第三章 地壳受作用差异和运动差异

地壳之所以差异运动，其根本原因就在于受作用有很大差异。而地壳受作用差异的根本原因在于地壳的物质存在与分布有极大差异。

§3.1.地壳物质的差异存在

根据地理学，地球表面总面积510000000平方千米，地球陆地面积149000000平方千米，占地球表面积的29.2％ ,地球海洋面积361000000平方千米，占地球表面积的71.8％。虽然北半球和南半球的面积相等，但北半球的陆地面积很大，南半球的陆地面积很校地球的北半球集中了全球大陆面积的2/3，可称为陆半球，南半球可称为海半球。南北半球海陆分布具有非对称性。在东西方向上，大陆的分布至今也仍然具有非均匀性。欧洲、亚洲、非洲联为一体，构成大陆分布最集中地方。北美洲和南北美洲南北连成条带状。欧洲：面积约1000万平方千米，约占世界陆地总面积的6.8%，仅大于大洋洲，是世界第六大洲。亚洲：面积4400万平方千米，约占世界陆地总面积的29.4%，是世界第一大洲。共有40个国家和地区。人口32.29亿，约占世界总人口的60%，居世界第一位。非洲：面积约3000万平方千米，约占世界陆地总面积的20.2%，是世界第二大洲。共有56个国家和地区。人口6.62亿，占世界总人口的12.3%，居世界第三位。北美洲：面积约2400万平方千米，约占世界陆地总面积的16.2%，是世界第三大洲。共有37个国家和地区。人口4.32亿，约占世界总人口的8.1%，居世界第四位。南美洲：面积约1800万平方千米，约占世界陆地总面积的12%，是世界第四大洲。共有13个国家和地区。人口3.02亿，约占世界总人口的5.6%，居世界第五位。南极洲：面积1400万平方千米，约占世界陆总面积的9.4%，是世界第五大洲。大洋州：面积约900万平方千米，约占世界陆地总面积的6%，是世界上最小的一个洲。共有24个国家和地区。人口2700万，约占世界总人口的0.5%，是除南极洲外，世界人口最少的一洲。与大陆的存在状态相对应，大洋虚空地带集中分布于太平洋和南半球。太平洋：是世界海洋中面积最阔、深度最大、边缘海和岛屿最多的大洋。太平洋位于亚洲、大洋洲、美洲和南极洲之间，北端的白令海海峡与北冰洋相连，南至南极洲，并与大西洋和印度洋连成环绕南极大陆的水域。太平洋南北最大长度约15900千米，东西最大宽度约为109900千米。总面积17868万平方千米，占地球表面积的三分之一，是世界海洋面积的二分之一。平均深度3957米，最大深度11034米。全世界有6条万米以上的海沟全部集中在太平洋。太平洋海水容量为70710万立方千米，均居世界大洋之首。大西洋：是世界第二大洋。位于南、北美洲和欧洲、非洲、南极洲之间，呈南北走向，似“s”形的海洋带。南北长大约1.5万千米，东西窄，其最大宽度为2800千米。总面积约为9166万平方千米，比太平洋面积的一半稍多一点。平均深度3626米，最深处达9219米，位于波多黎各海沟处。印度洋：是世界第三大洋。位于亚洲、大洋洲、非洲和南极洲之间。面积约为7617万平方千米，平均深度3397米，最大深度的爪哇海沟达7450米。洋底中部有大致呈南北向的海岭。北冰洋：位于地球的最北面，大致以北

极为中心，介于亚洲、欧洲和北美洲北岸之间，是四大洋中面积和体积最孝深度最浅的大洋。面积约为1479万平方千米，仅占世界大洋面积3.6％；体积1698万立方千米，仅占世界大洋体积的1.2％；平均深度1300米，仅为世界大洋平均深度的三分之一，最大深度也只有5449米。地壳的物质分布具有这种不均匀性为地壳不同部分在作用控制下发生差异运动和差异变形奠定了基矗

我国境内地壳分布也很不均匀。滚滚黄河、滔滔长江，自西部青藏高原发源，向东流经九、十个盛市、自治区后，分别注入渤海和东海。中国主要河流的流向大体上反映了中国西高东低的地形地势。中国的地形不仅西高东低，而且各种地形类型大致围绕被称做“世界屋脊”的青藏高原，像阶梯一样作半圆状向着太平洋逐级降低。由两条山岭组成的地形界线，明显地把大陆地形分成为三级阶梯。

青藏高原平均海拔在 4000米以上，面积达230多万平方公里，是世界上最大的高原之一，也是中国地形上最高一级的阶梯。它雄踞西南，在高原上横卧着一列列雪峰连绵的巨大山脉，自北而南有昆仑山脉、阿尔金山脉、祁连山脉、唐古拉山脉、喀喇昆仑山脉、冈底斯山脉和喜马拉雅山脉。在高原的山岭间则镶嵌有许多牧草丰美、湖光潋滟的大小盆地。这里还蕴藏着各种丰富的资源，有待我们去开发利用。

越过青藏高原北缘的昆仑山—祁连山和东缘的岷山—邛崃山—横断山一线，地势就迅速下降到海拔 1000～2 000米左右，局部地区可在500米以下，这便是第二级阶梯。它的东缘大致以大兴安岭至太行山，经巫山向南至武陵山、雪峰山一线为界。这里分布着一系列海拔在1500米以上的高山、高原和盆地，自北而南有阿尔泰山脉、天山山脉、秦岭山脉；内蒙古高原、黄土高原、云贵高原；准噶尔盆地、塔里木盆地、柴达木盆地和四川盆地等。

翻过大兴安岭至雪峰山一线，向东直到海岸，这里是一片海拔 500米以下的丘陵和平原，它们可作为第三级阶梯。在这一阶梯里，自北而南分布有东北平原、华北平原和长江中下游平原；长江以南还有一片广阔的低山丘陵，一般统称为东南丘陵。前者海拔都在200米以下，后者海拔大多在200～500米之间，只有少数山岭可以达到或超过千米。

从海岸线向东，则是一望无际的碧波万顷、岛屿星罗棋布、水深大都不足 200米的浅海大陆架区。也有人把它当作中国地形的第四级阶梯。

从陆地地形来说，两条界线，三级阶梯，自西向东逐级下降，大致可以勾绘出中国地形的总轮廓。而这种阶梯状的地形形势，从中国东经 89°线的地形剖面和北纬30°线的地形剖面中都可以得到反映。

青藏、云贵、内蒙古和黄土高原，是中国著名的四大高原。塔里木、准噶尔、柴达木和四川盆地，是中国著名的四大盆地。长江、黄河、珠江和黑龙江等大河流，在辽阔的大地上奔流，造成了许多广大而肥沃的平原。据统计，中国的山地丘陵约占全国土地总面积的 43％，高原占26％，盆地占19％，平原占12％。中国是一个多山的国家，不仅山区面积广大，而且大小山脉纵横全国，它们的分布规则有序，按一定方向排列，大致以东西走向和东北—西南走向的为最多，西北—东南走向和南北走向的较少。东西走向的山脉主要有三列：最北的一列是天山—阴山，中间的一列是昆仑山—秦岭，最南的一列就是南岭。东北—西南走向的山脉多分布在东部，山势较低，这种走向的山脉主要也有三列：最西的一列是大兴安岭—太行山—巫山—武陵山—雪峰山，即前面提到的第二和第三级阶梯的分界线；中间的一列包括长白山、辽东丘陵、山东丘陵和浙闽一带的东南丘陵山地；最东的一列则是崛起于海上的台湾山脉。西北—东南走向的山脉多分布于西部，由北而南依次为阿尔泰山、祁连山和喜马拉雅山。南北走向的山脉纵贯中国中部，主要包括贺兰山、六盘山和横断山脉。这些山脉构成了中国地形的骨架，它们把中国大地分隔成许多网格。分布在这些网格中的高原、盆地、平原以及内海、边海的轮廓，都在一定程度上受到这些山脉的制约。横亘全国的东西向山脉，又是一些大河的分水岭。秦岭山脉是黄河和长江的分水岭，南岭山脉是长江和珠江的分水岭。河流的流向明显地受着山脉的制约，如西南部的雅鲁藏布江、金沙江、澜沧江和怒江等，它们的流向都受到冈底斯山、唐古拉山、喜马拉雅山与横断山等山脉的控制。长江、黄河总的流向是自西向东，但许多河段也受山脉走向的制约，时宽时窄，时而向东南流，时而向东北流，最后东流入海。从中国陆地的第三级阶梯继续向海面以下延伸，就是浅海大陆架，这是大陆向海洋自然延伸的部分，一般深度不大，坡度较缓，海洋资源丰富。

中国这种西高东低、面向大洋逐级下降的地形特点，不仅对中国的气候、农业生产的发展、海陆交通、经济贸易的交流、水力资源的开发等产生重大影响，而且对中国现代地壳活动规律形成最重要的控制。中国山脉的有规律展布反映中国地壳构造与目前活动规律。

§3.2.地壳物质受作用的差异

1重力作用差异

太平洋的平均深度（包括边缘海在内）为4000米左右，比世界海洋的平均深度还深300多米。太平洋中水深超过3000米的洋底面积占85.7％，水深超过5000米的洋底面积占50％以上，世界大洋中水深超过6000米的海沟共33个，太平洋中就有26个，其中水深在1万米以上的深海沟全部在太平洋中。

我国各地区不同地壳部分受重力作用差异很大。假设我国各地区地壳物质的比重都大约是ρ=2.5，那么，相对于太平洋平均水深（4000米）的底面，青藏高原地壳所受的重力大于F=257.24×10¹⁰×8000×2.5g牛顿；相对于太平洋平均水深的底面，内蒙古高原受的重力大于F=40×10¹⁰×5300×2.5g牛顿；黄土高原受的重力大于F=40×10¹⁰×5000×2.5g牛顿；相对于太平洋平均水深的底面，云贵高原的重力大于F=40×10¹⁰×1500×2.5g牛顿；相对于太平洋平均水深的底面，相对于太平洋平均水深的底面，华北平原的重力F=30×10¹⁰×410×2.5g牛顿；相对于太平洋平均水深的底面，长江中下游平原在海拔4000米水深以上的地壳部分受的重力F=20×10¹⁰×4050×2.5g牛顿；相对于太平洋平均水深的底面，珠江三角洲平原在海拔4000米水深以上的地壳部分受的重力F=11000×1000000×4050×2.5g牛顿；相对于太平洋平均水深的底面，东北平原在海拔4000米水深以上的地壳部分受的重力F=35×10000000000×4020×2.5g牛顿；相对于太平洋平均水深（4000米）的底面，四川盆地在海拔4000米水深以上的地壳部分受的重力F=160000000000×4500×2.5g；相对于太平洋平均水深的底面，塔里木盆地在海拔4000米水深以上的地壳部分受的重力F=530000000000×5000×2.5g牛顿；相对于太平洋平均水深的底面，柴达木盆地东北平原在海拔4000米水深以上的地壳部分受的重力F= 200000000000×6800×2.5g牛顿；相对于太平洋平均水深的底面，准噶尔盆地在海拔4000米水深以上的地壳部分受的重力F=380000000000×4800×2.5g牛顿；相对于太平洋平均水深的底面，东北平原在海拔4000米水深以上的地壳部分受的重力F=50000000000×3845×2.5g牛顿；相对于太平洋平均水深的底面，太平洋底底平原的地壳部分受的重力F=0～-1000×89340000000000×2.5g牛顿。地球上地壳受重力的差异使地壳运动和变形演化的重要因素之一。

2潮汐作用差异

海洋中的水通常在合力作用控制下作周期性运动，这种周期性运动叫潮汐、潮流。随着地球的自转、公转运行和地球与周围各天体之间的关系变化，处在地球海洋中不同位置的水分子所受的合力随时间推移不断变化，地球每自转一周，它受的合力变化便呈现一个周期。地球相对太阳的自转周期是23小时56 分4 秒，地球相对太阳的自转角速度是15.041 °/小时；地球相对月亮自转的周期稍长，大约是24 小时50分 24秒，地球相对月亮自转的角速度是 14.49°/ 小时。在相同时刻，海洋中每个水质点受的合力都不同；随时间推移，各质点受的合力都在不断变化。因此，海洋中的水没有一刻停止运动，总是在动荡。海洋中总是在发生着潮汐、海流或洋流等运动及其变化现象。据海洋潮汐研究，每24时48分发生两次高潮和两次低潮，海洋岸边要经过海进→海退→再海进→再海退的海水整体动荡过程，海水要出现从东向西流转向从西向东流、然后转向从东向西流再转为从西向东流的海流换向运动现象。由高潮到低潮约经过6时12分，由第一个高潮到第二个高潮约经过12时24分；在由低潮到高潮也要经过大约6时12分，由第一个低潮到第二个低潮也要经过大约12时24分。支配潮汐的合力变化是有规律的。在沿海区，每个阴历日的高潮时刻和低潮时刻大约是：

上半月每日的第一个高潮时＝日差（0.8）×（ 阴历日子-1）+高潮间隙，

下半月每日的第一个高潮时=日差×(阴历日子-16）+高潮间隙；

低潮时＝高潮时±6时12分。

在沿海区有一种经验计算法是：

上半月每日的第一个高潮时= (阴历日子-3)×0.8，

下半月每日高潮时=(阴历日子-18)×0.8；

低潮时＝高潮时±6时12分。

大陆上的所有物质都受这种周期性的潮汐作用，都有这种周期性的物质运动与变化规律，只是不易察觉而已。作用学研究认为，固体地壳每时每刻也受这种变化的合作用，只是因为地壳物质呈固体状态，分子与分子之间的相互约束作用大，分子的自由活动能力小，都不能在较小的作用下明显变形和运动，所以，通常岩体不表现出明显的潮汐运动。但是，固体地壳也不是非常完整的刚体，而是被长期的地质作用分割成许多地质单元和许多地质构造单元的破碎体，当各地质单元受的作用出现明显差别时，它们就会发生相对运动，或者出现相对运动趋势。令大陆地壳运动的固体潮汐作用虽没有令海洋发生液体潮汐运动的合作用变量那么明显，但却将这种作用分配给了各个不同的地质单元或地质构造单元，各单元受作用后出现整体性的运动。因此，在潮汐作用控制下，固体地壳是以地质单元为单位的潮汐运动与变形。

在地壳以下是液体的地幔物质，地壳通常就像覆盖在大洋表面的冰川一样覆盖在地幔上，所以，地幔也会发生潮汐运动，地质体也能随着地幔的周期性变化而呈现周期性的变化运动。较微弱的潮汐作用呈周期性地牵引着不同地质单元，必然导致地质单元在液体地幔上作往复运动，这样便导致存在在特定位置上的地质体，忽而受挤压作用，忽而又受引张作用。在引张区，在地质体与地质体之间出现的微小裂隙中，必然有岩浆侵入和上部地壳物质的充填。

潮汐作用也有以上几种。这几种潮汐作用对任意地质体的作用都随时间的变化而呈现周期性的变化，它们对地球演化和地壳运动也占有非常重要支配、控制地位。周期性的潮汐作用差异可通过地质体受天体作用的量关系函数

F₃=Gm/[R²+D²-2DRcosαcosβ-2R(R²cos²α+D²-2RDcosαcosβ)^{1/ 2}sinαsinφ]来确定。

3表生作用差异

因受质空关系条件控制，不同地区受的表生作用存在很大差别：高原区以受风化剥蚀与搬运作用为主，低洼处以沉积为主。

4天体电磁作用的差异

天体对不同地质体形成的电磁作用存在很大差别。由于不同地球物质有不同磁性，天体与各个不同地壳部分之间的关系不同，并且随时间推移而不断变化，所以，不同地球物质受的天体电磁作用不同且不断变化。

5物质与空间的作用差异

大洋低洼区是地壳物质存在的相对虚空区，所以，大陆地块所受的合作用方向总是指向最低洼的大洋方向。低洼的大洋对大陆板块形成的阻力最小，这就决定不同地壳部分受的作用方向不同。

§3.3.地壳运动方式差异

1地球球化

地球形成以来，地球演化的最主要趋势是地球球化。地球是在作用下被从较大天体分离出来，形成时地球是不规则形。地球形成后，在外作用及其自身动量控制下，它不断发生着球化。目前，地球仍在向着球化方向演化发展着。地球演化的主要形式是：地球内外部物质向球缺部位（低洼处）运移。地表物质遭受风化剥蚀并被搬运到低洼处沉积，在“重力”及“天体引力”等的控制下，两极大陆地块有向赤道方向运移的趋势，并有向球缺地带运行的趋势。在南北方向上，赤道附近地壳受挤压作用，极地受引张作用。在东西方向上，往复变化作用合力使大陆发生微小的振动，并有向球缺地带（低洼地带）运移。在纵向上，大陆受的作用力最大，所以，大陆总是具有向下运动与变化的趋势。由于地幔物质具有液化流动特征，所以，在东西变化的合力作用下呈现潮汐流往复运动规律。由于地幔物质存在于地壳以下，所以，地幔物质并不能象海洋中水体潮汐那样可以任意运动，其物质只能在东西方向上作往复运动，只有在洋中脊或大陆裂谷等有纵向裂隙生成的地方才可以形成向地表方向的岩浆物质运移现象。大陆裂谷和大洋中脊的中心处之所以是岩浆喷溢的破裂口，主要决定于这两处受作用的合量特征。受杆杆原理控制，洋中脊是地壳上弯的最大点，大陆裂谷是地壳下弯的最大点。当太阳和月亮都位于洋中脊上方时，地幔潮汐流一个从西向东流至洋脊，另一个从东向西流至洋脊。此时，在洋中脊处对向流交汇，便形成了沿洋中脊中央向上涌动的岩浆流。与此同时，大陆裂谷处的岩浆物质因向洋脊方向运移而减少，大陆裂谷上部的地壳便呈现下沉最大值，使大陆裂谷产生自下而上的破裂变形、地表形成地陷地形。与此相反，当地幔物质从洋脊处分别向东西方向流出、并流向大陆裂谷时，洋脊中心沉降，形成地堑，大陆裂谷中心处上升，岩浆上涌。地球球化趋势是地球物质从高处向低处运动或从受作用最大方向指向受作用最小方向，使地球尽可能趋向较圆滑的椭球体，使地壳各部分的存在更加稳定。因此，大陆板块并没有确切的定向运动（并没有统一指向东或统一指向西或南或北的定向运动），只是趋向最虚空的太平洋运动。

2重力均衡运动

所受重力的不同，高大的高原与低平的平原之间、低平的平原与低洼的洋壳之间生成构造裂隙分割带，如海沟、大陆裂谷袋等；大陆地壳在大陆边缘对洋壳形成垂向静压作用，作用量通过杠杆传递远离传递到洋中脊，形成反向作用量，使洋壳受力偶作用状态，从而在洋中脊处破裂；随着海沟的形成与发展和大陆以下洋壳部分的不断熔融与破裂，洋壳部分下沉，进而引起褶皱山脉的引张破裂，从而引发地震、火山和演讲活动。

3潮动

随着时间的推移和天体的运行几天体与各不同地壳部分间的关系变化，各个地壳部分本身在天体引力作用下发生固体潮汐运动，还受地幔潮汐流体往复运动的牵制作用，从而进一步加剧其变形演化运动的状态。由于地壳各部分受的潮汐作用不同，所以，其潮汐运动状态也不同。例如，当太阳、月亮和其它一些行星都位居太平洋上空时，地幔潮汐流分别从西向东、从东向西流向太平洋，位于西、东两处的大陆地壳部分（欧亚大陆和美洲大陆）一个从西向向东运动，一个从东向西运动。

4表生作用下的地壳物质运动

表生作用下的地壳运动差异大家都很熟悉，也主要受地形地势控制。

5不同地质体的多运动差异

不同地质体受的作用相差非常悬殊，如青藏高原、内蒙古高原和黄土高原组合而成的大陆部分受的重力等都很大，而启动的华北平原、长江中下游平原、四川盆地等区域组合而成的大陆部分所受的重力都较小，二者之差很大，所以，在二者之间产生了一个破裂带——营口、渤海、唐山、华县、汶川、松潘、通海一线的破裂带。这个破裂带只是因两侧受作用不同、发生相对运动而生成。板块之间的相对运动都是因为受作用差别悬殊造成。

板块运动理论对控制地壳运动的作用机理缺乏认识，但强调研究地壳运动的统一性规律。板块运动理论认为，地壳运动主要表现为两个过程：a板块张裂（生长）过程；b板块碰撞、挤压、消亡过程；c剪切过程。

a板块张裂（生长）过程有两种情况：

1在大洋中形成海岭。由于海底洋壳要比陆地陆壳要薄，所以岩浆涌出冷却形成海岭。如大西洋的中间由于美洲板块与亚欧板块和非洲板块就形成了一个大洋中脊（海岭）。

2在大陆上形成裂谷。由于陆壳比洋壳要厚所以很少有火山岩浆涌出。如东非大裂谷，由非洲南部的赞比西河口一直延伸到红海地中海。

b板块碰撞、挤压、消亡过程有两种情况：

1陆壳和陆壳碰撞、挤压、消亡、形成高大的山脉。如非洲板块和亚欧板块的挤压消亡边界在阿尔卑斯一带，是一个著名的造山带。还有印度洋板块和亚欧板块之间的喜玛拉雅山系。

2大洋板块与陆地板块的碰撞、挤压、消亡、在大洋的一侧形成海沟、陆地的一侧在海里就形成岛虎在陆地上就形成山脉。如亚洲东部的一系列岛弧和贯穿南北美洲的科迪勒拉山系。

c剪切又称平错过成，这种过程既不使岩石圈生长，也不使岩石圈消亡，只是剪切错动，转换断层的生成过程就是这种过程。

转换断层是威尔逊（J.T.Wilson）于1965年提出的一种新型断层，它构成了板块构造模式中最重要的特点之一。大洋中脊常为垂直于它的横断层所错开，并常切成许多段。从表面看，这些断层非常像平推断层，但经过地震发震机制等研究，它又和平推断层有许多差异。其主要区别是：1大洋中脊被平推断层错开（比方是左旋），由于在错开后洋脊持续扩张，使断层的运动方向跟洋脊错开的方向变得相反（比方改为右旋），而一越过洋脊，两盘位移或错动的方向即改为同向或同步。2断层持续发展，两盘位移增加，但被错开的洋脊之间的距离一般并不增加；如为平推断层，则随着断距的增加，洋脊错开的距离也增加。（3）转换断层只有在洋脊之间的地段才有浅震分布；若为平推断层，则在断层线上都有浅震分布。板块运动理论认为，正是由于海底扩张，导致断层的运动方向和特点发生了改变，所以称为转换断层。转换断层在海底常形成一些深沟，水平断距可达数百千米。著名的美国西部圣安德列斯断层为一右旋断层，其西盘向北移动达1100km，是有名的地震带。从前被认为是一条平推断层，威尔逊和瓦因根据地磁资料，证实它是一条错开太平洋中隆的转换断层。

转换断层的存在并不能证明板块运动理论的完美性，其实，转换断层的存在恰好反映地壳运动的差异性。在地球球化过程中，洋壳部分时而在作用下作左旋剪切运动，时而作右旋运动，反映大陆并不受规律性的地幔对流作用控制，而受大陆的阶段性运动和大陆与地幔潮汐运动的控制。

6.火山、地震活动差异

世界火山主要分布在下述三个地带：i大洋中脊张裂带ii大陆裂谷张裂带；iii板块俯冲带。在大洋中脊，随着洋壳不断产生和扩散外移，活火山逐渐变为死火山，并密集成群对称排列于洋脊两侧；在环太平洋板块俯冲带，一侧是海沟，一侧是岛弧火山带，其分界线称为安山岩线，它的内侧为大洋型地壳，以少含K2O的拉斑玄武岩为主；它的外侧（即靠近大陆一侧），则过渡为大陆型地壳，以喷发大量安山岩（或侵入花岗闪长岩）、火山碎屑岩为主，或喷出含K2O较多的碱性玄武岩，构成有名的环太平洋火山圈。

世界地震沿着大洋中脊、转换断层、俯冲带（贝尼奥夫带）、大陆裂谷、地缝合线分布。世界上的中、深源地震，特别是深源地震，主要分布于俯冲带倾向大陆的一侧。发生于大洋中脊、大陆裂谷的地震主要由拉张所产生；发生于转换断层带的地震主要由扭错所产生；发生于俯冲带、地缝合线的地震主要由挤压、逆掩所产生，但发生于海沟附近的地震有许多是因张裂形成。板块内部地震较少。

据统计，全世界约80％的浅源地震，90％的中源地震和几乎全部深源地震都发生在环太平洋地震带。所释放的地震能量约占全世界能量的80％，但这个地震带的面积仅占世界所有其它地震带总面积的一半，如图所示。这是为什么？究其原因就在于，地壳的存在差异与受作用差异，地震和火山就发生在存在与受作用的突变转化带上。