基本内容

　　构造地质学主要研究地质体的次生构造及其成因和演化，同时也进行构造作用环境的重建和反演的研究，可概称为改造和建造。它们都是在漫长的地质历史中发生和形成，并具复杂多样的特征。 　　构造地质学研究的次生构造都与内生地质作用相联系，这与地球深部作用紧密相关。岩石圈板块运动是地质构造演化的主因，所以对地质构造的研究尽管有尺度不同和目的不一的差别，但都必须着眼于全球整体的地质演化规律与特定的形成环境相结合。 　　各种构造作用主要都集中在上地幔圈层以上的岩石圈内，因而岩石圈又 称为构造圈。在这里，既有现今的活动构造现象，如地震可测量的板块运动向量等，也有各种已经固结了的构造，这种历史中的构造一直可追溯至38亿年以前的古老地质体中。 　　持续不断的构造作用，使地表和地下各种地质体发生形变，如岩层弯曲和断裂；地表升降造成山脉、高原和盆地；地表遭剥蚀和盆地内沉积；岩浆的侵入活动和火山喷发等，它们都直接间接地由更为广泛而具体的构造运动所引起的。从矿物晶格位错至造山带的形成，不同成因环境和层次的变质作用现象，岩浆岩分带，大陆碰撞区地壳压缩隆升和邻区的盆地沉积充填，以及地质体演化发展中的构造叠加和改造等，都是次生构造。 　　构造地质学也研究由构造作用决定的原生构造现象，如造山带的位置和形态、盆地的形态和分布，各种层次的变质作用与分带，不同成因的岩浆岩侵位和喷出活动条件等的本身特征，都由构造环境所决定，是由先期构造造成而又成为后继构造作用的基础。 　　构造地质学与地质学一样始于对大陆地质的研究。地壳构造具双层模式特征，不同深度层次的构造变形机制、作用过程和产物有很大的不同，特别是在地下一般为10～15公里深处的脆韧性物性过渡带上下的差别。其浅部常见脆性构造变形，构造发育不均匀；而在过渡带之下，以韧塑性均匀剪切变形为特征，各类韧性剪切构造面一般都很 平缓，多强烈置换构造和透入性特征。浅部的脆性断层向下进入韧塑性带时常产状变缓。具细粒化重结晶的糜棱岩则多形成于脆韧性过渡带附近或更深些。 　　构造变形的各种不同速率和长时间的作用进程，可造成地质体的穿时现象，而不同阶段的构造作用可使构造发生递进变形或叠加；它们在时空上的关系，主构造期间及递进变形期内的演化序列，又常与沉积作用或岩浆侵位相关，这种具明显对应关系的主期又称为构造热事件，它不仅是构造变形产物，也是地质阶段划分的重要标志，有重要的纪年意义。 　　构造地质学强调野外实地观测。其研究精度则随科学技术的发展而迅速提高。20世纪60年代以来遥感技术的运用，对地质构造的研究产生极高的效益；采用反射地震技术研究地壳结构，并开创大陆地学断面的研究和成囤，所有这些创新技术和理论，已有可能在更广阔的范围内研究具体的构造单元、区域构造特征、水平运动和制图。 　　实验室内的显微构造与组构研究、构造变形条件的温度和压力的测算、古应力场重建及古应力差值估算等已经实现。因此，构造地质研究的观测分析手段已是宏观更宏、微观更微，使不同尺度的构造有可能在成因和演化及运动学和动力学上结合得更好，研究得更深入。计算机数字模拟则又开拓了为这方面实验提供可资参考的途径。 　　地质学的研究对象是地球。地球包括固体地球及其外部的大气。

 

 

地质学与地理学的研究对象及其区别

　　固体地球包括最外层的地壳、中间的地幔及地核三个主要的层圈。目前，主要是研究固体地球的上层，即地壳和地幔的上部。 　　地球的平均半径为6371公里 。其核心可能是以铁、镍为主的金属，称为地核,半径约3400公里。在地核之外，是厚度近2900公里的地幔。地幔之外是薄厚不一的地壳，已知最厚处为75公里，最薄处仅5公里左右，平均厚度约35公里。 　　地核的内层是固体，也有科学家认为是在强大压力下原子壳层已被破坏的超 固体。外层是具有液体性质的物质，还推测有电流在其中运动，被认为是地球磁场的本原。外层的厚度约为2220公里。 　　地幔下部是含有较多金属硫化物和氧化物的非晶体固体物质；地幔上部成份与橄榄岩大致相当；与地壳相接部分和地壳均具有刚硬的性质，合称为岩石圈，厚度约为60～120公里；在岩石圈之下为一层具有可塑性、可以缓慢流动、厚度约为100公里的软流圈。 　　地壳表面的海洋、湖泊、河流等水体约占地表总面积的74%。成液态的地表水与冻结在两极地区和高山上的冰川，以及土壤、岩石中的地下水，组成地球的水圈。 　　地球的外层是大气圈。大气主要集中于高度不超过16公里的近地面中，成份以氮和氧为主。离地越远，大气越稀薄，而且成份也有变化。在100公里外，大气逐渐不能保持分子状态，而以带电粒子的形态出现，其稀薄程度超过人造的真空。带电粒子受到地球磁场的控制，形成能够阻挡来自太阳和宇宙带电粒子流冲击的电磁层。 　　地球的水圈和大气圈通过水的蒸发、凝结、降水和气体的溶解、挥发等方式互相渗透和影响。固体的地球界面上下，是大气和水活动的场所。岩石圈的物质也不断运动 ，并通过火山喷发的形式进入水圈和大气圈。地球各圈层的相互作用不断改变着地球的面貌。 　　地球的这些圈层，是由于其组成物质的重力差异作用而逐渐形成的。地球上的任何质点均受到地球引力和惯性离心力的作用，这两种力的合力就是重力。地球表面重力吸住了大气和水，并对他们的运动产生了影响。

 

 

矿物和岩石

　　在地球的化学成分中，铁的含量最高(35%)，其他元素依次为氧(30%)、硅(15%)、镁(13%)等。如果按地壳中所含元素计算，氧最多(46%)，其他依次为硅(28%)、铝(8%)、铁(6%)、镁(4%)等。这些元素多形成化合物，少量为单质，它们的天然存在形式即为矿物。 　　矿物具有确定的或在一定范围内变化的化学成分和物理特征。组成矿物的元素，如果其原子多是按一定的形式在三维空间内周期性重复排列，并具有自己的结构，那么就是晶体。晶体在外界条件适合的时候，其形态多表现为规则的几何多面体，但这种情况很少。 　　矿物在地壳中常以集合的形态存在，这种集合体可以由一种，也可以由多种矿物组成，这在地质学中被称为岩石。 　　地球中的矿物已知的有3300多种，常见的只有20多种，其中又以长石、石英、辉石、闪石、云母、橄榄石、方解石、磁铁矿和粘土矿物最最多，除方解石和磁铁矿外，它们的化学成分都以二氧化硅为主，石英全为二氧化硅组成，其余则均为硅酸盐矿物。 　　由硅酸盐溶浆凝结而成的火成岩构成了地壳的主体，按体积和重量计都最多。但地面最常见到的则是沉积岩，它是早先形成的岩石破坏后，又经过物理或化学作用在地球表面的低凹部位沉积，经过压实、胶结再次硬化，形成具有层状结构特征的岩石。 　　在地壳中，在大大高于地表的温度和压力作用下，岩石的结构、构造或化学成分发生变化，形成不同于火成岩和沉积岩的变质岩。火成岩、沉积岩、变质岩是地球上岩石的三大类别。火成岩中的玄武岩、花岗岩 是地球中最具代表性的岩石，是构成大陆的主要岩石。形成时代最早的花岗岩，年龄达39亿年，而玄武岩是构成海洋所覆盖的地壳的主要物质，均比较“年轻”，一般不超过2亿年。

 

 

地层和古生物

　　地层是以成层的岩石为主体，随时间推移而在地表低凹处形成的构造，是地质历史的重要纪录。狭义的地层专指已固结的成层的岩石，有时也包括尚未固结成岩的松散沉积物。依照沉积的先后，早形成的地层居下，晚形成的地层在上，这是地层层序关系的基本原理，称为地层层序律。 　　地层在形成以后，由于受到地壳剧烈运动的影响，改变原来的位置，会产生倾斜甚至倒转，但只要能查明其形成和变形的时间，仍可以恢复其原始的层序。在同一时间，地球上各处环境不同，在不同环境中形成的地层各有特点。在地表的隆起部位，不仅不能形成新的地层，还会因受到剥蚀而使已经形成的地层消失。 　　因此，地层学是研究各地区地层的划分，确定地层的顺序和相邻地区地层在时间上的对比关系的专门学科。它是地质学的基础，也是地质学中最早形成的学科。 　　古生物是指在地质历史时期，在地球上生存过的各类生物， 一般已经绝灭，它们的少量遗体和遗迹形成化石保存在地层中。 通过研究这些化石，可以了解地质历史上生物的形态、构造和活动情况。 　　对各种古生物进行分类，可以认识生物的演化关系；依据地层中所含化石，可以断定地层的层序，生物演化的不可逆性和阶段性，使这种判断具有可靠的根据；古生物的分布和生活习性，还反映出当时地理环境的特点。古生物的研究是地质学也是生物学的重要组成部分。

 

 

地质构造和地质作用

　　地球表层的岩层和岩体，在形成过程及形成以后，都会受到各种地质作用力的影响，有的大体上保持了形成时的原始状态，有的则产生了形变。它们具有复杂的空间组合形态，即各种地质构造。断裂和褶皱是地质构造的两种最基本形式。 　　地球的岩石圈，已经并还在发生着全球规模的板块运动。板块构造学是 二十世纪地质学对地质构造及地质作用的新认识。其基本内容是，岩石圈是地球中最刚硬的部分，它飘浮在地幔中具有塑性、局部熔融、密度较大的软流圈之上。岩石圈中存在着许多很深很大的断裂，这些断裂把岩石圈分割成被称为板块的巨大块体，全球可分为六大板块。 　　一般认为，主要是地球内部热的不均匀分布引起了物质对流运动，使岩石圈破裂成为板块。板块形成后继续运动，发生分离、碰撞等事件。地幔中的熔融物质沿板块间的拉张断裂带挤入，并不断向断裂两侧扩展，形成新的洋壳，而部分板块则随着载荷它的软流圈物质向下移动而消失于地幔之中。 　　板块运动被认为是使地壳表层发生位置移动，出现断裂、褶皱以及引起地震、岩浆活动和岩石变质等地质作用的总原因，这些地质作用总称为内力地质作用。内力地质作用改变着地壳的构造，同时为地貌的形成打下基础。 　　地质作用强烈地影响着气候以及水资源与土壤的分布，创造出了适于人类生存的环境。这种良好环境的出现，是地球大气圈、水圈和岩石圈演化到一定阶段的产物。地球形成的初期，大气圈和水圈的成分、质量都和现代大不相同。例如，大气曾经历以二氧化碳为主的阶段，海水是约在10亿年前才具有今天的含盐度，生物最早出现在地球形成约10亿年以后等等。 　　地质作用也会给人带来危害，如地震、火山爆发、洪水泛滥等。人类无力改变地质作用的规律，但可以认识和运用这些规律，使之向有利于人的方向发展，防患于未然。如预报、预防地质灾害的发生，就有可能减轻损失。中国在古代就有“束水攻沙”，引黄河水灌溉淤田压碱等经验，是利用河流的地质作用取得成功的例子。

 

 

研究意义

　　在于认识和运用地质体的成因和运动的规律性。地质矿产资源和能源的成矿背景，控矿容扩因素都与构造演化、构造环境和成因机制紧密联系。构造地质作用更是地质灾害的发生的重要的决定因素；工程建设及减灾等环境科学问题，也与构造地质学的研究直接相关联。

 

 

研究方法

　　构造地质学强调野外实地观测，其研究精度随科学技术的发展而迅速提高。20世纪60年代以后遥感技术的运用，对地质构造的研究产生了极高的效益；反射地震技术的运用和大陆地学断面的研究对于揭示地壳结构和深部构造取得了很好的效果，所有这些创新技术和理论已使在更广阔的范围内研究具体的构造单元、区域构造特征、水平运动和制图成为可能。实验室的显微构造与组构研究、构造变形条件的温度、压力测算、古应力差值的估算和古应力场的重建等均已实现。这些都使得不同尺度构造的研究有可能在成因和演化及运动学、动力学上结合得好，研究得更深入。

 

 

发展趋势

　　未来，地质学能观察和研究的范围和领域将日益扩大。在空间上，不但能通过直接或间接的方法逐步深入到岩石圈深部，而且对月球、太阳系部分行星及其卫星的某些地质特征，将有更多的了解。 数学、物理学、化学、生物学、天文学等其他学科的发展和向地质学的进一步渗透，先进技术在地质工作中的使用，同精细、深入的野外地质工作相结合，会使人们有可能对更多的地质现象和规律作出科学的解释进行更深入和本质性的研究。 实验条件将进一步改进，如将实验室中所能达到的温度压力提得更高，模拟更为复杂的多种可变因素的地质作用，并把时间因素也纳入模拟实验之中。 地质学理论不断得到补充、修正，尤其是各大陆所提供的有关不同地质历史时期的新资料将在很大程度上检验、发展板块构造说，进而会产生一些新的理论和学说。 在地质学的服务领域，一个重要方面是开发地球资源，其中有关矿产资源和新能源的研究，仍处于最重要的地位。同时，由于区域成矿研究的需要，将进一步加强区域地质的综合研究，并促进地层学、古生物学、沉积学、构造地质学、地质年代学 ，以及区域岩浆活动研究、变质地质研究等向新的水平发展。 保障人类良好的生存环境、干旱半干旱地区和沼泽地区的水文地质问题，以及工程地质问题的研究将不断扩大。环境地质学，包括环境地质调查研究，有关的微量测试技术和环境保护的地质措施等的研究日趋重要。 总之，地质学必须加强基础研究，如矿物学、岩石学地层学、古生物学等具有奠基意义的学科的研究，以提高对各种地质体、地质现象及其形成、演化的认识。同时还要充分吸收和利用其他科学技术的新成果，包括社会科学的研究成果，以更全面、本质地认识地球历史和构造，为科学的发展，为人类更合理、有效地开发和利用地球资源，维护生存环境，作出应有的贡献。