大地构造学说概观
第1章 地壳运动的驱动力
自从人类发现地壳运动现象以来，就力图解释他的原因，寻找它的驱动力，后来就成了大地构造学的基本理论问题之一。多年来，国内外学者对地壳运动的驱动力，提出了许多假说。概括起来，可以归纳为固定论和活动论两大类。[1]
1.1 固定论
所谓固定论，包括收缩说、膨胀说、脉动说、均衡说、深层分异说，他们都主张地壳是以升降运动为主导的。大陆和大洋自从形成以来，在轮廓上和相对位置上，基本上都是固定不变的。海、陆的变迁，是由于地壳升降运动造成的。大洋壳和大陆壳，不会在水平方向上发生大规模的移动。
1.2 活动论
所谓活动论，包括地幔对流说、热点-地幔柱说、大陆漂移说、海底扩张说、大陆车阀说，他们都主张地壳运动是以水平运动为主导的。大陆和大洋，在轮廓上和相对位置上不是一成不变的，都曾经发生过大规模水平方向的变化。这种变化，是由于大洋壳和大陆桥在水平方向上发生大规模水平移动产生的。
1.3 对大地构造学说的影响
对地球起源、地球内部圈层构造的成因、地壳运动的方向性和驱动力，虽然众说纷纭，但不外乎存在两类观点，贯穿着两条思路，形成两套学术思想体系。一套体系认为：地球是从太阳里分出来的，是由热变冷，地球内部圈层构造是逐渐凝聚而成的，主张地壳运动以升降运动为主导，坚持固定论。另一套体系认为：地球和太阳是同时油性及物质形成的，是由冷变热，地球内部圈层构造是后来分异而成的，主张地壳运动以水平运动为主导，坚持活动论。
在这两套学术思想体系的指导下，产生了大地构造学上的两大学派。一个学派坚持固定论，以传统的地槽-地台学说为代表；另一个学派坚持活动论，自20世纪60年代以来，以板块构造学说为其代表。长期以来，两大学派论战非
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常剧烈。自从板块构造学说问世以来，明显的趋势是固定论逐渐向活动论靠拢。原来持地槽-地台学说观点的许多学者，纷纷将其与板块构造学说结合，用板块构造学说理论解释地槽-地台学说解释不了的问题，促进了地槽-地台学说进一步向前发展。
有关各个大地构造学拍的基本观点和内容，包括地槽-地台学说、地质力学、板块构造学说、多旋回构造学说、断裂体系与断块大地构造学说、地洼学说、地壳的波浪状向前构造学说等，将在下章分别予以介绍。
第2章 国内外主要学说
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地槽-地台学说
地槽-地台学说，简称槽台学说。它主要是在用地质学方法研究大陆地壳的基础上形成的。它把大陆地壳划分为地槽和地台这两种性质不同的构造单元，地槽是地壳上构造极不稳定的地区，地台是地壳上相对稳定的地区。草台学说，就是研究地槽和地台的特征及其发生、发展历史，以及在地壳演变中两者间的相互关系。该学说是于19世纪中叶首先在北美和西欧建立起来的，后来才陆续传播到苏联、中国和其他国家，并有了进一步发展。 2.1.1 地槽的概念
1859年，美国地质学家霍尔（J.Hall,1811~1898）在对美国东部阿巴拉契亚山的研究中，发现这个山脉的沉积岩层厚度很大，最厚处超过1万米，相当北美中部地区的10倍多。因而，他得到结论，认为阿巴拉契亚山区在接受巨厚沉积时，是地壳上的一个巨大的拗陷带。并认为，拗陷带是由于沉积物的不断加厚，在沉积物的重力作用下形成的。霍尔提出的概念，最早把山脉和沉降地带紧密地联系了起来，沉降地带是山脉的前身，最后由于沉降地带的岩层发生褶皱而形成现在所见到的山脉。
1883年，美国地质学家丹纳（J.D.Dana,1813~1895）把这种拗陷带称为地向斜（或地槽），把相邻的隆起区称为地背斜。他认为，地向斜的向下弯曲和地背斜的向上拱曲相互补偿，是由于地球冷却不均匀收缩产生的侧向水平压力形成的。他还认为，地槽位于大陆边缘，在哪里地壳一边下降一边接受沉积，随后便发生沉积物的褶皱、变质及岩浆活动。
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图1 地槽发展阶段示意图 （据E.B.桑采儿，略修改）
20世纪初，地槽的研究中心由北美移到欧洲。法国的地质学家奥格（E.Haug,1861~1927）等人在研究了欧洲与非洲大陆之间的阿尔卑斯山区之后，于1900年明确提出，不是所有山脉都有巨厚的浅海沉积，有的只发育有厚度不大的深海或远海沉积。他们认为，地槽是位于两个大陆之间的一个狭长的深海槽地，有的地槽是位于大陆的边缘。 2.1.2 地台的概念
地台这个术语，最早是由奥地利地质学家休斯（E.Suess）于1885年在他所著的《地球的面貌》中提出来的。他认为地台是地壳上稳定的，自形成以后不再遭受褶皱变动的地区。这种地区的岩层产状十分平缓，地貌十分平坦。另外，俄国学者卡尔宾斯基曾于1883、1887、1894年在研究俄罗斯平原地质构造过程中，最后也明确提出了地台的概念，并指出它存在着上、下两个构造层。按照一般的理解，地台是地壳上相对稳定的地区，具有明显的双层结构。
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地台是由地槽演化而来的。地槽由于回返褶皱作用而失去了活动性，转化为相对稳定的地台。由于地槽褶皱时期的不同，因而地台的形成时间也有差别。苏联学者沙茨基1947年根据地台基底形成的时代，吧地台划分为古地台和年轻地台。古地台就是通常所称的地台或含义更为广泛的克拉通（craton），基底形成于古生代以前，由前古生代组成，古街程度比较高，在整个古生代保持稳定状态。年轻地台又称为新地台，基底形成于古生代以来，固结程度较低。
沉积盖层 不整合面 褶皱基底
图2 地台结构示意图
2.2 地质力学
2.2.1 地质力学解释
地质力学，是运用力学原理，研究地壳构造和地壳运动规律，探求各个区域的地壳发生运动的原因，从而解决生产实际中的问题。它是地质学领域内的新兴的边缘学科之一。
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地质力学是由我国著名地质学家李四光提出。他在20世纪20年代提出《大陆车阀》学说，同时开展了运用力学原理研究地壳构造的工作。1940年，他在《地质力学基础和方法》一书中，提出了有关地质力学的理论和研究方法。1962年，他又著了《地质力学概论》，是地质力学的理论和工作方法更为完整和系统化。
构造体系概念的建立，是地质力学的核心。它是在经过长期观察和研究了构造星际
图3 著名地质学家 李四光
之间的内在联系、空间分布规律，以及在大量湿湿的基础上概括出来的理性认知。李四
光给构造体系下的定义是：“构造体系是许多不同形态、不同性质、不同级别和不同序次，但具有成生联系的各项构造要素所组成的构造带，以及他们之间所夹的岩块或地块组合而成的总体。” 2.2.2 地质力学的基本观点
1. 地壳上的地质构造现象，都是地壳运动的结果；研究地壳运动，必须研究其所产生的地质构造现象——“构造形迹”。
构造形迹——在野外见到的岩层褶皱、劈理、片理、节理、断层以及沉积岩的层理、岩浆岩的流线、流面地质构造。
其规模可以很大，如岩块、地块、大型隆起和拗陷、断裂带，横跨可为几km~几百km；规模也可很小，小到用显微镜才能观察到，如各种隐裂隙、乃至晶格错位等。
2. 地质构造形迹虽然错综复杂，千变万化，但不是孤立存在的，而是互相联系、互相制约，每项构造形迹都有和它相伴生的有成因联系的一群构造形迹。
构造带——具有成生联系的构造形迹群一带状聚集。
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构造体系——不同力学性质、不同形态、不同序次和不同等级，但有成生联系的各项构造形迹所组成的构造带，以及它们之间所夹的岩块或地块组合的总体。
3. 地质力学用力学的观点探讨地壳运动的起源和力的来源。
2.3 大陆漂移说
大陆漂移观点是1910-1912年间由魏格纳(A.L.Wegener,1912)等提出。 2.3.1 大陆漂移说的主要观点
大陆系由较轻的刚性硅铝质组成，它漂浮在较重的粘性硅镁质之上。
全世界大陆在古生代石炭纪以后联结成一体，名为泛大陆。围绕泛大陆的广阔海洋，称为泛大洋。
在潮汐力和地球自转离心力的作用下，自中生代开始向赤道和向西漂移。泛大陆逐
图4 魏格纳
渐破裂、分离、漂移，形成现代海陆分布的基本格局。
各大陆在向赤道和向西漂移的过程中，前缘受挤压并褶皱形成山脉，如科迪勒拉山脉和安第斯山脉。后缘由于硅镁层的粘结、拖曳作用而脱落下来形成岛弧、岛屿，如亚洲大陆东缘的岛弧群、小岛。
2.3.2 大陆漂移的证据
综合人们先后提出来的证据，大致可以分为以下几个方面：
1. 大陆海岸线的拼接 2. 底层和构造的相似性 3. 古气候分带的反常现象 4. 化石和生物种属的相似性 5. 古地磁研究的新成就
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图5 大陆的拼合
6. 海地扩张现象的发现
2.4 海地扩张学说
海底扩张学说，是在1960—1962年，由美国地质学家赫斯（H.H.Hess）和海洋科学家迪茨（R.S.Deitz）提出的，比较详细的阐述了大样地壳的新生和消亡现象及其证据。1969年，加拿大的威尔逊（I.T.Wilson）提出拔打样的产生到消亡共分为六个阶段，建立了大洋发展的威尔逊旋回。[1] 2.4.1 海底扩张说的主要观点
密度较小的大洋壳浮在密度较大的地幔软流圈之上；因地幔温度不均一，地幔或软流圈中引起物质的对流，形成若干环流；
在两个向上环流的地方，大洋壳拉张，形成大洋中脊和中央裂谷。岩浆不断在此涌出，冷凝后形成新的洋壳。
所以大洋中脊又叫生长脊，温度和热流值都较高；
新洋壳不断生长，随着地幔环流不断向两侧推开，如传送带一样不断向两侧扩张。
因此，地磁异常条带在大洋中脊两旁有规律的排列以及洋壳年龄离洋脊越远越老；大洋中脊两侧向外扩张速度（半速度）大约为每年1—2cm，有的可达3—8cm。
大洋壳与大陆壳相遇处，因洋壳密度较大，位置较低，俯冲到大陆壳下，形成海沟或贝尼奥夫带。
倾斜插入陆壳下的洋壳，由于远离中脊，温度已经变冷，同时沉积物中的水分也被带入深部，形成海沟低热流值带；
地热和摩擦的作用，在约深150—200km处，大洋壳局部或全部熔融，形成岩浆。岩浆及挥发成分的强大内压使其上侵，并携带大量热能上升。
因此海沟向陆一侧一定距离处形成高热流值；岩浆喷出地表形成火山和岛弧；火山喷出的岩浆，因混入了硅铝层（大陆壳重熔物质）的成分，属于中性的安山岩质（在环太平洋区安山岩出露的界线，称为安山岩线）。
大洋壳俯冲带，因其下部逐渐熔化、混合而消亡，故贝尼奥夫带又称为大洋壳消亡带。
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海底扩张说对于许多海底地形、地质和地球物理特征，都能作出很好的解释。
特别是它提出一种崭新的思想，即大洋壳不是固定的和永恒不变的，而是经历着“新陈代谢”的过程。
地表总面积基本上是一个常数，既然有一部分洋壳不断新生和扩张，那就必然有一部分洋壳逐渐消亡。这一过程大约需2亿年。这就是在洋底未发现年龄比这更老的岩石的缘故。 2.4.2 威尔逊旋回
威尔逊（J.T.Wilson）对海洋和裂谷的发展研究后认为：
洋壳分裂、地幔物质涌出、新洋壳的生长不仅在海洋出现，大陆上同样可以现象。海洋的发展可以看成裂谷的发展过程。
海洋开始形成到封闭经历下列过程：大陆裂谷→红海型海洋→大西洋型海洋→太平洋型海洋→地中海型海洋→地缝合线。[2]
表1 大洋盆地的发展演化阶段
这一过程被称为大洋发展旋回或威尔逊旋回。
2.5 板块构造学说
2.5.1 学说背景
1912年，魏格纳提出大陆漂移。此后论战持续了近40年。
50年代，海底调查和古地磁研究的突破性进展，激发了人们的兴趣；1962年，地质诗人赫斯提出了海底扩张的假说。
1967和1968年剑桥大学的麦肯齐（D.P.Mckenzin）和派克（R.L.Parker），普林斯顿大学的摩根（W.J.Morgan）和拉蒙特观测所的勒皮松（X.Lepichon）
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发表了几篇合写的文章，从不同的观点论证了“新全球构造学”。根据这一批论文，板块构造学说意义明确地形成了。
板块构造以恢弘的气势建立新的全球说，用和谐的框架将大量的杂散的专门发现协调组织成一个完整的体系，几乎包含了地球科学的各学科领域：岩石学、矿床学、大地构造、海底资源。[1] 2.5.2 板块构造的基本思想
地球表层的硬壳——岩石圈（或称构造圈），相对于软流圈来说是刚性的，其下面是粘滞性很低的软流圈。
岩石圈具侧向不均一性，被许多活动带如大洋中脊、海沟、转换断层、地缝合线、大陆裂谷等分割成大大小小的块体，这些块体就是所说的板块。
整个岩石圈为由若干刚性板块拼合起来的圈层，板块内部是稳定的，而板块的边缘和接缝地带则是地球表面的活动带，有强烈的构造运动、沉积作用、深成作用、岩浆活动、火山活动、变质作用、地震活动，又是极有利的成矿地带。
岩石圈板块的是围绕着一个旋转扩张轴在活动，并且以水平运动占主导地位，可以发生几千千米的大规模的水平位移；在漂移过程中，板块或拉张裂开，或碰撞压缩焊结，或平移相错。这些不同的相互运动方式和相应产生的各种活动带，控制着全球岩石圈运动和演化的基本格局。
2.6 多旋回构造说
黄汲清1945年指出：地槽的发展不是单旋回的，而是多旋回的。一个褶皱带的形成，要经历许多发展阶段，即前期旋回、主旋回及后期旋回。每个旋回都犹如一次槽台演变，出现各种岩浆活动，沉积建造、构造运动、变质作用和成矿规律等也都是多旋回的。
70年代后，黄又把多旋回构造与板块说结合，认为板块运动也是多旋回发展的。这些旋回不是简单重复，是螺旋式的上升发展。
2.7 断裂体系与断块大地构造学说
断裂体系与断块大地构造学说简称为断块学说，是我国地质学家张文佑于20世纪50年代末创立的。他在继承和批判了槽台学说的基础上，引进了李四光的地质力学观点，后来又经不断的补充，日趋晚上，独成一派学说。到60年
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代末，板块构造学说问世以后，他又引入了板块构造学说中的一些理论，主张应与板块构造学说相结合。于1984年正式出版了《断块构造导论》，对自己的学说进行了全面的总结。
该学说认为：岩石圈形变的力学机制，一般是从褶皱到断裂，但一旦产生了断裂并发育到一定程度，这些断裂就会对以后的建造发育和构造形变起着控制作用。断裂的发生形成断块。盖层的沉积盆地边界、沉积沟渎、建造类型、研祥分布，以及以后的褶皱方式和强度、基底力学性质有密切的关系。反过来，盖层的构造性变又可进一步改造基底。在基地比较刚硬或盖层构造变形不强烈的地区，是基底发生碎化；在基底比较柔软或盖层构造变形强烈的地区，是基底软化和被卷入盖层褶皱构造。
2.8 地洼学说
陈国达认为：稳定的地台区可以又变得活动起来，称之为地台活化，或地台回春；而“活化地台”，不属于地台的范畴，而应属地槽性质，叫“再生地槽”。这时其既不属于地台，也不属于地槽，而是一种新型活动区——“地洼区”，是大陆壳演化的第三个构造单元。
地洼区的特征：地壳运动强烈，区内有短带状隆起——“地穹”，各隆起间，相对下陷形成短带状盆地——“地洼”。地洼中充填了地洼沉积，因此地洼具有三层结构，即地台基底、盖层和最上面的地洼沉积层。
2.9 地壳的波浪状镶嵌构造学说
地壳的波浪状镶嵌构造学说简称为“镶嵌”说，是我国地质学教授张伯生，于50年代末、60年代初提出来的。后来，又经过不断补充和发展，于1980年正式出版了“中国地壳的波浪状镶嵌构造”一书，形成了一个比较完整的大地构造理论体系。
“镶嵌”说认为：地壳中有不同系统、不同规模的构造带、断裂带、断裂、节理等，把地壳分割成大大、小小的许多地块，然后又把它们粘结起来形成镶嵌构造。它们在分布上是有规律的，一级套一级，积极向涛，成排成行的排列着。[2]
相邻两个地块，以两者之间的构造带为支点带，进行波浪式的摆动，形成地壳的波浪运动或者说是天平式的运动，故称为波浪状镶嵌构造。
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第3章 对大地构造学说看法
在这些学说中，本人比较支持板块构造说。
今天看来，地槽地台说的局限性是显而易见的。概括地说，他的基本出发点是固定论，即认为地壳和地幔密切相关，岩石圈地壳相对于地幔不可能发生任何大规模的水平位移，它没有使地质科学摆脱描述为主的状态。地槽地台说主要的不足包括：1对海洋构造无能为力；2强地壳化为地槽和地台两种基本构造单元不足以概括全球地壳的构造类型；3用槽台转为模式解释地壳构造的发展演化不能解释各地质时期动力环境的多样性；4分析地壳运动时，多数学者只注重垂直运动而忽视了水平运动，学术思想体系基本属于海陆固定论；5各级构造名称繁杂，使地槽的概念陷于混乱。[3]
板块构造说对地槽和地台的生成、发展等理论问题能进行合理的解释：1地台，巨大的大陆型地壳，构成大陆板块的核心；2地槽，可与大洋盆地相联系，因为在地槽褶皱山系中保留有古大洋的残骸，其中冒地槽相当于陆源浅海至半深海，油底槽相当于岛弧、深海沟及深海盆地；3地槽的发展过程中，水平运动始终占主导地位；4地槽的发展史就是大洋盆地的发展史，在大洋扩张时期，地槽面积不断扩大，而在大洋收缩时期，地槽面积不断缩小，因此狭窄的地槽褶皱山系中的岩石系列是由广大的海洋和大陆边缘褶皱起来的。
参考文献
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