地殼變動的證明

地殼自形成以來，其結構和表面形態就在不斷髮生變化。岩石的變形、海陸的變遷以及千姿百態的地表形態，都是地殼變動的結果。地殼變動有時進行得很激烈、很迅速，有時進行得十分緩慢，難以被人們察覺。我們可以透過對一些自然現象的觀察來證明過去所發生的地殼變動。

自從地球形成依賴，地殼變動一直在廣泛地、持續不斷地進行著。只要我們平時細加觀察，就不難找到地殼變動的痕跡。例如懸崖上岩層斷裂的痕跡、採石場上彎曲的岩層、高山上的海洋生物化石，都是地殼變動的資訊。

地球內部的構造。我們賴以生存的地球，其形狀與內部構造像雞蛋。地球的最外層叫地殼；地殼下面的部分叫地幔，由軟體物質組成；地球最中心的部分叫地核。地球的平均半徑為6370千米左右，地殼厚度為35千米左右，大多數破壞性地震就發生在地殼內。

地球的板塊運動。地球表面水圈以下是岩石圈，岩石圈並不是一塊完整的岩石，而是由大小不等的板塊彼此鑲嵌組成的，其中最大的有七塊，它們是南極板塊、歐亞板塊、北美板塊、南美板塊、太平洋板塊、印度澳洲板塊和非洲板塊。這些板塊在地幔上面每年以幾釐米到十幾釐米的速度漂移運動，相互擠壓碰撞，運動的結果使地殼產生破裂或錯動，這是地震產生的主要原因。

地殼運動（crustalmovement）是由於地球內部原因引起的組成地球物質的機械運動。它可以引起岩石圈的演變，促使大陸、洋底的增生和消亡；並形成海溝和山脈；同時還導致發生地震、火山爆發等。我國古代的學者對海陸變遷及地殼運動有所認識如朱熹在《朱子語類》中寫到“嘗見高山有螺蚌殼，或生石中，此石乃舊日之土，螺蚌即水中之物，下者變而為高，柔者卻變而為剛。

地殼運動示意圖由內營力引起地殼結構改變、地殼內部物質變位的構造運動叫地殼運動。

地球表層相對於地球本體的運動。通常所說的地殼運動，實際上是指岩石圈相對於軟流圈以下的地球內部的運動。岩石圈下面有一層容易發生塑性變形的較軟的地層，同硬殼狀表層不相同，這就是軟流圈。軟流圈之上的硬殼狀表層包括地殼和上地幔頂部。地殼同上地幔頂部緊密結合形成岩石圈，可以在軟流圈之上運動。

在地球的內力和外力作用下地殼經常所處的運動狀態。地球表面上存在著各種地殼運動的遺蹟，如斷層、褶皺、高山、盆地、火山、島弧、洋脊、海溝等；同時，地殼還在不斷的運動中，如大陸漂移、地面上升和沉降以及地震都是這種運動的反映。地殼運動與地球內部物質的運動緊密相聯，它們可以導致地球重力場和地磁場的改變，因而研究地殼運動將可提供地球內部組成、結構、狀態以及演化歷史的種種資訊。測量地殼運動的形變速率，對於估計工程建築的穩定性、探討地震預測等都是很重要的手段，對於反演地應力場也是一個重要依據。

對緩慢的地殼運動，可根據地質學（地層學、古生物學、構造地質學等）、地貌學和古地磁學的考察，參考古天文學、古氣候學的資料，進行綜合分析判定。例如，大陸漂移學說是從古生物學、古氣候學找到跡象，又透過古磁極的遷移得以確立的。現在根據同位素年齡的測定和岩石磁化反向的分析，可以進一步認識地殼運動的演化。

對於現代地殼運動，一般採用重複大地測量的方法，如用重複水準測量來研究垂直運動；用三角測量或三邊測量的複測來研究水平運動；用安放在活動斷層上的蠕變計、傾斜儀和伸長儀等做定點連續觀測來監視斷層的運動。20世紀70年代後期，進而利用空間測量技術（鐳射測月、人造衛星鐳射測距和甚長基線干涉測量等）監測不同板塊上相距上千公里的兩點間的相對位移（精度可達2～3釐米），用以測定板塊之間的運動。除此以外，還可以利用海岸線的變遷，驗潮站關於海水漲落的記錄等，推斷現代地面的升降運動。

分類

地殼運動示意圖按運動方向可分為水平運動和垂直運動。水平運動指組成地殼的岩層，沿平行於地球表面方向的運動。也稱造山運動或褶皺運動。該種運動常常可以形成巨大的褶皺山系，以及巨形凹陷、島弧、海溝等。垂直運動，又稱升降運動、造陸運動，它使岩層表現為隆起和相鄰區的下降，可形成高原、斷塊山及拗陷、盆地和平原，還可引起海侵和海退，使海陸變遷。地殼運動控制著地球表面的海陸分佈，影響各種地質作用的發生和發展，形成各種構造形態，改變岩層的原始狀態，所以有人也把地殼運動稱構造運動。按運動規律來講，地殼運動以水平運動為主，有些升降運動是水平運動派生出來的一種現象。

地殼運動按運動的速度可分為兩類：①長期緩慢的構造運動。例如大陸和海洋的形成，古大陸的分裂和漂移，形成山脈和盆地的造山運動，以及地球自轉速率和地球扁率的長期變化等，它們經歷的時間尺度以百萬年計。另如冰期消失、地面冰塊融化引起的地面升降，也屬以萬年計的緩慢運動。②較快速的運動。這種運動以年或小時為計算單位，如地極的張德勒擺動，能引起地殼的微小變形；日、月引潮力不但造成海水漲落，也使固體地球部分形成固體潮，一晝夜地面最大可有幾十釐米的起伏；較大的地震可引起地球自由振盪，它既有徑向的振動，也有切向的扭轉振動。

地殼運動形成

地殼運動使沉積岩層發生彎曲，產生裂縫、斷裂，並留下永久形跡，這樣就形成了地質構造。所謂地質構造就是地殼運動引起的岩層變形和變位的形跡（結果）。地殼運動是形成地質構造的原因，地質構造則是地殼運動的結果。我們知道地殼內部是一個炙熱的流動的狀態。而地殼的結構不是平均的。有的地方堅固，有的地方薄弱。流動在地殼中的物質還有巨大的壓力，當他們在地殼中遇到相對薄弱的地方，由於高溫高壓的岩漿就會從這些薄弱的地方湧出，湧出後冷卻形成火成岩。這些新的岩石不斷的積壓周圍的岩石和地層，不斷的把他們象兩邊推開。這樣就造成了地殼的緩慢運動。比較典型的有大洋中脊，以及印度板塊和亞歐板塊的碰撞。

地殼運動產物

自地球誕生以來，地殼就在不停運動，既有水平運動，也有垂直運動。地殼運動造就了地表千變萬化的地貌形態，主宰著海陸的變遷。人們可用大地測量的方法證明地殼運動。例如，人們測出格林尼治和華盛頓兩地距離每年縮短0。7米，像這樣發展下去，1億年之後，大西洋就會消失，歐亞大陸就會和美洲大陸相遇。化石也是地殼運動的證據。在喜馬拉雅山的岩層裡，找到了許多古海洋生物化石，如三葉蟲、筆石、珊瑚等，說明這裡曾經是汪洋大海。文化遺蹟也是很好的證據。義大利波舍裡城一座古廟的大理石柱離地面4～7米處，有海生貝殼動物蛀蝕的痕跡，可見該廟自建成以後曾一度下沉被海水淹沒，以後又隨陸地上升露出了水面。另外，火山、地震、地貌及古地磁研究等都能提供大量的地殼運動的證據。地殼運動引起的地殼變形變位，常常被保留在地殼岩層中，成為地殼運動的證據。在山區，我們經常可以看到裸露地表的岩層，它們有的是傾斜彎曲的，有的是斷裂錯開的，這些都是地殼運動的“足跡”，稱為地質構造。形成的地貌，稱為構造地貌。地球在地質時期的地殼運動，雖然不能透過直接測量得知，但在地殼中卻留下了形跡。在山區岩石裸露的地方，沉積岩層常常是傾斜、彎曲的，甚至斷裂錯開了，這都是岩層受力發生變形的結果。在中國山東榮城沿海一帶，昔日的海灘現已高出海面20～40米。福建漳州、廈門一帶，昔日的海灘也已高出海面20米左右，說明這些地方的地殼在上升。我國渤海海底發現了約達7千米的海河古河道，這表明渤海及其沿岸地區為現代下降速度較大的地區。再如，美麗的雨花石產於南京雨花臺，這些夾有美麗花紋的光滑的卵石，是古河床的天然遺物。雨花臺大量堆積著卵石，說明這裡過去曾有河流，以後地殼上升，河道廢棄，才成了如今比長江水面高出很多的雨花臺礫石。

褶皺

當岩層受到地殼運動產生的強大擠壓作用時，便會發生彎曲變形，這叫做褶皺。地殼發生褶皺隆起，常常形成山脈。世界許多高大的山脈，如喜馬拉雅山、阿爾卑斯山、安第斯山等，都是褶皺山脈。它們是由地殼板塊相互碰撞、擠壓，在板塊交界處發生大規模褶皺隆起而形成的。地殼運動褶皺有背斜和向斜兩種基本形態。背斜岩層一般向上拱起，向斜岩層一般向下彎曲。在地貌上，背斜常成為山嶺，向斜常成為谷地或盆地。但是，不少褶皺構造的背斜頂部因受張力，容易被侵蝕成谷地，而向斜槽部受到擠壓，巖性堅硬不易被侵蝕，反而成為山嶺。

斷層

殼運動產生的強大壓力或張力，超過了岩石所能承受的程度，巖體就會破裂。巖體發生破裂，並且沿斷裂面兩側巖塊有明顯的錯動、位移，這叫做斷層。

斷層有地壘和地塹兩種基本形態。中間凸起，兩側陷落的叫地壘，相反，中間陷落，兩側相對凸起的叫地塹。

在地貌上，大的斷層常常形成裂谷或陡崖，如著名的東非大裂谷（地塹）、我國地殼運動華山北坡大斷崖（地壘）等。斷層一側上升的巖塊，常成為塊狀山地或高地（地壘），如我國的華山、廬山、泰山；另一側相對下沉的巖塊，則常形成谷地或低地（地塹），如我國的渭河平原、汾河谷地。在斷層構造地帶，由於岩石破碎，易受風化侵蝕，常常發育成溝谷、河流。

瞭解地質構造規律，對於找礦、找水、工程建設等有很大幫助。例如，含石油、天然氣的岩層，背斜是良好的儲油構造；向斜構造盆地，利於儲存地下水，常形成自流盆地。在工程建設方面，如隧道工程透過斷層時必須採取相應的工程加固措施，以免發生崩塌；水庫等大型工程選址，應避開斷層帶，以免誘發斷層活動，產生地震、滑坡、滲漏等不良後果。

地殼運動學說

收縮說

核心思想：地球最初是熔融體，逐漸冷卻。冷卻是從外表開始的。地殼最先冷卻形成，而後地球內部逐漸冷卻收縮後，體積變小，這時地殼就顯得過大而發生褶皺。（如同幹蘋果一樣，外皮皺）。存在問題：按這種理論，地殼上的褶皺分佈應是隨機的，但實事上褶皺的分佈有一定的規律。尤其是放射性元素的發現，說明地球並非由熱變冷卻。否定了收縮論的觀點。

膨脹說

核心思想：地球曾有很高溫的時期，同時在地殼下部有一個膨脹層，由於膨脹層受熱膨脹，使地殼裂開，解釋了一些深大斷裂、洋脊、裂谷的成因。存在問題：無法解釋大規模擠壓褶皺，逆掩斷層的形成。而且膨脹性應具有宇宙性，其它星球尚無發現。

脈動說

核心思想：由於地球內部冷熱交替，導致地殼週期性的振盪運動（脈動）受熱隆起，冷卻地區坳陷。存在問題：忽視了水平運動。同時沒有冷、熱交替的證據。

地球自轉速度變化說

李四光提出：地球自轉速度的變化導是致地殼運動的重要原因。核心思想：地質構造可分為走向東西向的緯向構造帶。走向南北向的經向構造帶。當地球自轉加快時，由於離心力作用，地殼物質向赤道集中，相當於受到南北向的擠壓，形成緯（東西向）構造帶。相反地球自轉減慢時，地殼物質從赤道向兩極擴散，形成經向（南北向）構造帶。

地幔對流說

板塊構造理論所暢導的，最早由英國的霍爾姆斯提出。核心思想：地幔物質熱對流，帶動馱在其上的岩石圈水平運動。存在問題：地幔物質能否熱對流？對流的範圍和規模有多大？

簡而言之，這些觀點只分析到了部分情況並沒能分析到全部。以上這些觀點長期共存正說明了一個問題，那就是人類沒有找到真正的造山運動和海底擴張的原因。如果找到了，就不可能有多個相互矛盾的理論共存。

發現歷史

地球表層的大規模移動

傳統地質學最早發現了地球表層的垂直升降運動，證據是在高山上發現海相的沉積岩，並且有海中特有的貝類化石。這表明某些大陸地區的地殼在過去的地質年代中曾經是海洋。地質學中有所謂海進和海退之說，表明區域性地殼是有升降變化的。但是傳統地質學否認地球表層曾有過大尺度的水平運動。地殼運動20世紀60年代以後總結了一系列的地學研究成果，證明地球表層在地球的歷史中曾經有過大規模的水平位移，各大陸的相對位置曾有過顯著的變化。最主要的證據是：①全球地震帶勾畫出6大板塊的輪廓，證明地球表層的岩石圈不是完整的一塊。②古地磁學的研究表明，由各大陸岩石磁性所得到的古地磁極位置不相重合，而根據各大陸不同地質年代的岩石磁性所繪製的極移曲線，在近代趨向重合於今地磁極位置。③大洋中脊兩側的磁異常條帶，表明海底地殼在不斷從中脊向兩側擴張，各板塊所負載的大陸岩石圈隨之發生水平漂移。

地球表層的垂直運動

由於6大板塊和其他小板塊的互相鑲嵌式拼合，板塊的水平向移動必然在板塊邊界和板塊內部產生次生的豎直向運動：①板塊消減帶上海洋板塊向地幔中以一定傾角下沉；②相鄰的大陸板塊邊緣受消減運動的影響有牽連地下沉，地震時產生回跳；③大陸內部由於橫向的推擠壓力產生地殼的抬升或岩石圈的加厚，地質上產生岩層的褶皺，形成山脈和河谷。

另外，由於地幔物質的上湧在某些地區的岩石圈中可能產生拉伸的張應力，形成張性的裂谷或斷陷盆地。從地殼均衡的方面說，地球表層的豎直向運動從根本上還受著地球重力的制約。

外力對地殼的改造

外力地質作用指的是風化作用、剝蝕作用、搬運作用、沉積作用和固結成岩作用等。1、風化作用是指在地表或接近地表的環境下，由於氣溫、空氣、水及生物等作用，使地殼中的岩石、礦物在原地遭受分解和破壞的地質作用。風化作用使地表岩石變得鬆軟或破碎。2、剝蝕作用是指地表的岩石和礦物，由於風化作用，可以使他們分解、破碎，在流水或風的作用下，將他們遠離原地的作用。剝蝕作用在地表十分常見，它塑造了地表千姿百態的地貌形態，如風蝕作用可以形成蘑菇石，流水剝蝕作用可以形成溝、谷等。3、由鬆散的沉積物變為固結的沉積岩的過程稱為成岩作用。各種沉積物最初都是鬆散的，在漫長的地質時期中，沉積物逐漸堆積，較新的沉積物覆蓋在較老的沉積物之上，沉積物逐漸加厚，早期沉積物深埋在下，由於上面的沉積物的壓力，下部沉積物逐漸被壓實；同時由於孔隙水的溶解和沉澱作用，使顆粒互相膠結在一起；而且部分顆粒發生重結晶。最後，鬆散的沉積物固結成為岩石。沉積物經過成岩作用形成的岩石稱為沉積岩。