第二节 大地构造地貌
一、大陆区
大陆地壳内的不同大地构造单元,有着不同的发展历史和地貌形态。主要地貌有:褶皱山系、断块山、褶皱—断块山、断陷谷和断陷盆地、大陆裂谷等。
(一)褶皱山系
地球上每个地质时代都发生过重大的地壳运动,同时也产生过一系列的大型褶皱山地。如早古生代加里东运动所形成的斯堪的纳维亚山地;晚古生代海西运动所形成的乌拉尔山、天山、阿尔泰山、阿帕拉契山;中生代燕山运动所形成的冈底斯山、喀拉昆仑山、落基山;新生代喜马拉雅运动所形成的喜马拉雅山系等。后者是目前世界上最庞大的褶皱山系。褶皱山系分为两带:即环太平洋带及横贯欧、亚、北非的东西走向带。
环太平洋山带在东部有南美的安底斯山、中美洲山地、北美的落基山和阿拉斯加山。北部和西部有勘察加山及日本、台湾、菲律宾、伊利安及新西兰等岛弧山地。东西走向山带有比利牛斯山、阿尔卑斯山、喀尔巴阡山、北非阿特拉斯山、巴尔干半岛和小亚细亚半岛山地、伊朗高原南北部山地、喜马拉雅山、横断山、苏门答腊及瓜哇岛山地。这些褶皱山具有以下特征:
- 现代世界上规模最大,地势最高的山体:它由南美至新西兰,再跨欧、亚及北非大陆长达 5 万多千米,而且高山集中,如亚洲的喜马拉雅山(珠
穆朗玛峰 8848 米)、欧洲的阿尔卑斯山(勃朗峰 4810 米)、北美的阿拉斯加山(洛根峰 6046 米)、中美的奥里萨巴山(5700 米)、南美的安底斯山
(汉科乌马山 7010 米)等都集中在这里。
-
山体构造复杂,褶皱和断裂十分强烈:山体多由褶皱极为剧烈的倒转褶曲、平卧褶曲和规模巨大的逆掩断层推覆体山地组成(图 2-4)。如阿尔卑斯山由南向北,前后四次形成大的推覆体。山体内部也多岩浆侵入体。
-
山地新构造运动强烈,上升速度快,如喜马拉雅山的上升速度达3~ 7 毫米/年(表 2-6)。火山及地震活动频繁和剧烈。表 2-6 喜马拉雅山地上
升速度表
山 名 |
上升速度(毫米/年) |
资料来源喜马拉雅山 |
---|---|---|
0.4 ~ 1.0 |
Zeitleret.al , 1982 |
|
3 ~ 7 |
Chugh , 1974 |
|
西喀尔巴阡山 |
1.5 |
Kvitkovic , 1975 |
东喀尔巴阡山 |
3 |
Somo&Kuznetsova ,1975 |
阿尔卑斯山 |
1 |
Jeanrichard , 1975 |
落 基 山 |
3 ~ 9 |
Smith , 1977 |
安底斯山 |
0.06 ~ 0.19 |
Tosdalet.al , 1984 |
褶皱山系的成因:这种规模巨大的褶皱山系,是板块构造碰撞所成。板块学说认为,当两个板块相向碰撞时,巨大的挤压力会使板块边缘的沉积物发生褶皱隆起,如欧亚板块与印度板块碰撞后造成古特提斯海沉积物褶皱,
从而形成喜马拉雅山。或者一个板块向下俯冲和另一板块向上仰冲,也会形成褶皱山地,如安底斯山。
有的学者认为,世界上其他大型褶皱山也是古板块碰撞的结果,如我国青藏高原由北至南的多列东西走向山脉,其生成时代分别是:海西—印支期的昆仑山,燕山中期的喀喇昆仑—唐古拉山,燕山晚期的冈底斯山等,是印度板块与欧亚板块碰撞之前,已经有多个小板块向北漂移,并与欧亚板块碰撞,因而造成上述山带。
(二)断块山
在原来稳定的板块内部,由于新构造断裂活动,使一些断块强烈上升, 从而形成了断块山,如我国的太行山、吕梁山、恒山、贺兰山、泰山、庐山、燕山等。该类山地有以下特点:
-
山体两侧或四周出现断裂带及断层崖,上升的山体形态呈地垒式或掀斜式(图 2-5):前者是山体中部上升,两侧下降,如果作多级下降时, 则成为复式地垒山(阶梯状)。后者是山体一端强烈上升,形成主脊和急陡的断层崖山坡,另一端只轻微上升或下降,造成长缓的山坡。
-
山地层状地貌(多级夷平面)发育:表示山体上升过程中,经历过多次稳定——强烈隆起过程,但有的层状地貌面是断层作用造成的。
-
断块山内河道随地壳变动而发生明显的变化,它的情况有三种:一是河流倒流,如恒山北侧因断块抬升,使原向北流的河流倒向南流。二是河流改向,如山西古汾河原向南流,自中条山的紫金山—稷王山段隆起后,汾河在侯马附近改向西流入黄河。三是河流侵蚀复活及发生河流袭夺,如庐山的东谷、西谷和青莲寺谷,早期已发育成宽谷,自第四纪庐山断块急剧上升以后,河流重新下切,使下游变成峡谷,如东谷和西谷下游的石门涧峡谷, 青莲寺谷下游的三叠泉峡谷,上游古谷地仍为宽谷;另外发生了锦绣谷袭夺西谷等现象。
(三)褶皱—断块山
该类山地的发育经历过两个阶段:即早期的由板块碰撞而成的褶皱山阶段,时代大多数在古生代或更老。晚期为断裂活动后再上升的断块山阶段, 时代大多数在中生代以后,如我国的天山,它在二叠纪晚期海西构造期褶皱隆起,经过中生代至早第三纪长期剥蚀夷平成为准平原,山体形态消失。晚第三纪以后因断块上升,准平原因而解体成为现代山地。此外,阿尔泰山、秦岭、阿帕拉契山、乌拉尔山等都属褶皱—断块山。该类山地特点:
-
山体断裂升降活动强烈:如天山南北侧断陷盆地第三纪以来所沉积的第三系和第四系,厚度达 7000~8000 米,而天山海拔高度一般为 4000 米, 最大为 7000 米,表示升降幅度达到 11000~15000 千米。
-
山体高大,呈地垒状山系,山间多断陷谷地和盆地:该类山体多成为中、高山,如天山 7439 米,阿帕拉契山 2037 米,乌拉尔山 1894 米等;山体多被断裂切割成多列,如天山分成南、北、中天山;山带之间及其南北有伊犁河断陷谷及吐鲁番、哈密、艾比湖、尤尔都、焉耆等断陷盆地。
-
断层地貌及层状地貌明显:如秦岭,北坡为一大断层崖,北接渭河断陷谷。秦岭主峰太白山存在二级宽阔的夷平面,高度分别是 4000 米及2000~2700 米,反映了山地的上升历史。
(四)断陷谷和断陷盆地
断陷谷及断陷盆地是因地块周边出现断层并发生沉陷而成。断陷力学机理往往是在一个地块两侧,在一对剪切力作用下,该地块产生了与剪切力方向相对应的一对张应力,它把地块拉张,从而造成谷地或盆地。这些地貌多数发生在新构造运动活跃的板块内部,而且又与断块山或褶皱—断块山相伴生,如我国的汾、渭河谷、云南洱海盆地、江西鄱阳湖盆地等等。断陷谷多是长条形,断陷盆地多是菱形、楔形、不规则圆形或椭圆形。剖面呈槽形的地堑构造或簸箕形的半地堑构造(图 2-6)。盆谷地的底部多有河流相、湖泊相或洪积相沉积。沉积层厚度与盆谷的断陷幅度相应,如我国汾河地堑谷由上第三纪后期至第四纪,沉积厚度为 2200~3800 米,沉降速度为 0.24~
1.14 毫米/年。该谷地是由多个断陷盆地如大同、代县、太原、临汾、运城等盆地组成,因为它们的北侧和南侧,分别受到向西和向东的一对剪切力作用,致使延庆—大同—太原—运城一线的地块被张应力撕裂而成为一系列盆谷地貌(图 2-7)。又如渭河地堑谷,沉积了第三系和第四系沉积层,厚度为 8200~8700 米,沉降速度为 0.18~1.21 毫米/年。
(五)大陆裂谷
大陆裂谷是陆地上最大的地堑式断陷谷,如东非大裂谷、贝加尔裂谷、莱茵裂谷、加利福尼亚裂谷等。裂谷宽数十公里至数百公里,长可达数千公里。世界诸裂谷之中,以东非裂谷最大,它南起希雷河口,北经马拉维湖, 然后分东西二支,西支经坦噶尼喀湖、基
伍湖、阿明湖至蒙博托湖,长约 1700 千米。东支经马尼亚腊湖、阿巴亚湖、
吉布提、亚丁湾至红海北端,向北东接约旦河谷,宽度最大为 300 多千米, 长 5800 多千米,深 1000~2000 米,沿线为一系列深谷及湖群,两边为高原及断块山地。
大陆裂谷不论在构造和沉积方面都有其独特性,主要是:
-
构造运动十分强裂:如东非裂谷北面的加利列湖区,沉降速度达到60~100 毫米/年,亚丁湾为 2.7 毫米/年,红海为 0.3 毫米/年。在埃塞俄比亚段的水平扩张速度为 10 毫米/年,红海为 1~2 毫米/年,肯尼亚为 0.1~1 毫米/年(表 2-7)。裂谷内或附近有火山喷发,地震活动频繁,震源深度为 30 千米,与裂谷区地壳厚度相当。
-
裂谷构造复杂,沉积层厚度大:裂谷构造一般呈复式地堑或次级的地堑地垒系,其上被厚层沉积物覆盖,一般超过 1.5 千米。在南贝加尔盆地, 厚达 7~10 千米,表示沉陷幅度很大,沉积物颗粒具有由下至上变粗的特点, 反映在裂谷陷落前期,地壳比较稳定,谷地内外地形高差小,故侵蚀和沉积物的颗粒细小。以后随着裂谷沉降幅度加大及与两侧山地高差的增加,山地侵蚀作用加强,于是侵蚀和沉积物的颗粒也变得粗大。
-
裂谷沉积层中夹有大量火山熔岩,有的地方还有火山喷发,表示裂谷内的岩浆活动也很强烈。
-
裂谷区地热值高,达到 2.0 微卡/厘米 2,比全球地热平均值
1.5
微卡/厘米 2 要大,这与高温的地幔物质上涌影响有关。
表 2-7 新构造时期某些大裂谷带构造速度的概略平均计算值(毫米/年)
时 期 |
裂谷带 |
|||
---|---|---|---|---|
东 非 |
贝加尔 |
莱 茵 |
冰 岛 |
|
A B |
A B |
A B |
A B |
|
35 ~ 20MaB.P. |
0.13 ≥ 0.1 ~ 1 |
0.10.1 |
≥ 2 |
|
10 ~ 5 ~ 2Ma |
0.1 ~ 1 |
1 ~ 51.5 ~ 4 |
0.1 ~ 1 |
≥ 16,0.3 ~ 110 ~ 15* |
20 ~ 5Ka |
1 ~ 3 |
0.2 ~ 2 |
3 ~ 83 ~ 8 |
|
现代缓慢运动(数年至数十年) |
10 |
2 ~ 3 |
0.1 ~ 1 |
5 ~ 10 |
地震时快速运动幅度(米) |
1.26 ~ 12 |
0.6 |
注 : 资 料 根 据 A.A. 尼 科 诺 夫 ,1997 。A—垂直于裂谷走向的两盘水平运动分速度;R—裂谷底面相对于两盘垂
直运动分速度
*根据古地磁资料确定的裂谷张开速度
大陆裂谷的成因:大陆裂谷是地幔物质上涌和地壳拉张的产物。板块学说认为,裂谷是板块的生长线,也是地幔对流上升处,此处在高温高压作用下,地壳将会拱起、变薄(20~30 千米)和断裂,并造成谷地,同时也产生地震及火山喷发活动等。如果地幔上升流出现在大陆的则成为大陆裂谷,出现在洋底的则成为洋底裂谷。裂谷随着板块运动,将不断扩展,如贝加尔裂谷,最初出现在南加贝尔盆地,以后逐渐向东北和西南延伸。东非裂谷的发展,有人认为它是从北向南发展的,现今的红海就是它南部裂谷区的前身。