理论教育 高等工程地质概论:新构造运动的类型与特征

高等工程地质概论:新构造运动的类型与特征

时间:2023-09-24 理论教育 版权反馈
【摘要】:新构造运动的升降运动也是造山运动,如喜马拉雅山在继续上升,天山、昆仑山的升降差异达几千米。例如,江苏省连云港地区的新构造运动以强烈上升为主,晚第三纪上升很强烈,第四纪以来,上升幅度有所减少。新构造运动时期的褶曲和褶皱以我国西部地区发育最好。(五)地震及火山作用1.地震活动地震活动频繁是新构造运动活跃的主要表现形式之一,构造地震是断裂构造运动的新生或扩展或复活的伴生现象。断裂构造的存在极为普

高等工程地质概论:新构造运动的类型与特征

(一)升降运动

升降运动具有间歇性,即阶段性,还具有层次性。有的地方是大规模、大面积的升降运动,有的地方是在下沉地堑内次一级的局部小规模的升降运动。升降运动中的升和降也是相对独立的,有的地方是升,有的地方是降,升和降不是等幅的,也不是同时的。

新构造运动的升降运动也是造山运动,如喜马拉雅山在继续上升,天山昆仑山的升降差异达几千米。升降运动也包括形成高原的造陆运动,如青藏高原的形成。升降运动更多地表现为造貌运动,即地貌运动,从地质地理上讲,这是小规模的,局部的。例如,江苏省连云港地区的新构造运动以强烈上升为主,晚第三纪上升很强烈,第四纪以来,上升幅度有所减少。晚第三纪以来,地壳上升的总幅度约有600 m以上。全新世以来,曾有过两次地壳下降,均遭到海侵,之后地壳又上升。该地区的云台山脉现在远离海岸,但在岩壁上不同高度处(10~600 m)均有海蚀的浅穴,这就是地壳上升和海侵留下的证据。

第四纪以来,山西汾河地堑和强烈上升的龙门山(山西)相比,虽然它是在下陷,但它仍是处在山西背斜的间歇式的整体隆起区中,所以汾河地堑中除了沉积之外,还有因地壳的整体隆起、河流深切河谷形成的黄河和汾河两岸的多级阶地,甚至在一些小支流两岸也形成了几级阶地。

汾、渭地堑的南、北都有山脉,升降运动造成的高度差都在1 000 m以上,甚至达2 000 m,所以有人估计汾、渭地堑是正在形成的新的大裂谷。

升降运动的产生是和地壳的均衡作用有关。均衡作用指地壳较轻的物质浮在下部较重的物质之上,按浮力定律达到平衡。沉积和剥蚀,冰期和间冰期,气候的变化导致湖泊的形成和干涸,人工水库的修建等都引起地壳均衡作用的调节,即荷载大了就下沉,荷载小了就回升。目前,许多地区的地面下降,除了地下水的因素之外,也有构造下沉的作用,后一种因素不能忽视。由于局部的地壳上升形成山体抬升,迫使河流改变了流向,如汾河和丹江就是如此。局部山体抬升甚至会形成分水岭的迁移,对水系影响更大。

(二)水平运动

从地质力学及板块运动的观点看,地壳的水平运动应是主要的。这包括了海底扩张、海洋盆地与大陆的分异、大陆边缘的拗陷、大陆上高原与盆地的分异;也包括断裂体系的形成、发育,地堑、裂谷的形成、发展,形成新的山脉和海洋,板块的移动、漂动等。水平运动也必然会引起山体、河流、湖岸、地层的变形和错位。例如,嵩山山脊呈S形扭动;秦岭北侧渭河的一些支流几乎呈直角拐弯;西藏的一些湖泊岸线错位;敦煌多期洪积扇的明显偏移。

地震是断裂的伴生现象,所以在构造地震中,更容易发现水平运动比垂直运动还要大。例如,1920年12月宁夏海原地震,M=8.5级,断裂两侧的水平位移14.0 m,垂直位移1.0 m;1931年新疆富蕴地震,M=8.0级,断裂两侧的水平位移14.6~20.0 m,垂直位移1.0~3.6 m;1937年青海都兰地震,M=7.5级,断裂两侧的水平位移8.0 m,垂直位移6.0~7.0 m;1973年四川垆霍地震,M=7.9级,断裂两侧的水平位移3.6 m,垂直位移0.5 m。地震时的地壳现象也证明了水平运动很大,如铁路钢轨呈水平状蛇形弯曲,烟囱的某一段被水平抛出等。

许多断块山地、断块升降带、断陷盆地、裂谷及一些隐性(不明显)、潜性地貌的形成及变化都证明:在断裂构造活动中,既有水平运动,又有垂直运动,而水平运动幅度常常大于垂直升降幅度。

(三)褶曲(皱)运动

褶曲和褶皱运动是由巨大的水平挤压运动及其引起的垂直运动,两者共同形成的。新构造运动时期的褶曲和褶皱以我国西部地区发育最好。例如,天山、昆仑山、喜马拉雅山褶皱带,柴达木盆地周围的褶皱带等。在新疆,山前褶曲(皱)很发育,常多达3~4排,离山越远,褶曲越新。这些都是背斜成山,主要是晚第三纪至第四纪中更新世的地层,向斜部分多被晚更新世到全新世的沉积物覆盖,两翼坡度常常不对称。褶曲和活动断裂常常伴生,活动断裂也能引起褶曲。河西走廊地区第四纪褶皱运动也很明显。

在汾河地堑中也有次一级的褶曲构造,如陕西韩城和山西万荣之间的背斜轴呈EW走向,横跨黄河,这个褶曲也使黄河的三级阶地发生拱曲。又如山西襄汾的褶曲,横跨汾河,也使汾河阶地发生拱曲,在褶曲轴部的汾河二级阶地高出河床约70 m,褶曲之前仅高出河床约20 m。在我国东南沿海一带,第四纪以来为褶皱隆起带,褶曲的形成和地应力大小、板块运动状态有关。(www.daowen.com)

(四)海侵、海退及海岸变化

新构造运动时期发生过多次海侵、海退。华北、渤海区域,在100万年以前至少发生过三次海侵。第一次被称为永乐店海侵,发生在第三纪末或第四纪初。在汾渭地堑中及运城盆地中,钻孔至450 m深度处,就会发现有特殊的标志性(指示性)海洋生物,如孔虫化石、介形虫化石等。第二次是北京海侵,距今200万~240万年,在北京市顺义区钻孔深超过400 m以后也发现指示性海洋生物有孔虫化石。第三次是渤海湾海侵,距今约170万年,在黄骅市、海兴县钻孔深超过300 m后就发现有孔虫化石。

晚更新世以来,华北平原还发生过多次海侵,如河北省海兴县、黄骅市、青县、沧州献县白洋淀等地都发生过海侵,有的是发生在全新世。海侵、海退的交互出现,就形成了今日河北省东部海、陆相地层的叠复交互。

长江下游地区至少有四次海侵、海退。规模最大的海侵使海岸的位置在今日的丰县,沛县、洪泽湖、高宝湖、溧阳、丹阳一带。晚更新世的晚期,发生大海退,上海才成陆,当时的海岸线位于今曰的大陆架外缘。

杭州湾以南的东南沿海第四纪以来是褶皱隆起带,更新世海侵不明显,更新世晚期发生大规模海退,全新世又有大规模海侵。

在晚更新世晚期(距今1.5万~1.8万年),我国北方和南方的海平面都比今日的海平面低一百多米(有的说约130 m),全新世又发生了海侵海退,大约在几千年(有的资料为5 000~6 000年)前才形成了相对稳定的今日的海、陆边界。

各地的海侵、海退都造成了海相、陆相地层的交互叠复状态。

(五)地震及火山作用

1.地震活动

地震活动频繁是新构造运动活跃的主要表现形式之一,构造地震是断裂构造运动的新生或扩展或复活的伴生现象。断裂构造的存在极为普遍,断裂活动也很频繁,有感地震全世界每年要发生几千次,强震或破坏地震在全世界每年要发生几十次、几百次。强震是人类遭遇到的最大的地质灾害。

2.火山活动

岩浆活动,出现火山,形成侵入岩,产生地震,形成造貌运动,这也是新构造运动的主要形式之一。我国第四纪以来火山活动很多,许多地方都有岩浆活动和火山喷发。20世纪50年代新疆还有火山喷发。凡有火山喷发的地方,都留下了大面积的玄武岩或安山岩、流纹岩地层以及火山碎屑、火山灰,还有熔岩流下面被烘烤、烧结、挤压推动的迹象。海底的岩浆活动形成新的海岛,近几十年,欧洲冰岛附近、日本海、夏威夷群岛区域都有新的海岛冒出海面。非洲与阿拉伯半岛之间的红海仍在继续扩张,岩浆物质上涌,形成新的陆地壳。

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