Transcript 大陸與山脈
大陸與造山運動 請繪出台灣島簡圖並標示出台灣主要的地 形區! 大地構造 • 大陸佔地球的三分之一面積強，地質構造極為複雜，由變 動強烈的變質岩、沉積岩和火成岩等組成。 • 因為是人類與生物活動的主要環境，因此被研究的時間很 早。 • 大陸主要由三種基本構造單元所組成： 地盾 地台 造山摺皺帶 地盾(shield) • 地盾都是由先寒武紀地層組成，面積十分廣大，都在數千 平方公里以上，地形低平，無明顯特色。 • 地盾主要由高度變質岩和花崗岩所組成，構造很複雜，也 間雜有強烈變動和變質的火山岩和沉積岩。 • 上述的岩石在先寒武紀都曾經過多次的地殼變動，但進入 寒武紀後的地質年代中，便呈現安定狀態，除了輕微的撓 曲(warping)外，不再發生地殼變動。 • 因此地盾地區目前僅有持續的風化作用，使得原有的高山 受到侵蝕，逐漸變為低緩地貌。 • 地遁是最原始陸地，也儲存有大量的重要金屬礦產，也構 成大陸的核心，目前各大陸中心幾乎由地盾組成。 • 例如：北美加拿大地盾、歐洲波羅地海地盾、亞洲西伯利 亞地盾、南美巴西地盾、非洲中非地盾、澳洲澳大利亞地 盾。 地台(platform) • 以地盾作為基底，上覆較年輕而近乎水平的沉積岩層，就 構成地台。 • 地台屬於安定地區，面積廣大，常構成地面上平坦而寬廣 的低地。 • 屬於地台的沉積岩曾多是海相的沉積砂岩或頁岩或石灰 岩，表示大片的地盾曾為海水所淹沒，然後再受到抬升而 形成大陸。 • 因此這些沉積岩層雖未受劇烈變質和地殼變動，但受到升 降的運動，常形成大規模的盆地和穹丘，也有海進和海退 等不整合現象。 • 一般地台區的地殼變動均以輕微的掀動、摺皺、斷裂等為 主，斷層的移動量也非常小。 • 例如：歐洲的俄羅斯地台、北美加拿大地盾以南的內陸安 定區均是地台分布區。 造山摺皺帶(folded mountain belt) •為一狹長的山脈帶，多發生在大陸安定地塊的邊緣。 •造山帶中的岩層都經過強烈的擠壓，而發生複雜的摺 皺和低角度的斷層，也有火成岩和變質作用，表示造 山帶是由地殼的壓縮作用而形成。 •例如喜馬拉雅山脈、阿爾卑斯山脈、落磯山脈、安地 斯山脈。 安定地區和活動地帶 • 組成大陸的三種主要構造單元，可以將地殼分為安定 地區(stable region)和活動地帶(mobile belt)兩大 部分。 安定地區—多分布在大陸內部，由古老的變質岩和其 他老岩層組成，均是由很老的地殼變動帶經過長期的 侵蝕作用後所留下來者，大部分地形相當平坦，沒有 崎嶇的高山。地盾和地台區均屬於。 活動地帶—多在大陸的邊緣，經過強烈地殼變動的地 區，所以多數的地層都受到劇烈的摺皺和斷移，地質 構造極為複雜。多半位在海洋和大陸的交界處，也是 各種山脈形成的地區，多數高大的山脈都由此發展。 造山地帶在地質上稱為地槽(geosyncline)，所以地槽 便是活動地帶。 山脈的特性 • 山脈是大陸上最顯著的地形，其共通特點是高度，均比其 他周圍的地區高。 • 在地質上，山脈除了高度外，山脈必有複雜的地質構造， 構成的岩層需經過摺皺或斷層作用，甚至一部分岩石經過 變質作用，或為火成岩所入侵。因此許多高原因組成岩曾 和地形多是平緩的，而不能被稱為山脈。 • 有時候山脈是浸在水中的，如阿留申群島，為一群露出海 面的火山山脈的山頂部分。 山脈的分類 • 山脈按照特性可以分為三大類： • 摺皺山脈(fold mountain)—主要經過摺皺的沉積岩上升 所造成，其中摺皺明顯且眾多，且多低角度的逆斷層，有 不同程度的變質作用和火成岩活動，世界上多數主要山脈 都屬於本類型。 • 斷塊山脈(fault-block mountain)—由於高角度正斷層的 作用，使得大地塊上升，造成了高聳的山脈。 • 火山山脈(volcanic mountain)—由於地殼內熔岩和火山 碎屑物向外噴發造成的錐狀山脈。 地槽學說 • 地槽學說是地質學研究中的一個基本概念，用來說明地球 上各大山脈如何形成。 • 最早由1859年美國地質學家James Hall所提出。 • 其發現美國東部阿帕拉契山中古生代早期地層後達四千公 尺，但西到內陸地台的密西失比河谷，同一年代層僅有百 餘公尺到三、四百公尺。 • Hall認為阿帕拉契山脈原本是一不斷向下沉陷的槽狀地帶， 可以容納巨厚的沉積物。 • 1873年美國地質學家J. D. Dana稱此一種低漥狹長的地區 為地槽。 • 但是，Hall認為的地槽下沉是堆積物向下壓力所造成； Dana認為地槽兩側的壓力推擠是造成地槽下沉的主因，而 堆積在地槽理的巨厚沉積物經過以後的擠壓摺皺，就形成 很高的山脈。 地槽的形成 • 造山階段(orogenic 地槽的發育可經過三個階段： or mountain-making phase) •上升階段(uplift phase) phase) • •當地槽下沉到一定深度，因地球深部的密度變大或地槽本身 沉積階段(sedimentation 地槽中沉積岩因變質作用或火成岩作用，形成一個比較輕的 的浮力作用阻止下沉，於是進入造山階段。 地槽一面緩慢下降，一面持續接受沉積物。沉積物的厚度在地 山根(mountain root)。 槽中心最厚，但沉積物厚度向著鄰近地槽的大陸方向逐漸變小； 原地槽中的沉積物受到橫壓力的擠壓，摺皺成山脈的構造，並 由地殼均衡學說，輕的岩石便會浮起形成高山，然後再受到 所以地槽沉積物呈一楔形，楔尖指向陸台部分。 發生許多斷層， 地表的風化侵蝕。 地槽沉積物分為兩類—淘選度佳的砂、頁和石灰岩等；淘選度 地殼變動的階段中，地槽深部的沉積物也發生變質作用，同時 差的砂、頁岩，多由海底濁流作用堆積而成。 有火成岩的侵入(主要為花崗岩)，使地槽中的沉積物變為剛 依據沉積物不同，地可分為兩個部分： 體，即為一造山摺皺帶。 次等地槽(miogeosyncline)—接近大陸，由淘選度佳的沉積物 構成。 優等地槽(eugeosyncline)—離大陸邊緣遠，由淘選度差的沉 積物構成。 地槽定義的修正 • 板塊構造學說盛行後，地槽的名詞仍保留，但重新修 訂其定義。 • 地槽代表現在或過去板塊邊界上，大陸邊緣一側厚而 狹長的沉積物堆積區。 • 次等地槽代表大陸棚和其上的沉積物。 • 優等地槽代表離大陸較遠的弧前盆地和隱沒帶含有火 山物質的沉積物和沉積地區。 地殼運動的分類 • 地殼變動有兩種方式： • 造山運動(orogeny)— • 地殼經過變動而造成山脈的運動，主要發生在地槽中。 • 因橫向或側向壓力的推擠，使得地槽內巨厚沉積物經摺曲 形成高山，同時伴隨有大規模的逆斷層和其他斷層作用， 有時還有火成岩的入侵和變質作用。 • 造陸運動(epeirogeny)— • 垂直的上下運動為主，可以使地殼發生廣泛的撓曲或傾斜， 使岩層造成寬廣而延伸很遠的波狀起伏，以及盆地和穹丘， 很少有劇烈的摺曲和逆斷層作用。 • 造陸運動多半是區域性的，可以影響很廣大的陸地面積， 多半發生在地台或地盾中。 地殼均衡說(isostasy) • 來自於希臘文”isos”=”equal” 和”stasis”=”standing”。認為到達地下一定的深 度時，該地所受到上面各不同地形單元岩層的壓力達 到一致，在這個深度以下的地函就在靜水壓力的平衡 狀態。 • 高山和其周圍的地殼是呈靜水平衡狀態，高山和平原 等都不過是不同大小的地塊，浮在一個液體狀而更緻 密的底層上，猶如不同大小的冰山浮在水面上一樣。 • 最理想的條件是岩石圈的每一部分，都能達到浮立平 衡的狀態，地殼的各部分都能立在一個浮動面上而彼 此平衡，各部分組成的地塊都能自由上升或下降，和 其相鄰的地塊不發生關係。 地殼均衡說(isostasy)—相關理論 • Pratt’s理論： 1854年提出。所有地塊都浮立在同一深度的底層上 面，但是各地塊的密度不等。 上升較高的地塊密度較小；下沉較深的地塊密度較 大。結果各地塊的總質量相等，可以維持平衡。 不同高度的地塊可以不同的密度來均衡，高山的岩 石密度小，低地的岩石密度大，所以各地塊仍能為 維持平衡，各地塊的地不都在同一平面上，此一平 面稱為平衡面(level of compensation)。 地殼均衡說(isostasy)--相關理論 • Airy’s 理論： 1855年提出。接受Pratt的看法，但是不認為各種地塊 會有不同密度，而應該是密度相同而厚度不同。 高山上升高、底部也下沉的深。低地上升的低、底部 也下沉的淺。 同一底層上，各岩塊厚度不同，高山厚度大，其下較 重的地函物質角少；低地厚度小，其下有較多比較重 的地函物質，所以總質量彼此仍舊可以平衡。 山的高可以由其根的深來補償，山越高根越深，此稱 為山根均衡學說(root of mountain theory of isostasy)。 山脈的造成學說 • 有關造山運動的學說很多，但目前尚無一個學說可以完美的說 明。 • 十九世紀流行的學說是地殼收縮說(contraction theory)，主 張地殼原先是在很熱的熔岩狀態，其後不斷冷卻而收縮，而產 生收縮力，使地殼變形，造成許多摺皺和斷層山脈。但目前已 不被重視。 • 1912年Wegener創立大陸漂移學說(continental drift theory)。 主張地殼為一大塊，後來破碎四處移動。各陸塊漂移時，前端 岩曾受推動而起摺曲，或邊緣壓迫深海沉積物，將這些沉積物 推擠成山脈。 • 對流作用說(convection current)，因地函中高溫物質上升， 到達地殼底部後向兩側移動，慢慢冷卻，向兩旁流動一段距離 後，又向下流回到地函中，如此造成對流圈；因對流作用，將 地殼拉著下降，造成地槽，並將地槽中的沉積物加以壓縮；最 後對流作用停止，因為浮力作用和地殼均衡作用，地槽內已經 壓縮的沉積物就隆起成為高山。 • 地殼的上下垂直運動，以蘇俄學者主張最烈，認為地殼的上下 運動是造成山脈的主要作用。 • 目前，最被地質學界所認可的學說為板塊構造學說(plate tectonics)或新全球構造學說(new global tectonics)，綜合 大陸漂移學說和海底擴張學說(seafloor spreading)。