大地构造学基础理论提要（1）
胡经国
第0章绪论
一、大地构造学
大地构造学（Geotectonics）是地质学的重要分支学科之一，是研究大陆、大洋或某一大尺度区域地壳或岩石圈的组成、结构、动力学和演化历史的一门学科。其目的是为了了解海洋、大陆、山脉及盆地的成因和发展过程，认识地壳和岩石圈的演化规律。在地球科学的分支学科中，它是明显具有上层建筑性质和导向性质的地球科学分支学科。
1、隆起说
隆起说的主要论点是：地球深部岩浆上升侵入到山体的中央部分，使岩层从中央向边缘倾斜并挤压成褶皱和断裂。它的出发点是：垂直运动是基本的，水平运动是派生的。后来，由于它不能解释褶皱带的特点和褶皱并非由岩浆侵入造成等缺陷而被摒弃。
2、收缩说
收缩学是认为地球由于冷却收缩而引起地壳侧向水平挤压的假说，是在1852年由法国的博蒙特（EliedeBeaumont，1798-1874）提出的。后来休斯（Suess，E.，1831-1914）在收缩说中加进了关于地壳可分成刚性地段和柔性地段的概念，认为地壳结构是不均一的，在地球普遍压缩过程中，刚性地段揉挤和压缩柔性地段形成褶皱山系。
3、地槽学说
地槽学说是在收缩说的基础上，由美国的霍尔（HalI，J.，1811-1898）和丹纳（Dana，J.D.，1813-1895）创立的地槽理论。它认为，地槽是地壳上的巨大坳陷，是在水平挤压力影响下产生的；坳陷被沉积物补偿充填，而以后的挤压力则把这些沉积物挤压成褶皱。
二、大地构造学的特点
1、大尺度
研究对象的规模庞大，而且不均一。
2、大科学跨度
涉及学科多（地球物理、地球化学、地外事件等），涉及资料量大，综合性强。
3、大思维
从地球面貌、全球见识、全球观、地球系统观、地球科学观以及地球系统与地外系统相结合等的高度和广度研究和发展大地构造学。
三、大地构造学的研究内容
主要是：壳－幔结构及其动力学机制；岩石圈的变形、变位；岩石圈的演化；造山带和各种地质体的形成背景等。
四、研究方法的综合性和多样性
1、地质学（Geology）
主要通过地质手段研究壳－幔深部的地质现象和作用及其发展规律。
2、地球物理学（Geophysics）
主要根据地震、重力、地磁和地热等地球物理资料研究壳－幔内部结构。
3、地球化学（Geochemical）
主要研究壳－幔物质成分、地球内部物质交换等地质作用。
五、大地构造学的研究意义
建立科学的地球观：全球观，运动观，空间观，时间观；
建立地球科学逻辑思维方法；
指导其他学科的研究和发展；
为人类提供可靠的矿产资源；
防治、减轻自然灾害（特别是地质灾害）；等。
第1章地球的层圈结构
一、地球层圈的划分
地球由地核、地幔和地壳组成。
1、地壳
地壳（EarthCrust或Crust）是指莫霍面以上由固体岩石组成的地球最外部圈层。地壳平均厚度为18千米。其中，大洋地壳（洋壳）平均厚度为7千米，而且厚度均匀；大陆地壳（陆壳）厚度为20～80千米左右，平均厚度为33千米。
⑴、地壳的基本特征
①、厚度
平均33千米，陆壳最厚达80千米（青藏），洋壳平均厚度7千米。
②、组成
陆壳由三大岩类（沉积岩、岩浆岩和变质岩）组成；洋壳主要由玄武岩组成。地壳物质密度为2.6～2.9，其矿物成分主要由硅酸盐矿物组成。
③、构造
陆壳构造复杂（存在褶皱和断裂）；洋壳构造简单（无褶皱、有断裂）。
④、年龄
陆壳年龄老，最老44～45亿年；洋壳年龄新，最老2亿年。
传统认为，陆壳中部较普遍存在一个次一级界面（称为康拉德面，深10～15千米），据此将地壳分为上、下地壳。上地壳平均厚度15千米，为硅铝层（Si-Al层）或花岗质壳；下地壳平均厚度18千米，为硅镁层（Si-Mg层）或玄武质壳。
⑵、洋壳
目前，根据大洋钻探资料，洋壳一般分三层：
沉积层：地震纵波波速Vp≈2.2km/s
玄武岩层：地震纵波波速Vp≈5.2km/s
辉绿岩、辉长岩组成的席状岩墙杂岩：地震纵波波速Vp≈6.7km/s
洋壳平均厚度为7千米；在洋中脊、洋岛，洋壳厚度相对较大，为15～20千米。
2、两种意义上的莫霍面
⑴、岩石学莫霍面
辉长岩与橄榄岩之间的界面，或者是角闪岩、中性高压变粒岩与橄榄岩、榴辉岩之间的界面。
但是，存在化学不连续面与相转换面之争。
⑵、地震莫霍面（壳－幔之间的地震波速不连续面）
正常地壳P波波速≤7km/s；地壳之下P波波速为8.0±0.2km/s；其间的过渡带（地震莫霍面）P波波速为6.8～7.8km/s。
岩石学莫霍面与地震波速莫霍面两者可能不一致。
3、地幔
地幔（EarthMantle或Mantle）是指莫霍面之下，古登堡面之上的圈层，厚约2870千米。
根据地幔上部和下部物质成分、温度和压力的差异性，以及670千米深处地震波速的间断面，以此面为界将地幔分为：上地幔和下地幔。
4、地核
古登堡面以下至地心的地球核部称为地核（EarthCore或Core），为一个半径为3480千米的球体。
5、岩石圈
地壳与上地幔的顶部（盖层）由固态岩石组成的圈层，称为岩石圈（Lithosphere）。
岩石圈平均厚度约为80千米。大洋岩石圈厚度为30～90千米；大陆岩石圈厚度为60～150千米。
⑴、大洋岩石圈的成分结构
大洋岩石圈的成分结构自上而下为：
①、远洋深水沉积；
②、基性枕状熔岩，为大洋拉斑玄武；
③、辉绿岩墙或岩床，底部为席状岩墙群；
④、铁镁质深成杂岩，辉长岩、角闪岩；
⑤、橄榄岩（大洋岩石圈地幔）。
⑵、岩石圈的化学结构
大陆地壳：复杂的成分结构。
地幔岩石圈：是橄榄石、辉石和石榴石的某种组合。
壳－幔的化学过程：主要通过以下几个方面研究：玄武质岩石的信息；花岗质岩石的信息；捕虏体与捕虏晶的研究：岩石探针；流体包裹体的研究。
⑶、关于岩石圈结构的新认识
①、岩石圈的纵向和横向不均一性
A、岩石圈存在垂向的分层性
构造证据：不同规模、不同层次的层间滑动断裂，如变质岩区普遍存在的顺层韧性剪切带（一定层次）、固态流变构造、大型伸展剥离断层和逆冲推覆构造。
B、岩石圈存在横向的不均一性
不规则的多边形结构（陆块构造）；多级次的强变形带围绕弱变形域而构成的网结状构造。
②、岩石圈纵向和横向不均一性的发现其意义
A、大陆构造是极为复杂的，其成因机制也是复杂的——提出了大陆动力学的研究方向。
B、对经典板块构造理论提出了质疑。
6、软流圈
软流圈（Asthenosphere），是指岩石圈以下、位于上地幔上部的圈层，在地下60～250公里之间。地震波波速在这里明显下降，软流圈一个地震波低速带。据推测，软流圈温度约为1300℃左右，压力达3万个大气压，已接近岩石的熔点。因此，形成了超铁镁物质的塑性体，在压力长期作用下，以半粘性状态缓慢流动，故称软流圈。板块构造理论的地幔对流运动，就是在软流圈中进行的。岩石圈板块就是在软流圈之上漂移的。
在软流圈，地震波波速下降0.2～0.3km/s。其中，横波（S波）波速由4.6～4.7km/s下降到4.3～4.4km/s；纵波（P波）波速由8.0～8.2下降到7.7～7.8km/s。
在大陆区软流圈位于100～220千米深处，厚度约为100～150千米；在大洋区软流圈位于50～400千米深处，厚度约为350千米。
软流圈的低速、低阻和低Q值（Q为品质因素），其原因倾向于认为是由于角闪石、斜长石和透辉石等低熔点矿物的存在，在软流圈的高温高压条件下导致局部熔融而造成的。
2018年2月19日撰写于重庆
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