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一、基本概念(Basic conception) ( x8 c* P( i! x
1.地球是一层圈体,各层圈之间无休止地作相互运动。
. P0 B8 ^3 T1 q3 } 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。 + q7 J( S, G) [3 `! q" f' ~% P; U
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- |+ C7 }% p$ r 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。 " a0 n- c& I& B) ?6 ?
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。 7 B; m4 }/ Z" k! y3 n# J
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
/ e$ H+ K* {- p5 P 类的构造形迹。 : f! ]. x3 ?8 l) a
二、地壳运动的实例(Examples of crustal movenment) 9 t" S% Y, K2 Z8 R2 }+ x6 X, v
地球运动:自转1700km/h;公转17000km/h。 ' ]2 I. p* L0 n: v
垂直运动:同一地点、不同时间,升降交替;有升必有降。
, T- J4 _ n6 T+ }# |1 I 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。
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9 o( G# h: k: _0 q 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。 * d) {) J- t/ Z" V; {0 L
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 X# g: V% A4 }$ N( d 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
5 o( h* K) c* F7 l 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。
: t i5 L* h6 h- ~" y 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。
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: O9 r9 c) t- K7 C7 X/ |- n 三、节理(joint)
" x9 W0 k/ l. D3 F7 r+ g9 X 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。
d- g6 L' X' `! F4 Y. P: v0 Z 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。
3 m. f, e1 @4 \. }& a4 g 2.节理分类
# u( f3 ^. D% Z- P8 k% L; ] 成因分类:原生节理、次生节理(构造节理和非构造节理) , ~& U1 b: U; ~, a
——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。 5 C9 P8 l& ^" d7 i" V. O
——构造节理(次生节理):内动力形成,张、剪、共轭节理。 - d6 o9 y* ]' a& s) D) a8 _
——非构造节理:外动力形成,释重节理、塌陷节理。 : f4 V; X& ~3 H
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9 T: A) h3 e' i7 d! J7 T 力学性质分类(自然界最常见): 1 B7 _1 ?0 r! V& b
——张节理(tension):垂直张应力方向张裂形成。裂面粗糙,裂缝宽。 2 F* v4 c+ C2 Y' K) P7 Q
——剪节理(shear):由剪切作用形成。平直光滑,裂缝细小,延伸稳定。 # i& w4 ^7 v0 L& \8 D& d
——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。
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/ U$ i5 E6 j9 R: r; T' ^. g 苏州虎丘千人座K1火山岩中的X剪节理 # I+ `& l' @$ l: k& o4 L+ F& O
3.节理的空间位置:走向、倾向、倾角; : m6 c- e& j- h% ?& b6 a
节理与岩层的关系:斜交、平行、垂直。 ! Q' [. }3 n& B& Q+ {: ^3 H, H" R6 B
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% O2 J2 Y- m' l# T6 s$ e3 u+ E! j 4.共轭节理(conjugated joint):材料力学上称为吕德线
7 N5 Y/ S5 D- E2 O% e7 X (ridle),又称“X”节理;表现为互相切割。 8 H+ o# O J1 @* H& R
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a.平面“X”节理、剖面“X”节理。 + @) O5 F# X0 N
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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