工程地质(第3版)
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2.1 地质作用

地球处在太阳系中,除了绕太阳公转外还在自转。随着地球的演变,地壳的内部结构、物质成分和表面形态不断发生着变化。一些变化速度快,易为人们感觉到,如地震和火山喷发等;另一些变化则进行得很慢,不易被人们发现,如地壳的缓慢上升、下降以及某些地块的水平移动等。虽然这些活动缓慢,但经过漫长的地质年代,可能导致地球面貌的巨大变化。地质学中将自然动力促使地壳物质成分、结构及地表形态变化发展的作用叫作地质作用。根据地质作用的动力来源可将地质作用分为外动力地质作用和内动力地质作用。各种地质作用的主要形式如图2.1所示。

图2.1 地质作用类型

▶ 2.1.1 外动力地质作用

外动力地质作用是由地球外部的能量引起的。主要来自宇宙中太阳的辐射热能和月球的引力作用,它引起大气圈、水圈、生物圈的物质循环运动,形成了河流、地下水、海洋、湖泊、冰川、风等地质营力,从而产生了各种地质作用。在太阳辐射能的作用下,水从海洋表面蒸发,被气流带到陆地上空,通过大气降水落到地面,其中一部分渗入地下,然后以地表水或地下水的形式流回海洋。月球引力引起潮涨潮落,造成海平面的上升与下降。

按地质营力不同,外动力地质作用可分为风化作用、剥蚀作用、搬运作用、沉积作用和成岩作用。外动力地质作用主要发生在地表,它使地表原有的形态和物质组成不断遭受破坏,又不断形成新的地表形态和物质组成。外动力作用的方式,一般按风化→剥蚀→搬运→沉积→硬结成岩的程序进行。

外动力地质作用,一方面通过风化和剥蚀作用不断地破坏露出地面的岩石,另一方面又把高处剥蚀下来的风化产物通过流水等介质,搬运到低洼的地方沉积下来重新形成新的岩石。外动力地质作用总的趋势是切削地壳表面隆起的部分,填平地壳表面低洼的部分,不断使地壳的面貌发生变化。

外动力地质作用主要影响因素是气候和地形。潮湿气候区由于水量充足,风化作用进行得很彻底,河流、湖泊、地下水的地质作用均十分发育。干旱气候区则以物理风化和风的地质作用为主。冰冻气候区占统治地位的是冰川的地质作用。即使是同一种地质营力,在不同的气候区所起的作用也有所不同,例如湖泊的地质营力,在干旱气候区和潮湿气候区作用的特点就有明显差异。地形条件对外动力地质作用的方式和强度具有影响,相对而言,大陆以剥蚀作用为主,而海洋则以沉积作用为主。山区地形陡,地面流水的流速大,剥蚀作用强烈,而在平原区则以沉积作用为主。

▶ 2.1.2 内动力地质作用

内动力地质作用是由地球内部的能量,如地球的旋转能、重力能和放射性元素蜕变产生的热能所引起的。内动力地质作用包括地壳运动、岩浆作用、变质作用和地震作用。

(1)地壳运动

地壳运动也叫地质运动,是指由地球内动力所引起的地壳岩石发生变形、变位(如弯曲、错断等)的机械运动。残留在岩层中的这些变形、变位现象叫作地质构造或构造形迹。地壳运动产生各种地质构造,因此,在一定意义上又把地壳运动称为构造运动。地壳运动按其运动方向可以分为水平运动和垂直运动两种形式。

①水平运动:指地壳或岩石圈块体沿水平方向移动,如相邻块体分离、相聚和剪切、错开,它使岩层产生褶皱、断裂,形成裂谷、盆地及褶皱山系,如我国的横断山脉、喜马拉雅山、天山、祁连山等均为褶皱山系。

②垂直运动:指地壳或岩石圈相邻块体或同一块体的不同部分作差异性上升或下降,使某些地区上升形成山岳、高原,另一些地区下降形成湖、海、盆地。所谓“沧海桑田”即是古人对地壳垂直运动的直观表述。

同一地区地壳运动的方向随着时间推移而不断变化,某一时期以水平运动为主,另一时期则以垂直运动为主,且水平运动的方向和垂直运动的方向也会发生更替。不同地区的构造运动常有因果关系,一个地区块体的水平挤压可引起另一地区的上升或下降,反之亦然。

(2)岩浆作用

地壳内部的岩浆,在地壳运动的影响下,向外部压力减小的方向移动,上升侵入地壳或喷出地面,冷却凝固成为岩石的全过程,称为岩浆作用。岩浆作用形成岩浆岩,并使围岩发生变质现象,同时引起地形改变。

(3)地震作用

地震一般是由于地壳运动引起地球内部能量的长期积累,达到一定的限度而突然释放时,导致地壳一定范围的快速颤动。按地震产生的原因,可分为构造地震、火山地震和陷落地震、激发地震等。

(4)变质作用

由原先存在的固体岩石(火成岩、沉积岩或早期变质岩)在岩浆作用(高温、高压、化学活动性气体)或构造作用下,使得原岩在成分、结构构造方面发生改变而形成新的岩石的改造过程称为变质作用。母岩经变质作用产生的新的岩石称为变质岩。

各种内动力地质作用相互关联,地壳运动可以在地壳中形成断裂,引发地震,并为岩浆活动创造通道。而地壳运动和岩浆活动都可能引起变质作用。由此可见,地壳运动在内动力地质作用中常起主导作用。

内动力地质作用与外动力地质作用紧密关联、相互影响,内动力地质作用总的趋势是形成地壳表层的基本构造形态和地壳表面大型的高低起伏,而外动力地质作用则是破坏内动力地质作用形成的地形和产物,总是“削高填低”,形成新的沉积物,同时又进一步塑造了地表形态。地壳上升时,遭受剥蚀。地壳下降时,接受沉积。内、外动力地质作用始终处于对立统一的发展过程中,成为促使地壳不断运动、变化和发展的基本力量。