第一节 全球构造地貌
6)平均海平面表示的大地水准面也就是陆地的 终极侵蚀基准面。
1、地球的形状是指大地水准面的形状。 (由地球重力决定) 2、地球的形状接近旋转的椭球体。(由地 球的旋转速度和密度决定) 3、椭球体曲面与大地水准面存在差异。大 地水准面不同程度偏离椭球体。 4、大地水准面偏离椭球体曲面的原因是地 球的物质的差异。 5、大地水准面是陆地的终极侵蚀基准面。
实际上正如马格尼茨基所指出的,上述两个假说正是 地壳真实情况的两种极端场合。现在,一般认为地壳均衡 是既依赖于地壳根部的埋藏深度,也依赖于地壳各区域的 密度不同。 而地壳本身,依靠于静压平衡“浮”在地幔之上。当 地表上的物质发生转移时,也就是说,当高山受到侵蚀, 山峰变低时,“山根”会相应地浮上来一些;而低洼地区 沉积起巨厚的沉积层时,地壳会相应地沉下去一些,进行 一种复杂的均衡调整,并随同产生塑性的、弹塑性的或刚 性的地壳构造形变。这时地幔物质会被沉下去的地壳部分 基础,发生“越流”,补充到上升的大陆“根部”下面。 因此,在地壳的历史时期内,地壳总的来说是是处于 均衡状态,不会在一些地区发生太大的质量亏损,而另一 些地区发生太大的质量增加。
三个基本地貌阶梯情况表
(据茂木昭夫1978)
名 称 地 貌 海 拔(米) 面积 (106K M²) 占全球面 积(%)
上部阶梯 中部阶梯 下部阶梯
山地范围内之 高而平缓的面 大陆台地与海 岸浅滩 深水的大洋底 部
+1000 +1000到 -200 -3000到 -6000
30 136 274
6 27 54
板 块 俯 冲 示 意 图
A
B
C
D
E
三、全球构造地貌特点与成因 (一)特点 将地球表面分为活动带和相对稳定区, 且带、区相间分布。
1、构造活动带(活动构造地貌带) 世界上有三条规模巨大的活动构造地 貌带: 环太平洋大陆边缘带; 地中海-喜马拉雅山脉带; 洋脊裂谷带。
它们的共同特点是:
1、地形起伏大,新生代岩层变形错位显著,岩层 变化显著 2、地震活动频繁 3、大山与岩浆活动强烈
均衡调整的表现有:上升、下降、地震等等。
表述二:
(二)成因 大陆洋底的形态与地壳性质差异,可根据阿 基米德均衡原理来说明。 普拉特(1855年)认为地壳浮在壳下基底上 就像一排密度各不相同的木柱浮在水面上一样, 它们基底的深度是一样的,但由于这些木块的密 度不同,所以露出各面的高度也不一样;因此, 地壳各部分的不同密度正是使它露出的高度参差 不齐的原因,这时地壳的基底都是齐一的。这个 基底的深度一般被称为补偿深度,根据普拉特之 说,在补偿深度以上,各个岩石柱体,只要截面 积相同,则不论其高低如何,他们的质量都是相 同的。
普拉特模式是将地形所增加的质量均匀地取 偿于补偿密度以上的柱体(海面与补偿深度之 间),使柱体的密度相应的减小,因为地形高低 不同,柱体的密度在模的方向上也不同。 艾里模式则是将上面增加的质量取偿于下面 的山根,因为后者的密度比其周围的介质要小。 (山根的作用是借助浮力来抵消高山的质量)。
以上两种模式是地壳真实情况的两种极端场 合。实际情况是地壳下面的均衡面是有起伏的, 同时地壳物质又不是均一的。根据W.A. 赫斯凯恩 的意见,地壳均衡平衡的63%是艾里的深部原 理来完成的,而37%则是由普拉特的密度差来 补偿的。
Tectonic
landforms
构造地貌是主要由岩石圈构造运动造成 的地貌。 构造地貌分全球构造地貌、大地构造地 貌和地质构造地貌三级。 上述三级构造地貌之间存在着内在联系。
第一节 全球构造地貌
一、地球的形状
?
关于地球形状的两个概念:
1)大地水准面的形状 2)旋转的椭球体
1)地球表面是崎岖不平的大陆上有高山,海底下 有深沟,因此地球表面的真实形状是非常不规则 的。为了便于计算,大地测量学中所谓的地球形 状是指由平均海面所定义的一个封闭曲面的形状。 海面在重力作用下是一个等位面,即是说这个面 上的重力位各处都是相等的。把这个等位面延伸 通过陆地(它与地面不重合,但位置相差不多), 就形成了一个封闭的曲面,称做大地水准面。 地球的形状就是大地水准面的形状。
二、大陆与洋底 (一)特征(指形态特征和地壳结构特征) 1、形态特征
(1)洋底(包括大陆边缘)的面积占有明显的优势,占全球 总面积的70.8%,陆地面积占全球总面积的29.2%。
29.2
(2)大陆与洋底之间为一过度区--大陆边缘。 (3)地球总面积的80%为三个基本地形阶梯,其 余的20%的地面是陡坡地形,亦即高山,水下 大陆坡与深水大洋盆地。
总
计
442
87
2、地壳结构特征:
(1)洋底地壳(洋壳):厚度一般为5-10千 米。玄武岩质。表面覆盖着薄层的深海沉积物, 一般只有几百米,很少超过千米。 (2)大陆地壳(陆壳):平原地区厚35千米左 右,大型山脉区厚达60-70千米。陆壳基础 是花岗岩质的,近地表为沉积岩、变质岩和大山 岩。 (3)大陆边缘地壳:厚度一般不足30千米。是 过度性质,大部分接近陆壳。
三大凹陷区: 1、印度洋半岛以南海面
2、加勒比海地区 3、加利福尼亚以西海面
分别凹进112.64和56米。这些凹陷区直径都 在3000-5000米之间。 隆起区和凹陷区的存在使大西洋面发生倾斜, 因而成为一个复杂的面。
5)大地水准面偏离椭球面的原因,是地球各部 分的物质质量存在着差异,而大地水准面微微起 伏特征,可能是地幔内部物质差异的表现,或是 地球内部对流运动导致密度差异的表现。
2)如果地球是一个均匀的流体,则在自转时为了 保持平衡,它的形状应是一个旋转椭球体。然而, 地球实际上并不是均匀的,也未必全部都熔融过。 尽管如此,300多亿年的时椭球体相差 不多。
地球椭球体的扁率为1:298.25 (e=a-b/a)
3)虽然椭球体比较真实的反映了地球的形状,但 是椭球体曲面与大地水准面仍然有一些微小的差 异。大地水准面以海平面为基准,在大陆部分, 它因重力减小而上升,在海洋部分又因重力增大 而下降。所以大地水准面实际上是一个不规则的 起伏表面。在南北半球,大地水准面不同程度的 偏离椭球体,但以两极的偏离幅度最大。
这两种理论都采用了地壳以下物质可 以自由流动的概念,并且认为地壳之停留 在基底的物质之上,是由于静压平衡的关 系。
地球均衡概念是怎样的呢?
均衡面不是一 个平面 地壳各部分密 度不一致
现代从地球物理学的探测知道,地壳“根部” 的埋藏情况大致和艾里的设想相同,由地震反射 测量查明的莫霍界面(地壳下界)在大陆上,特 别是在山区,是位于较深的地方,而在大洋底下 则位于较浅处。但另一方面,重力测量和地震波 折射测量也证明了地壳各部分的密度是不一致的, 大陆隆起区域密度较小(硅铝层δ =1.8-2.7), 洋 底洼陷部分地壳密度较大(硅镁层δ =2.9), 大 体上相似与普拉特假说推论的情况。
艾里(1855年)则认为地壳浮在壳下基底上, 就像冰块浮在水面上是一样的,在水面上隆得越 高的冰块,它沉没在水面以下部分也越长,符合 阿基米德定律;也就是说,大陆隆得越高的部分 (山区),它埋在壳下基底中的“山根”也越深。 随着地表物质的转移,例如,山区受到侵蚀, 高度减少了,而低洼的地区受到沉积物的填充, 地壳层厚度逐渐增大等等,地壳“根部”的埋藏 深度也要发生改变。正如浮在水上的冰块逐渐溶 解时,不仅露出水面的部分高度减少,而且沉没 在水中的部分逐渐缩短。
大陆型与大洋型地壳厚度比较表
地壳均衡示意图
地壳均衡论是建立在地球静态应力基础上的 质量均衡理论。事实上,地球各部分的物质经常 处于运动之中,地表的侵蚀、搬运、堆积作用, 以及地表覆冰、覆水的变化都是地表物质质量转 移现象;地下岩浆活动和地幔对流也引起质量转 移,这些也都破坏着地壳的静态均衡,成为均衡 异常和均衡调整运动的原因。
上部阶梯 80%三个基本地形阶梯 中部阶梯 下部阶梯 高 山 20% 陡坡地形 水下大陆坡 深水大洋盆地
地球表面
三个基本地形阶梯:
上部阶梯:是山地范围内之高而平缓的面,海拔+ 10000公尺,面积为3千万平方千米,为全 球面积的6%。 中部阶梯:是大陆台地与海岸浅滩,海拔+100 00公尺到-200公尺之间,面积为9500 万平方千米,为全球面积的19%。 下部阶梯:是深水的大洋底部,海拔从-2430 公尺到-5750公尺之间,面积为2亿3千4 万平方千米,为全球面积的55.7%。
2、相对稳定区
位于活动构造地貌带之间。例如,深海平原, 大陆上古老地质构成的高原和平原。
它们的共同特点是:
地形起伏较缓 新生岩层形变错位不强 新生代大山岩浆活动很少,地震活动弱
(二)成因
上述两大类地貌,其成因可用板块构造学说 说明。 1、活动构造地貌属于版块边界地貌,其形成与 版块边界活动有关。其中,环太平洋大陆边缘带 和地中海-喜马拉雅山脉带是版块汇集的结果, 洋脊裂谷带是版块分离所致。 2、相对稳定区属版块内部地貌。
世界各大洲平均海拔高度表
世界各大洋的面积及深度
表述一:据傅承义
(二)成因
大陆洋底的形态与地壳性质差异,可根据阿 基米德均衡原理来说明。 美国的普拉特(J.H.Pratt.1855)提出 一个假设,认为山脉是由于地下物质从某个深度 (补偿深度)起向上膨胀而形成的,山脉越高, 密度越小,但是补偿深度以上的同截面的岩石拄 状体的总质量不变。
同年,法国的艾里(C.B.Airy) 又提出另一 个假设。他认为山脉是较轻的岩石巨块浮在较重 的介质之上,仿佛冰川浮在水面上一样,山越高, 它的下部伸入介质中的深度也越大,也就是说, 山是有山根的。
上述两种模式都出于这样一个概念:从地下 某一深度起,相同的面积(面积要足够大)所承 载的质量趋于相等,这个概念叫做地壳均衡。根 据这个概念,地面上大面积的质量增减必然在地 下有所补偿。
大地水准面偏离椭球面
4)长期以来,人们把大洋表面看作是一个平缓 的稳定的旋转椭球面。人造卫星提供的信息使人 们获得关于对大地水准面的崭新认识。其实,地 球洋面上至少有三个较大的隆起区和凹陷区。