產生喜馬拉雅山脈。東非大裂谷則正處於非洲大陸開始張裂,處於產生新洋殼的雛型期。紅海亞丁灣則是兩側地殼張裂擴張的結果,處於大洋殼的幼年期。我們認識的地中海,則是代表大洋發展的終了期,它是廣闊的古地中海經過長期演化後殘留下來的海洋。

關於板塊的驅動力問題,有人認為是地幔對流,也有人認為是地幔中的“熱點”和“熱柱”把岩石圈拱起,而使其在重力作用下向下滑動推擠板塊運動,還有其他的一些主張,尚無統一的認識。

大陸漂移──海底擴張──板塊構造,這是人類對地殼運動認識過程不斷深化發展的三部曲。

地球外球轉動說

地球外球轉動說是張偉智於2012年提出來的,後來又經過了修改。江氏(江發世)依據參照物將地殼運動劃分為:1、以銀道面為參照物的地殼運動,2、以黃道面為參照物的地殼運動,3、以地軸為參照物的地殼運動,4、以地理坐標為參照物的地殼運動,5、以地表物體為參照物的地殼運動,6、以球面為參照物的地殼運動。江世發是多因地殼運動的代表,以地軸為參照物的地殼運動的成因,江氏解釋為是地球外球轉動而形成的。 江氏將固體地球結構進行了重新劃分,如下表:

地球圈層名稱 深度 (公里) 地 震 縱波速度 (公里/秒) 地 震 橫波速度 (公里/秒) 密度(克/立方厘米) 物 質 狀 態
一級 分層 二級 分層 傳統 分層
外 球 地 殼 地 殼 0—33 5.6—7.0 3.4—4.2 2.6—2.9 固態物質
外 過 渡 層 外過渡層 (上) 上地幔 33—980 8.1—10.1 4.4—5.4 3.2—3.6 部 分 熔融物質
外過渡層 (下) 下地幔 980—2900 12.8—13.5 6.9—7.2 5.1—5.6 液態—固態 物 質
液 態 層 液 態 層 外地核 2900—4700 8.0—8.2 不能通過 10.0—11.4 液態物質
內 球 內 過 度 層 過度層 4700—5100 9.5—10.3 12.3 液態—固態 物 質
地 核 地 核 5100—6371 10.9—11.2 12.5 固態物質

地球的外球運動

地球傾斜在軌道上自轉和公轉,在夏至時,地球的北半球距離太陽近,受到的太陽引力比南半球受到的太陽引力大。在冬至時,地球的南北半球受到的太陽引力與夏至時的相反。由於地球繞地月質點轉動、地球的章動、地軸的進動產生了地球的晃動作用。 地球的晃動作用使地球的外球產生了向太陽引力方向的轉動,就像簸箕里的豆子,在晃動簸箕時,豆子就會向簸箕的傾斜方向轉動。 地球的內球運動 在裝滿水的瓶子裡放入一個石子,繫上一根繩,握繩一端讓瓶子鏇轉,其結果是:瓶子裡的石子始終偏向引力的另一側。同理,地球的內球始終偏向太陽引力的另一側。地球外球的轉動形成了地極和磁極的移動,形成了地殼相對地軸的運動。南極洲由低緯度轉動到現在的南極位置是地球外球轉動而形成的。

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