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一、基本概念(Basic conception) . x( V1 u& m3 X/ b8 S* j9 Y
1.地球是一层圈体,各层圈之间无休止地作相互运动。
, g! `6 i! S5 J 内外核的差异旋转是地壳运动的内因(发动机);地壳运动是形成地表万象、大千世界的原因,与人类活动关系密切。 2 {0 G5 y8 w4 V; V4 F$ h
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2.地壳时刻在运动,水平岩层的褶皱弯曲与破裂,都是地壳运动产物。 # O8 X" ~0 V7 Q# J) d# A% q
只有急剧的地震才会被人们感觉到;缓慢的、深部的运动只能被大地测量、天文测量记录到。
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3.古地壳运动的证据记录在岩石中,现代地壳运动的证据经常记录在毁坏的建筑物中。
6 I$ `. `3 @* Y7 Q6 k% G$ l 4.地壳运动有垂直运动、水平运动两种方式,形成褶皱、破裂两大种 + W. m* ~# {! F! p: P7 J
类的构造形迹。
6 ?1 r |: ?) T! Y# B4 \ 二、地壳运动的实例(Examples of crustal movenment) ! G- O5 ?3 q& ?$ z5 J. m
地球运动:自转1700km/h;公转17000km/h。 ; n1 A- I' p( e4 w$ O5 u9 j7 {, n8 B
垂直运动:同一地点、不同时间,升降交替;有升必有降。 ( ?) z1 E& i: C
水平运动:同一地点,有时挤压,有时拉伸,有时走滑。可复合。意大利:那不勒斯海的沉降,导致公元前2世纪罗马建筑塞拉比斯神庙毁坏,现仅残留三根12m高的大理石柱。 , I' M8 ?6 ~, c
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1 m5 D8 P- D5 \' l2 | 喜马拉雅山:3Ma上升6000m,在北坡4000m高处发现海洋鱼龙化石。天山:滨海沼泽处形成的煤层,5 Ma以来被抬升到4000m的高处。泰山:1 Ma升高了500m,平均1mm/2a。 5 I: |8 S1 a- L2 Z
天津:1 Ma来下降数十米,使永定河、海河经天津汇入渤海。宁-镇:几多变迁,沧海桑田。
4 u. M# I, h/ J5 q* w* o 1996年,上海宋叔和等用GPS测出太平洋板块以2-3cm/a朝西运动 8 ]6 g u5 W; a# ]9 O' g$ \, D
1988~1992年用GPS测出阿拉伯板块正以2.5cm/a速度朝N-NW 、非洲板块以1.0cm/a速率朝北向欧亚板块运动。两个板块每年1.5cm的差异运动导致了死海(Dead Sea)转换断层的左旋运动。
* J5 S0 b! b/ |, F2 E" {$ q 大量证据表明,水平运动是主导的,垂直运动是次要的、派生的。 2 ]8 q0 W9 s7 m0 Y6 C" o: B
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: u5 P/ r9 `# ] 三、节理(joint) % y2 e5 F6 I7 ^" v0 q6 v {* \0 h
断裂构造定义:岩石中沿不同方向发生的破裂构造。破裂面两侧岩石有明显位移的为断层;无明显位移的为节理。
! u9 B8 N& r& G& i$ p 1.定义:岩块发生破裂,但两侧无明显的位移。节理是应力作用下岩石破裂的原始记录。岩石变形越强烈,节理也越发育;岩石越老,保留的节理也就越多。
2 j( u" O' @2 G, k9 |# T' C0 Q# y 2.节理分类
* f1 ]: v: r- Y& T6 K 成因分类:原生节理、次生节理(构造节理和非构造节理)
% Q" h& w. s, r. d$ d8 f ——原生节理:成岩中形成,如玄武岩冷凝收缩而生成的柱状节理。
3 b& U5 i9 L9 P ?. w ——构造节理(次生节理):内动力形成,张、剪、共轭节理。
9 ~* }" k' Z9 i ——非构造节理:外动力形成,释重节理、塌陷节理。 7 C" D K0 k- g8 m5 G, Z
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0 n3 }; J% J; h# d) m' M 力学性质分类(自然界最常见):
" Z5 A/ l# E8 _3 D7 t ——张节理(tension):垂直张应力方向张裂形成。裂面粗糙,裂缝宽。
4 E; @% W4 R- R# \2 T# O* f0 u ——剪节理(shear):由剪切作用形成。平直光滑,裂缝细小,延伸稳定。 ; ?6 k& L+ |( P( M; x1 g: m
——共轭节理:沿着共轭剪切面的方向会形成两组交叉的剪节理。 + p; d/ x. N) {8 ~8 H
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4 k4 m! l6 ^- F. E4 Q 苏州虎丘千人座K1火山岩中的X剪节理
& c, i' o) c7 Q" M! {7 Z 3.节理的空间位置:走向、倾向、倾角; # \; ]. [% O2 m3 T; f
节理与岩层的关系:斜交、平行、垂直。
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4.共轭节理(conjugated joint):材料力学上称为吕德线
9 v* w: w( e; u2 H (ridle),又称“X”节理;表现为互相切割。
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/ E' e1 @& G6 t1 ^8 m a.平面“X”节理、剖面“X”节理。
8 s T% G# S1 \# R! L" k b.构造力主要是水平方向的作用力,因此早期“X”节理和层面相垂直、晚期“X”节理和地面或水平面相垂直。 ) o, R0 c3 Y6 M5 Q9 `( ]
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