地殼運動的概述（crustal movement）

由內營力引起地殼結構改變、地殼內部物質變位的構造運動叫地殼運動。

地球表層相對于地球本體的運動。通常所說的地殼運動，實際上是指巖石圈相對于軟流圈以下的地球內部的運動。巖石圈下面有一層容易發生塑性變形的較軟的地層，同硬殼狀表層不相同，這就是軟流圈。軟流圈之上的硬殼狀表層包括地殼和上地幔頂部。地殼同上地幔頂部緊密結合形成巖石圈，可以在軟流圈之上運動。

在地球的內力和外力作用下地殼經常所處的運動狀態。地球表面上存在著各種地殼運動的遺跡，如斷層、褶皺、高山、盆地、火山、島弧、洋脊、海溝等；同時，地殼還在不斷的運動中，如大陸漂移、地面上升和沉降以及地震都是這種運動的反映。地殼運動與地球內部物質的運動緊密相聯，它們可以導致地球重力場和地磁場的改變，因而研究地殼運動將可提供地球內部組成、結構、狀態以及演化歷史的種種信息。測量地殼運動的形變速率，對于估計工程建筑的穩定性、探討地震預測等都是很重要的手段，對于反演地應力場也是一個重要依據。

對緩慢的地殼運動，可根據地質學（地層學、古生物學、構造地質學等）、地貌學和古地磁學的考察，參考古天文學、古氣候學的資料，進行綜合分析判定。例如，大陸漂移學說是從古生物學、古氣候學找到跡象，又通過古磁極的遷移得以確立的。現在根據同位素年齡的測定和巖石磁化反向的分析，可以進一步認識地殼運動的演化。

對于現代地殼運動，一般采用重復大地測量的方法，如用重復水準測量來研究垂直運動；用三角測量或三邊測量的復測來研究水平運動；用安放在活動斷層上的蠕變計、傾斜儀和伸長儀等做定點連續觀測來監視斷層的運動。20世紀70年代后期，進而利用空間測量技術（激光測月、人造衛星激光測距和甚長基線干涉測量等）監測不同板塊上相距上千公里的兩點間的相對位移（精度可達2～3厘米），用以測定板塊之間的運動。除此以外，還可以利用海岸線的變遷，驗潮站關于海水漲落的記錄等，推斷現代地面的升降運動。

地殼運動的分類

按運動方向可分為水平運動和垂直運動。水平運動指組成地殼的巖層，沿平行于地球表面方向的運動。也稱造山運動或褶皺運動。該種運動常常可以形成巨大的褶皺山系，以及巨形凹陷、島弧、海溝等。垂直運動，又稱升降運動、造陸運動，它使巖層表現為隆起和相鄰區的下降，可形成高原、斷塊山及拗陷、盆地和平原，還可引起海侵和海退，使海陸變遷。地殼運動控制著地球表面的海陸分布，影響各種地質作用的發生和發展，形成各種構造形態，改變巖層的原始狀態，所以有人也把地殼運動稱構造運動。按運動規律來講，地殼運動以水平運動為主，有些升降運動是水平運動派生出來的一種現象。

地殼運動按運動的速度可分為兩類：①長期緩慢的構造運動。例如大陸和海洋的形成，古大陸的分裂和漂移，形成山脈和盆地的造山運動，以及地球自轉速率和地球扁率的長期變化等，它們經歷的時間尺度以百萬年計。另如冰期消失、地面冰塊融化引起的地面升降，也屬以萬年計的緩慢運動。②較快速的運動。這種運動以年或小時為計算單位，如地極的張德勒擺動，能引起地殼的微小變形；日、月引潮力不但造成海水漲落，也使固體地球部分形成固體潮，一晝夜地面最大可有幾十厘米的起伏；較大的地震可引起地球自由振蕩，它既有徑向的振動，也有切向的扭轉振動。

地殼運動的發現歷史

地球表層的大規模移動

傳統地質學最早發現了地球表層的垂直升降運動，證據是在高山上發現海相的沉積巖，并且有海中特有的貝類化石。這表明某些大陸地區的地殼在過去的地質年代中曾經是海洋。地質學中有所謂海進和海退之說，表明局部地殼是有升降變化的。但是傳統地質學否認地球表層曾有過大尺度的水平運動。

20世紀60年代以后總結了一系列的地學研究成果，證明地球表層在地球的歷史中曾經有過大規模的水平位移，各大陸的相對位置曾有過顯著的變化。最主要的證據是：①全球地震帶勾畫出6大板塊的輪廓，證明地球表層的巖石圈不是完整的一塊。②古地磁學的研究表明，由各大陸巖石磁性所得到的古地磁極位置不相重合，而根據各大陸不同地質年代的巖石磁性所繪制的極移曲線，在近代趨向重合于今地磁極位置。③大洋中脊兩側的磁異常條帶，表明海底地殼在不斷從中脊向兩側擴張，各板塊所負載的大陸巖石圈隨之發生水平漂移。

地球表層的垂直運動

由于6大板塊和其他小板塊的互相鑲嵌式拼合，板塊的水平向移動必然在板塊邊界和板塊內部產生次生的豎直向運動：①板塊消減帶上海洋板塊向地幔中以一定傾角下沉；②相鄰的大陸板塊邊緣受消減運動的影響有牽連地下沉，地震時產生回跳；③大陸內部由于橫向的推擠壓力產生地殼的抬升或巖石圈的加厚，地質上產生巖層的褶皺，形成山脈和河谷。

另外，由于地幔物質的上涌在某些地區的巖石圈中可能產生拉伸的張應力，形成張性的裂谷或斷陷盆地。從地殼均衡的方面說，地球表層的豎直向運動從根本上還受著地球重力的制約。

地殼運動的形成

地殼運動使巖層發生彎曲，產生裂縫、斷裂，并留下永久形跡，這樣就形成了地質構造。所謂地質構造就是地殼運動引起的巖層變形和變位的形跡（結果）。地殼運動是形成地質構造的原因，地質構造則是地殼運動的結果。

地殼運動的證明

自地球誕生以來，地殼就在不停運動，既有水平運動，也有垂直運動。地殼運動造就了地表千變萬化的地貌形態，主宰著海陸的變遷。人們可用大地測量的方法證明地殼運動。例如，人們測出格林尼治和華盛頓兩地距離每年縮短0.7米，像這樣發展下去，1億年之后，大西洋就會消失，歐亞大陸就會和美洲大陸相遇。化石也是地殼運動的證據。在喜馬拉雅山的巖層里，找到了許多古海洋生物化石，如三葉蟲、筆石、珊瑚等，說明這里曾經是汪洋大海。文化遺跡也是很好的證據。意大利波舍里城一座古廟的大理石柱離地面4～7米處，有海生貝殼動物蛀蝕的痕跡，可見該廟自建成以后曾一度下沉被海水淹沒，以后又隨陸地上升露出了水面。另外，火山、地震、地貌及古地磁研究等都能提供大量的地殼運動的證據。地殼運動引起的地殼變形變位，常常被保留在地殼巖層中，成為地殼運動的證據。在山區，我們經常可以看到裸露地表的巖層，它們有的是傾斜彎曲的，有的是斷裂錯開的，這些都是地殼運動的"足跡"，稱為地質構造。形成的地貌，稱為構造地貌。

(一)褶皺

當巖層受到地殼運動產生的強大擠壓作用時，便會發生彎曲變形，這叫做褶皺。地殼發生褶皺隆起，常常形成山脈。世界許多高大的山脈，如喜馬拉雅山、阿爾卑斯山、安第斯山等，都是褶皺山脈。它們是由地殼板塊相互碰撞、擠壓，在板塊交界處發生大規模褶皺隆起而形成的。

褶皺有背斜和向斜兩種基本形態。背斜巖層一般向上拱起，向斜巖層一般向下彎曲。在地貌上，背斜常成為山嶺，向斜常成為谷地或盆地。但是，不少褶皺構造的背斜頂部因受張力，容易被侵蝕成谷地，而向斜槽部受到擠壓，巖性堅硬不易被侵蝕，反而成為山嶺。

(二)斷層

地殼運動產生的強大壓力或張力，超過了巖石所能承受的程度，巖體就會破裂。巖體發生破裂，并且沿斷裂面兩側巖塊有明顯的錯動、位移，這叫做斷層。

在地貌上，大的斷層常常形成裂谷或陡崖，如著名的東非大裂谷、我國華山北坡大斷崖等。斷層一側上升的巖塊，常成為塊狀山地或高地，如我國的華山、廬山、泰山；另一側相對下沉的巖塊，則常形成谷地或低地，如我國的渭河平原、汾河谷地。在斷層構造地帶，由于巖石破碎，易受風化侵蝕，常常發育成溝谷、河流。

了解地質構造規律，對于找礦、找水、工程建設等有很大幫助。例如，含石油、天然氣的巖層，背斜是良好的儲油構造；向斜構造盆地，利于儲存地下水，常形成自流盆地。在工程建設方面，如隧道工程通過斷層時必須采取相應的工程加固措施，以免發生崩塌；水庫等大型工程選址，應避開斷層帶，以免誘發斷層活動，產生地震、滑坡、滲漏等不良后果。

地殼運動的學說

（一）收縮說

核心思想：地球最初是熔融體，逐漸冷卻。冷卻是從外表開始的。地殼最先冷卻形成，而后地球內部逐漸冷卻收縮后，體積變小，這時地殼就顯得過大而發生褶皺。（如同干蘋果一樣，外皮皺）。存在問題：按這種理論，地殼上的褶皺分布應是隨機的，但事實上褶皺的分布有一定的規律。尤其是放射性元素的發現，說明地球并非由熱變冷卻。否定了收縮論的觀點。

（二）膨脹說

核心思想：地球曾有很高溫的時期，同時在地殼下部有一個膨脹層，由于膨脹層受熱膨脹，使地殼裂開，解釋了一些深大斷裂、洋脊、裂谷的成因。存在問題：無法解釋大規模擠壓褶皺，逆掩斷層的形成。而且膨脹性應具有宇宙性，其它星球尚無發現。

（三）脈動說

核心思想：由于地球內部冷熱交替，導致地殼周期性的振蕩運動（脈動）受熱隆起，冷卻地區坳陷。存在問題：忽視了水平運動。同時沒有冷、熱交替的證據。

（四）地球自轉速度變化說

李四光提出：地球自轉速度的變化是導致地殼運動的重要原因。核心思想：地質構造可分為走向東西向的緯向構造帶。走向南北向的經向構造帶。當地球自轉加快時，由于離心力作用，地殼物質向赤道集中，相當于受到南北向的擠壓，形成緯（東西向）構造帶。相反地球自轉減慢時，地殼物質從赤道向兩極擴散，形成經向（南北向）構造帶。

（五）地幔對流說

板塊構造理論所暢導的，最早由英國的霍爾姆斯提出。核心思想：地幔物質熱對流，帶動馱在其上的巖石圈水平運動。存在問題：地幔物質能否熱對流？對流的范圍和規模有多大？

簡而言之，這些觀點只分析到了部分情況并沒能分析到全部。以上這些觀點長期共存正說明了一個問題，那就是人類沒有找到真正的造山運動和海底擴張的原因。如果找到了，就不可能有多個相互矛盾的理論共存。

不同地殼運動的產物

地殼無時不在運動，但一般而言地殼運動速度緩慢，不易為人感覺。特別情況下，地殼運動可表現快速而激烈，那就是地震活動，并常常引發山崩、地陷、海嘯。地殼運動按運動方向可分為升降(垂直)運動和水平運動。

升降運動是相鄰地塊或同一地塊不同部分作差異性上升或下降，使得某些地區成為高地或山嶺，另一些地區成為盆地或凹陷。我國喜馬拉雅山上埋藏著大量新生代早期的海洋生物化石，表明在幾千萬年前這里還是一片汪洋大海。深海鉆探發現，印度洋底有白堊紀的煤層，說明1億多年前這里還是大陸邊緣上的沼澤。世界上許多地區近期都表現為升降運動。例如，大不列顛群島、原蘇聯的北冰洋地帶、南美西部沿海地區，以及北美東部哈得遜灣的拉布拉多半島等地區均為上升區。地中海、英吉列海峽、墨西哥灣等為下降地區。我國的青藏高原、云貴高原以上升為主。華北平原、松遼平原等地則以下降為主。

水平運動是指地殼塊體在水平方向上移動，相鄰地塊或相互分離拉開，或相向靠攏擠壓，或呈剪切錯動。在剪切錯動中相鄰地塊既不拉開，也不靠攏。現代水平運動最典型的例子就是美國加里福尼亞的圣安德列斯斷層帶。幾年前，美國使用軌道衛星和激光束新技術來測定斷層兩盤的位移，數據表明，該斷層自中新世以后，水平運動距離已達260千米。

由于地殼運動，使巖石原有的空間位置和形態發生改變(沉積巖、火山巖等巖層在其形成之初，基本上是水平產出的，而且在一定范圍內是連續的)。巖層由水平變為傾斜或彎曲，連續的巖層被斷開或錯動，完整的巖體被破碎等，這種原生的形態和位置的改變，稱為構造變形，變形的產物稱為地質構造。最常見的地質構造為褶皺和斷層。

巖層的彎曲稱為褶皺，褶皺的基本類型是背斜與向斜。背斜在形態上是向上拱的彎曲，中心部分為老地層，兩翼巖層依次漸新。向斜是中部向下彎曲，中心部分為新地層，兩翼巖層依次漸老。褶皺中，背斜與向斜常常是并存相依的。當然，背斜的上拱，向斜的下凹，并不一定與地形的高低一致，背斜可以形成山，也可以是低地；向斜可以是低地，但也可以構成山嶺。

巖石在受力作用后，當應力超過巖石的強度極限時，巖石就要發生破裂，沿破裂面兩側巖塊發生顯著相對位移的斷裂構造稱為斷層。斷層的規模大小不等，大者沿走向延伸可達上千千米，向下可切穿地殼，常由許多斷層組成，稱為斷裂帶。小者位移僅幾厘米。被錯開的兩部分巖石沿之滑動的破裂面叫做斷層面，斷層面可成水平的、傾斜的或直立的，以傾斜的最多。斷層面兩側相對移動的巖塊稱為斷盤。斷層面是傾斜面時，斷層面以上的斷塊叫上盤，斷層面以下的斷塊叫下盤。斷盤沿斷裂面相對錯開的距離叫斷距。上盤相對下降，下盤相對上升的斷層為正斷層；上盤相對而言上升，下盤相對而言下降的斷層為逆斷層；兩盤沿斷層面走向相對水平移動的斷層為平移斷層。

地殼的形成

地殼的形成分成了四步：

一、鈾等放射性元素使地球內部溫度升高（據說地球開始時溫度僅為1000攝氏度），易熔部分化解。

二、鐵鎳等重元素下沉，輕元素開始形成巖漿（即后來的地殼）。

三、開始形成地核與地殼。

四、地核形成后，地球出現分層結構，地幔上邊變成軟流層，地殼冷卻形成。

如果沒有這一階段，就沒有了地殼運動。