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一、基本概念(Basic conception) 0 ?3 x0 u# m1 ^$ M* E
1.地球是一层圈体,各层圈之间无休止地作相互运动。
% E' U" G- t& e3 Q; E. U: R 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。 4 ^, S4 { j& V
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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。 8 M$ k$ @! o% g
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。 " T5 }9 A1 W4 g/ Q
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 d- c3 ]2 O) | j0 k
类的构造形迹。
' Y: W4 f9 o* Y9 \. v) q1 v 二、地壳运动的实例(Examples of crustal movenment)
' @# S" U* Z' } }9 u% {. }1 M* W 地球运动:自转1700km/h;公转17000km/h。
3 C1 g5 ]+ t4 i1 u 垂直运动:同一地点、不同时间,升降交替;有升必有降。
& N. {0 K- ?1 n3 T1 F& I! }4 t 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。 1 P! G/ T: r) u
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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。 * W/ }5 @1 j7 a- s
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。
, D5 T7 H) M* a" q 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 7 |/ c( A) I- n, O) I; m! U& v! C
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。 7 g8 L5 I+ Z. p/ d! \
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 b% R I! n; ~( l) [; R
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7 T' X, i; }8 y5 W2 `- D8 J 三、节理(joint)
4 ]. O+ s2 w% ~) T' e- C+ r 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。 + x- ~0 |* F5 {% \
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。 ! [8 p7 @, k& O8 w s
2.节理分类
# b: I% l& v: t+ L- u 成因分类:原生节理、次生节理(构造节理和非构造节理)
$ ]% Y& P0 F( I ——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。
' _2 V7 @: ~+ z$ Q5 G. w ——构造节理(次生节理):内动力形成,张、剪、共轭节理。
& p8 W. G) f+ h v+ Z& b ——非构造节理:外动力形成,释重节理、塌陷节理。
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- u6 P5 u- K) h! | 力学性质分类(自然界最常见): 8 i4 z& W$ Y: D( ]8 t M
——张节理(tension):垂直张应力方向张裂形成。裂面粗糙,裂缝宽。 + U) ~2 @+ @% y2 m. n& {4 B
——剪节理(shear):由剪切作用形成。平直光滑,裂缝细小,延伸稳定。 4 V+ l _4 g9 T% w) x" @5 W
——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。 $ Y" x$ N- I: w+ _9 F% @% h
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5 a/ D' x# J# G 苏州虎丘千人座K1火山岩中的X剪节理 3 u7 B/ I: ] F' z9 |( |
3.节理的空间位置:走向、倾向、倾角;
5 x5 T6 u/ J5 n/ `, n7 X: F 节理与岩层的关系:斜交、平行、垂直。
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+ Y! z' n( E- T# Y8 u, x6 v+ ^/ z6 Y 4.共轭节理(conjugated joint):材料力学上称为吕德线 1 E* I* T3 M: Z" A- g
(ridle),又称“X”节理;表现为互相切割。 2 Q c/ T/ @# ?2 F; L9 U
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' P" @# j6 H( A a.平面“X”节理、剖面“X”节理。
2 C8 G6 |9 w0 h) t! B0 {: { 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。
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