科学猜想文集

(339)褶皱运动

地史发生过三大地质构造运动,地槽运动、褶皱运动、造山运动,它们虽然分属不同的地史时期,但都发生在显生宙或临近显生宙,并具有一定的连续性。为什么三大地质构造运动会分属不同的地史时期呢?我们认为:地球绕太阳运动的公转轨道半径不是永恒不变的,地球的体积不是一层不变,地球的物理参数也是在变的,这些数据变化不是地球体积在扩张,而是地球在不断的向心收缩,这个收缩过程叫坍缩,是构成三大地质构造运动叠加的主要因素。其中,褶皱运动是最复杂,时间空间跨度最大,对地球生态环境与生物进化影响最大的构造运动。

褶皱运动是指使岩层面理发生反复弯曲的构造机理。在地壳强烈活动的地槽区,水平挤压产生的岩面弯曲,导致线性褶皱带形成,有的褶皱带绵延上千公里,说明地壳层存在厚与薄不同的地史时期,也存在地壳层的向心层弧线比较小的时期,是构成褶皱可绵延数千公里的重要因素。褶皱运动的产状分背斜构造,向斜构造,背斜构造是向上凸起,向斜构造是向地心方向凹陷。背斜构造至向斜构造的两边称之为两翼,褶皱的中心为核。鉴定背斜构造与向斜构造的基本方法是:“核老翼新″是背斜构造;“核新翼老”向斜构造,观察褶皱运动最重要的方法是:对称的重复排列。

背斜的岩层向上凸起弯曲,老地层原本在下一挤压更在中间,新地层在两翼。即中心岩层时代较老,两侧岩层时代较新。向斜构造向下弯曲,新地层向下凹陷,两侧抬起,核心部位岩层时代较新,岩层向下弯曲两侧时代较老。由背斜至向斜的斜面称之为翼,翼的存在主要看有没有背斜与向斜的构造,这是观察褶皱运动最基本的常识。

一套完整的背斜至向斜构造产出在15千米以内,其地层厚度只能在15千米左右,地层厚度超过15千米时,是不可能在15千米的水平方向完成一套背斜至向斜构造的。在地层厚度大于一套向斜至背斜构造时,背斜至向斜的一套构造只会大于地壳层的厚度。这显然是一个力学理论的基本概念,从物理理论上的推导看地质构造运动的变化,早期一套褶皱山构造绵延数千公里,其地壳层在相当薄的状态下才能完成数千公里的褶皱构造;同时也可以看出地壳运动与地幔层之间没有直接关系,地壳层的变化是一个处在软流层之上的、相对独立的、不断变化的构造运动。我们依据地质构造运动的长度与宽度变化,可以判断地质层的厚度变化。在地质构造运动中的比例变化,能在地层勘测中得到证实。地层厚度的变化可以直接反应在构造运动之中,所以,地层厚度的变化能说明以下问题的存在。

一、从地质构造运动的趋势来看,首先发生的是小褶皱运动,而后依次发生大褶皱运动,褶皱山运动,造山运动,这个过程明显显示出地层的累积叠加现象,是地球向心收缩过程产生的挤压叠加现象。构造运动的趋势变化说明表壳层在不断的增厚,质量不断的加大,而且存在累积不均现象,例如平原地区的地层平均厚度在33公里左右,高原地区的地壳层厚度在70公里左右,理论上平原地区更应该发生褶皱运动,事实上是高原地区更容易发生地质构造运动。这恰恰说明地壳运动与地心运动不发生任何关系,地壳运动是在地球向心收缩过程中,出现不均匀不对衬的相互挤压的结果,地层越厚挤压力度越大,地壳层越薄挤压力度越小,地壳层越是处在平稳期。中国岭南山系、大巴山系、秦岭山脉、太行山脉等一些纬向分布的山脉及板块,都是地壳层发育早期所作的纬向收缩运动所至,而后在太平洋的作用下向西漂移,从而构成中国西部的隆起、青藏高原的隆起,即造山运动。说明构成地层的小褶皱、大褶皱、褶皱山与造山运动,都是地质层的相互挤压,构成褶皱尺度变化,这种尺度上的变化导致造山运动的形成。

二、地壳层之间的地质关系,地表层与深地质层之间都不是一个整体,它们之间存在质量与密度上的差异,通过不断的分层来实现质量与密度上的变化,在褶皱运动中表现出来不同的层理。地壳层结构已在物理勘探中得到证实,各地层之间都存在平行或不平行于地心的不连续地层关系。各地质层的相对独立关系使构造运动发生在地壳层的不同层面上,并构成地震发生在不同的地层与不同的区域。地质构造运动不是地壳层与地幔层的连动关系,而仅仅是各地壳层之间的滑动或者断裂关系,这一结论有地震为证:地震是指板块与板块之间相互挤压碰撞,造成板块边沿及板块内部产生错动或破裂,从而引起某一地层的震动,所以地震才有震中、震源长度、震源深度、震极等等现象的存在,这种地层关系是形成一套褶皱运动尺度不同的根本因素。

三、古生代的褶皱运动证明古生代的地壳层较薄,分布较为均匀,一套褶皱运动绵延数千公里,地层在15千米之内交代多处背斜与向斜构造,表明地质层很薄,岩层密度较低,容易形成多套背斜至向斜构造。小褶皱构造发生在距今5.4亿年前后,在地质史上不过是一瞬间,如英国早古生代的褶皱山出露就在15千米以内,其他地区的加里东构造旋回也是如,它表明地壳层在此地史时期的共性。而在早古生代以后,地质层不断增厚的过程,使小褶皱运动演变成大褶皱运动,褶皱山运动与造山运动,这种运动关系证明地壳运动与地心运动之间不存在逻辑关系,是地球向心收缩过程中形成的独立运动,并使这些地质构造运动存在逻辑关系。

四、既然地质构造运动与深地层不发生连动关系,那么,发生在地球表层的地质构造运动就存在动力来源的问题,动力来源具有稳定性的方向性,会使构造运动存在方向性的问题。例如中生代的中国所发生的地质构造运动就有明显的方向性:“南海北陆”的地理格局证明板块在向北集结;而中生代陆块的“北高南低”更是说明了大陆在向北漂移。又如:陕西大巴山褶皱带,归属秦岭褶皱系,全长约 12 0km。其西段狭窄 ,向东渐宽 ,最大低凹洼地宽度 15km ,由一系列近东西向次级洼地和相间次级凸起构成。还如:加里东构造运动,在斯堪的纳维亚,加里东造山带的东南前沿保存得相当完好,从造山带向东推掩到波罗的地盾上的逆掩岩席的位移量达100千米以上。在英国西北部尚有造山带保存,但东南加里东造山带前沿出露不好,大部分已被后期沉积掩盖,出露的古生代地层褶皱显示出比较宽缓。

上述资料足以证明:地质构造运动反应出地质层存在质量与厚度的变化,以及地壳层存在区域性垒积,地质运动具有方向性。褶皱运动就是地壳层方向性的挤压累积,地壳层方向性的挤压累积是地幔向心收缩,构成地壳层的纬向挤压累积。新生代之前未发生西向漂移,证明地球所处的天体物理环境古今有别,这些差别引起不同时期地质构造运动的不同,同时也证明地球壳层在形成过程中始终处在一个相对均一状态,只是在地史时期的末期才逐渐演化成今天厚薄不均的地壳层状态。而地壳层质量越大刚性越强、塑性越低,板块与断层越多。质量越低塑性越强,如加里东构造旋回属较弱小的构造运动,是早期地层较薄质量较低的表现。

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