| 地球科學(xué)原理之十三 冰川消融時(shí)的造山運動(dòng) |
| 作者：廖永巖 編輯：探礦者
上一回我們分析了冰川的地質(zhì)作用之一，即冰川形成時(shí)的造海作用。在這里，我們繼續分析冰川的地質(zhì)作用之二，即冰川消融時(shí)的造山作用。 以現存類(lèi)型的冰川消融為例，分析冰川消融時(shí)的造山作用。 當單極冰川或雙極冰川消融時(shí)，情況剛好相反。極地冰蓋消失，大量的水注入海洋，海洋水面將升高，海水重量增加。極地冰蓋消失，極地巖石殼將從原來(lái)的下降狀態(tài)升起，地球的內部壓力減少。巖石殼在以上兩種力的共同作用下將收縮（見(jiàn)圖5，a-c）。巖石殼面積縮小，引發(fā)造山(陸)作用（見(jiàn)圖5）。
圖5. 冰川消融引起的造山（陸）過(guò)程. A，南極冰川；B，老大陸巖石殼；C，由巖漿噴發(fā)形成的新海洋巖石殼；D，老海洋巖石殼；E，最新大陸巖石殼；F，較新大陸巖石殼. 因為現在的大陸巖石殼和海洋巖石殼相比，相當厚(宋春青和張振春, 1996)。大陸巖石殼的剛性遠大于海洋巖石殼，海洋巖石殼受到壓縮的可能性也遠大于大陸巖石殼。所以，造山運動(dòng)，主要發(fā)生在海洋巖石殼（見(jiàn)圖5，b，c）。 洋中脊部分，由于受到兩邊的擠壓，將封閉。若洋中脊兩側海洋巖石殼的比重相等、作用力相等，則洋中脊兩側共同上升，形成洋中脊隆起（這種情況為主）。若洋中脊兩則的密度或作用力不相等。重的洋中脊一邊海洋殼，有可能插入另一邊洋殼的下面。根據“地幔浮力面平衡”原理，將形成造山運動(dòng)（這種情況較少）。
圖6. 地槽形成和造陸過(guò)程. A，巖石殼；B，早期沉積物；C，負壓腔；D，后期沉積物；E，火山堆；F，類(lèi)花崗巖巖漿層；G，類(lèi)玄武巖巖漿層；H，玄武巖；“→”示火山噴發(fā). 洋中脊兩側的洋殼部分，在兩邊大陸巖石殼的擠壓下，一旦海洋巖石殼寬度超過(guò)海洋巖石殼的剛性范圍，海洋巖石殼將發(fā)生形變（見(jiàn)圖6，a-b）。要么隆起，要么下降。若隆起，就成為地背斜（海山）。若下降，就成為海盆（地向斜）（見(jiàn)圖6，b）。由于海洋巖石殼的密度比較大，再加上冰川消融后形成的海水增加，地球內壓下降，海洋巖石殼下降的面積將遠大于抬升的面積，也就是說(shuō)，海盆的面積遠大于地背斜的面積（見(jiàn)圖6，b）。 海盆一旦形成，將有沉積物在海盆里沉積（見(jiàn)圖6，b）。隨著(zhù)冰川不斷地消融，巖石殼嚴重收縮。海盆邊緣受到嚴重擠壓，因為海洋巖石殼剛性作用，海盆底部將不斷下陷（見(jiàn)圖6，b-c）。同時(shí)，海盆里沉積的上千米的沉積物，也進(jìn)一步加劇了海盆的下陷（見(jiàn)圖6，b-c）。下降的海盆，將又會(huì )有大量的沉積物沉積（見(jiàn)圖6，c）。 海盆下降深度越來(lái)越深，盆口面積越來(lái)越小。海盆下陷到一定程度，就轉變?yōu)榈夭郏ㄒ?jiàn)圖6，c）。 地槽下降越深，槽底洋殼的彎曲度就越大，當彎曲度越過(guò)洋殼的承受力時(shí)，槽底斷裂（見(jiàn)圖6，d）。由于負壓的作用，將造成大量玄武巖巖漿噴出（見(jiàn)圖6，d-e）。 隨著(zhù)地槽的下陷，根據“地幔浮力面平衡”原理，地背斜將被抬升。通過(guò)地背斜的抬升，來(lái)達到地槽和地背斜共同構成的浮力和重力平衡（見(jiàn)圖6，b-c）。 隨著(zhù)地背斜的抬生和地槽進(jìn)一步不斷下陷，將加劇地槽底部巖石殼和地背斜巖石殼的彎曲。當其彎曲程度超過(guò)連接它們洋殼的承受度時(shí)，將發(fā)生斷裂。這就引起地震，引起地槽和地背斜的分離（見(jiàn)圖6，g）。 一旦地背斜和地槽分離，地槽因為失去兩側地背斜的牽扯，根據“地幔浮力面平衡”原理，由于地幔的浮力而上升（見(jiàn)圖6，g-h）；地背斜將因為沒(méi)有地槽的支撐而下降，沖擊下面的巖漿而引起火山噴發(fā)（主要為中性或酸性巖漿的噴發(fā)）（見(jiàn)圖6，g-h）。同時(shí)，地背斜巖石殼較重，地槽巖石殼較輕（地槽里沉積巖的比重小于火成巖性質(zhì)的海洋巖石殼），地背斜和地槽巖石殼斷裂時(shí)，地背斜巖石殼將向地槽下插入，這樣，更進(jìn)一步造成地槽抬升，形成中央隆起（見(jiàn)圖6，g-h）。從而形成地背斜和地槽之間的重新組合。 若這種組合型巖石殼達到一定厚度，根據“地幔浮力面平衡”原理而抬升出海面從而形成陸地板塊（見(jiàn)圖5，b，c；E，F）。這稱(chēng)為造陸運動(dòng)。造陸過(guò)程簡(jiǎn)化如下： 這樣，由于部分或全部海洋巖石殼轉化為陸地板塊，使陸地板塊增加，海洋相對縮?。ㄒ?jiàn)圖5，a-c）。 海洋巖石殼和大陸巖石殼接觸處，同樣會(huì )有或大或小的海盆或地槽形成（見(jiàn)圖7,b-c）。一旦地槽形成，在不斷的、巨大的地球收縮擠壓力作用下，由于海洋巖石殼比重比大陸巖石殼大，地槽將插入大陸巖石殼下面（見(jiàn)圖7, d），地槽被壓扁相貼（見(jiàn)圖7, e），貼合處就是海溝（見(jiàn)圖7，D）。 由于海洋巖石殼向大陸巖石殼下彎曲并擠壓，就使陸殼下增加了兩層新的巖石殼（見(jiàn)圖7，e），根據“地幔浮力面平衡”原理，被加厚處的大陸巖石殼將抬升（見(jiàn)圖7，e-f）。這樣，將使抬生的大陸巖石殼和未抬生處的大陸巖石殼發(fā)生斷裂（見(jiàn)圖7，g），從而造成火山，形成海溝后火山線(xiàn)（這種火山也為中性或酸性巖漿形成）（見(jiàn)圖7，h）。
圖7. 島弧的形成. A，海洋巖石圈；B，大陸巖石圈；C，軟流層；D，海溝；E，負壓腔；F，火山堆；“→”示火山噴發(fā). 既然冰冰川形成時(shí)有造海作用，而冰川消融時(shí)具有造陸作用，那么，在地球演化的過(guò)程中，冰川的形成和消融又是如何推動(dòng)地球演化的呢？且聽(tīng)下回分解。 未完，待續。 下回預告：地球科學(xué)原理之14 古巖石殼的形成及大陸的演化 參考文獻： 宋春青，張振春. 地質(zhì)學(xué)基礎. 北京：高等教育出版社. 1996. 272-348
（注：本“地球科學(xué)原理”系列，是根據廖永巖著(zhù)，海洋出版社（2007年5月）出版的《地球科學(xué)原理》一書(shū)改編而來(lái)，轉載者請署明出處，請不要用于商業(yè)用途） |
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