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地球科学原理之13 冰川消融时的造山运动

已有 5978 次阅读 2009-3-19 21:17 |个人分类:地球科学|系统分类:科研笔记| 地球科学, 冰川, 地球演化, 均衡调整, 造山运动

广东海洋大学

廖永岩

(电子信箱:rock6783@126.com

 

上一回我们分析了冰川的地质作用之一,即冰川形成时的造海作用。在这里,我们继续分析冰川的地质作用之二,即冰川消融时的造山作用。

以现存类型的冰川消融为例,分析冰川消融时的造山作用。

当单极冰川或双极冰川消融时,情况刚好相反。极地冰盖消失,大量的水注入海洋,海洋水面将升高,海水重量增加。极地冰盖消失,极地岩石壳将从原来的下降状态升起,地球的内部压力减少。岩石壳在以上两种力的共同作用下将收缩(见图5a-c)。岩石壳面积缩小,引发造山()作用(见图5)。

5. 冰川消融引起的造山(陆)过程.  A,南极冰川;B,老大陆岩石壳;C,由岩浆喷发形成的新海洋岩石壳;D,老海洋岩石壳;E,最新大陆岩石壳;F,较新大陆岩石壳.

因为现在的大陆岩石壳和海洋岩石壳相比,相当厚(宋春青和张振春, 1996)。大陆岩石壳的刚性远大于海洋岩石壳,海洋岩石壳受到压缩的可能性也远大于大陆岩石壳。所以,造山运动,主要发生在海洋岩石壳(见图5bc)。

洋中脊部分,由于受到两边的挤压,将封闭。若洋中脊两侧海洋岩石壳的比重相等、作用力相等,则洋中脊两侧共同上升,形成洋中脊隆起(这种情况为主)。若洋中脊两则的密度或作用力不相等。重的洋中脊一边海洋壳,有可能插入另一边洋壳的下面。根据“地幔浮力面平衡”原理,将形成造山运动(这种情况较少)。

6. 地槽形成和造陆过程. A,岩石壳;B,早期沉积物;C,负压腔;D,后期沉积物;E,火山堆;F,类花岗岩岩浆层;G,类玄武岩岩浆层;H,玄武岩;“→”示火山喷发.

洋中脊两侧的洋壳部分,在两边大陆岩石壳的挤压下,一旦海洋岩石壳宽度超过海洋岩石壳的刚性范围,海洋岩石壳将发生形变(见图6a-b)。要么隆起,要么下降。若隆起,就成为地背斜(海山)。若下降,就成为海盆(地向斜)(见图6b)。由于海洋岩石壳的密度比较大,再加上冰川消融后形成的海水增加,地球内压下降,海洋岩石壳下降的面积将远大于抬升的面积,也就是说,海盆的面积远大于地背斜的面积(见图6b)。

海盆一旦形成,将有沉积物在海盆里沉积(见图6b)。随着冰川不断地消融,岩石壳严重收缩。海盆边缘受到严重挤压,因为海洋岩石壳刚性作用,海盆底部将不断下陷(见图6b-c)。同时,海盆里沉积的上千米的沉积物,也进一步加剧了海盆的下陷(见图6b-c)。下降的海盆,将又会有大量的沉积物沉积(见图6c)。

海盆下降深度越来越深,盆口面积越来越小。海盆下陷到一定程度,就转变为地槽(见图6c)。

地槽下降越深,槽底洋壳的弯曲度就越大,当弯曲度越过洋壳的承受力时,槽底断裂(见图6d)。由于负压的作用,将造成大量玄武岩岩浆喷出(见图6d-e)。

随着地槽的下陷,根据“地幔浮力面平衡”原理,地背斜将被抬升。通过地背斜的抬升,来达到地槽和地背斜共同构成的浮力和重力平衡(见图6b-c)。

随着地背斜的抬生和地槽进一步不断下陷,将加剧地槽底部岩石壳和地背斜岩石壳的弯曲。当其弯曲程度超过连接它们洋壳的承受度时,将发生断裂。这就引起地震,引起地槽和地背斜的分离(见图6g)。

一旦地背斜和地槽分离,地槽因为失去两侧地背斜的牵扯,根据“地幔浮力面平衡”原理,由于地幔的浮力而上升(见图6g-h);地背斜将因为没有地槽的支撑而下降,冲击下面的岩浆而引起火山喷发(主要为中性或酸性岩浆的喷发)(见图6g-h)。同时,地背斜岩石壳较重,地槽岩石壳较轻(地槽里沉积岩的比重小于火成岩性质的海洋岩石壳),地背斜和地槽岩石壳断裂时,地背斜岩石壳将向地槽下插入,这样,更进一步造成地槽抬升,形成中央隆起(见图6g-h)。从而形成地背斜和地槽之间的重新组合。

若这种组合型岩石壳达到一定厚度,根据“地幔浮力面平衡”原理而抬升出海面从而形成陆地板块(见图5bcEF)。这称为造陆运动。造陆过程简化如下:

 

      这样,由于部分或全部海洋岩石壳转化为陆地板块,使陆地板块增加,海洋相对缩小(见图5a-c)。

海洋岩石壳和大陆岩石壳接触处,同样会有或大或小的海盆或地槽形成(见图7,b-c)。一旦地槽形成,在不断的、巨大的地球收缩挤压力作用下,由于海洋岩石壳比重比大陆岩石壳大,地槽将插入大陆岩石壳下面(见图7, d),地槽被压扁相贴(见图7, e),贴合处就是海沟(见图7D)。

由于海洋岩石壳向大陆岩石壳下弯曲并挤压,就使陆壳下增加了两层新的岩石壳(见图7e),根据“地幔浮力面平衡”原理,被加厚处的大陆岩石壳将抬升(见图7e-f)。这样,将使抬生的大陆岩石壳和未抬生处的大陆岩石壳发生断裂(见图7g),从而造成火山,形成海沟后火山线(这种火山也为中性或酸性岩浆形成)(见图7h)。

 

7. 岛弧的形成.  A,海洋岩石圈;B,大陆岩石圈;C,软流层;D,海沟;E,负压腔;F,火山堆;“→”示火山喷发.

既然冰冰川形成时有造海作用,而冰川消融时具有造陆作用,那么,在地球演化的过程中,冰川的形成和消融又是如何推动地球演化的呢?且听下回分解。

未完,待续。

下回预告地球科学原理之14  古岩石壳的形成及大陆的演化

参考文献:

宋春青,张振春. 地质学基础. 北京:高等教育出版社. 1996. 272-348

 

(注:本“地球科学原理”系列,是根据廖永岩著,海洋出版社(20075月)出版的《地球科学原理》一书改编而来,转载者请署明出处,请不要用于商业用途

 













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