中国地质环境背景与主要地质灾害类型及分布特征.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流中国地质环境背景与主要地质灾害类型及分布特征.精品文档.第二章 中国地质环境背景与主要地质灾害类型及分布特征2.1 中国地质环境背景概述一、地球的演化地球从形成到现在已经经历了约46亿年,根据地壳运动的特征、岩层结构、生物演变可以将其发展演化过程分为太古代、元古代、古生代、中生代和新生代五个不同阶段,其中太古代与元古代合称为前古生代,又称隐生宙,而古生代、中生代与新生代合称为显生宙。1、前古生代,又叫前寒武纪,约距今405.43亿年前古生代是指自地壳形成至古生代开始的一段地质时期,延续约34亿年,是地球地质历史上第一个阶段,约占地质历史85的
2、时间,大致以25亿年前为界,分为太古代与元古代两个阶段。太古代时(4025亿年),地壳处于早期阶段,地壳薄弱,为脆弱的玄武岩圈,地壳运动极频繁,火山活动也极强烈。当时全球几乎都是浅海洋,有分散的孤立的岛屿式小陆块。后经过多次的强烈构造运动,至太古代末,形成了最初的较稳定的基底地块(称之为陆核),陆核的形成标志着地壳构造发展的第一阶段的结束。太古宙大约经历了十几亿年的时间,已经形成了薄而活动的原始地壳,出现了水圈和气圈,孕育和诞生了低级的生命。主要表现在:缺氧的气圈及水体;薄弱的地壳和频繁的岩浆活动;岩石变质很深;海洋占绝对优势;陆核形成;原始生命萌芽。目前已知最古老的生物化石是在南非发现的32
3、亿年前的超微化石古杆菌和巴贝通球藻。 元古代时(255.43亿年),由于陆核的出现和扩大,地壳稳定性得到加强。到早元古代末,地球上发生一次较广泛而强烈的地壳运动(我国称吕梁运动),一些洋壳褶皱隆起,并伴有岩浆喷溢和岩层的变质作用,使陆核加大,形成一些较大而稳定的古陆。以后又围绕这些古陆不断焊接增长,至晚元古宙时,逐渐形成了大型的稳定古陆。元古宙的地史具有下述特征:从缺氧气圈到贫氧气圈,由于藻类植物日益繁盛,它们通过光合作用不断吸收大气中的CO2,放出O2,使气圈和水体从缺氧发展到含有较多氧的状态。从原核生物到真核生物,太古宙已出现菌类和蓝绿藻类,到元古宙得到进一步发展。由陆核到原地台和古地台。
4、古元古代地层和中、新元古代地层有很大区别。2、古生代又可以分为早古生代(距今5.434.1亿年)与晚古生代(4.12.5亿年)。早古生代形成的地层叫下古生界。它划分为三个纪,即寒武纪、奥陶纪和志留纪。寒武纪是古生代的第一个纪,约开始于5.43亿年(另一种意见开始于6亿年)前,结束于4.9亿年前。志留纪约开始于4.38亿年前,结束于4.1亿年前。1879年,英国C.拉普沃思将上述二人命名的寒武系和志留系的重复部分划分出来,称奥陶系(O),取名于英国威尔士地区的古民族名称(Ordovices)。形成奥陶系的时代为奥陶纪,约开始于4.9亿年至4.38亿年前。从整体看来,早古生代仍然是海洋占优势的时代
5、。从早寒武纪开始,世界各地开始了广泛的海侵,至奥陶纪时海侵规模最大。奥陶纪以后,各地广泛发生海退,尤其至志留纪末,由于各板块之间的移动靠拢碰撞,发生了一次世界性的强烈的构造运动(称加里东运动),陆地面积扩大,陆表浅海面积减小。由于西北欧和北美东北部加里东褶皱带的形成,使北美古陆与欧洲古陆相连,导致了古大西洋的关闭。从寒武纪一开始生物界便呈现爆发性增长的形势,称其为寒武纪生命“大爆炸”。寒武纪已发现动物化石2500多种,除脊椎动物外,几乎所有门类都有了。其中最多的是节肢动物中的三叶虫,其数量占生物分类总数的6070,故寒武纪又称“三叶虫时代”;其次为腕足类动物,约占2030;其他无脊椎动物占10
6、15,包括海绵动物、古杯动物、腔肠动物(如珊瑚)、软体动物(如头足类)、环节动物、牙形石、棘皮动物、笔石动物等。因此,早古生代是海生无脊椎动物空前繁盛的时代。从奥陶纪开始,主要是志留纪,出现了淡水原始的鱼类无颌类,属于脊椎动物,说明一个新的时代即将来临。在植物界方面,寒武、奥陶纪都是以海生藻类为主,到了志留纪,已出现半陆生的裸蕨植物,也意味着即将进入一个新的时代。 晚古生代划分为三个纪,即泥盆纪、石炭纪和二叠纪。泥盆纪距今4.13.54亿年,该名来源于英国南部的德文郡(Devon),1839年A.塞奇威克和R.I.莫企逊命名,(De-von日译泥盆,我国沿用)。石炭纪距今3.542.90亿年,
7、这个时期形成的地层称石炭系(C),石炭纪是因其地层中含煤而得名。二叠纪(P)是古生代最后一个纪,距今2.902.50亿年。进入晚古生代时,全球存在四个巨型稳定的古陆:欧美古陆、西伯利亚古陆、中国古陆和冈瓦纳古陆。从泥盆纪晚期开始,这些古陆的内陆或边缘,又遭受不同程度的海侵,形成一些陆表或陆缘浅海。晚古生代后期,全球范围发生强烈的地壳运动(称海西运动),使海槽两侧的大陆板块发生对接碰撞,许多海槽先后关闭,褶皱隆起形成褶皱带,导致欧美古陆、西伯利亚古陆、中国古陆焊接一起,逐渐形成一个巨大的北方古陆(又称劳亚古陆),与南半球的冈瓦纳古陆遥相对应。由于这两大古陆西部十分靠近并联结一起,故构成了一个统一
8、的联合古陆(泛大陆),从而使全球陆地面积空前扩大。晚古生代,在加里东运动之后随着陆地面积的不断扩大,陆生生物开始大量发生和繁盛。植物界从水生发展到陆生,蕨类植物达到极盛,晚古生代晚期出现了裸子植物。动物界从无脊椎动物发展到脊椎动物,鱼类和无颌类广布于泥盆纪,两栖类全盛于石炭纪和二叠纪。晚古生代发生了两次生物集群绝灭,一是在晚泥盆世生物量的突然变化和生态系统的更替;一是在二叠纪末许多无脊椎动物如三叶虫、蜓、四射珊瑚和床板珊瑚(珊瑚中的两大类)、大部分腕足动物的绝灭,成为划分古生代和中生代的标志。晚古生代后期冈瓦纳大陆是冰川广布的时代。晚古生代发生海西运动,主要板块发生碰撞,大部分地槽和活动带(除
9、去古特提斯海和古太平洋边缘活动带)褶皱成山,形成统一的劳亚古陆,同时与冈瓦纳古陆相接形成联合古陆。在石炭、二叠纪时期,北方大陆由于处在较低纬度,且海陆变迁较频繁,古陆上形成许多近海沼泽平原和内陆盆地,气候湿暖,林木茂盛,为煤的形成提供了物质基础,很多地方都形成了重要煤田,是全球第一个且最为重要的造煤时期。当北方大陆森林密布、沼泽丛生时,南方的冈瓦纳大陆却是冰雪晶莹,出现了地史上第二次大冰期石炭纪末至早二叠世冰期。根据二叠纪时联合古陆位置,这些冰盖中心是位于冈瓦纳古陆的高纬度及南极圈地区(现在为南美东南部、非洲南部、印度南部、澳大利亚西部、南极洲)。3、中生代中生代距今2.500.65亿年,划分
10、为三个纪,即三叠纪、侏罗纪和白垩纪。三叠纪(T)距今2.502.08亿年。侏罗纪(J)距今2.081.35亿年,白垩纪(K)距今1.350.65亿年。中生代构造运动频繁而剧烈,是岩石圈板块发展演化趋于形成近代构架的时代,岩石圈板块再一次走向分裂与漂移,逐渐形成今天海陆分布的格局。在欧洲典型的构造是阿尔卑斯山的形成。在东方主要为发生在三叠纪中、晚期的印支运动和发生在侏罗、白垩纪的太平洋运动(又称旧阿尔卑斯运动,我国称燕山运动)。中生代地壳演化的总趋势是:联合古陆的分裂解体,大西洋的形成和扩展,古地中海收缩关闭,太平洋逐渐缩小及环太平洋褶皱带的形成。 晚古生代后期形成的联合古陆,大约于三叠纪末开始
11、发生分裂。首先是北美与欧亚大陆分离,出现了原始的北大西洋;南美与非洲分裂,形成原始的南大西洋;印度和非洲漂离南极洲,形成了原始的印度洋。到侏罗纪、白垩纪时,南北大西洋进一步扩展,印度漂离非洲。澳大利亚漂离南极洲向东北方向移动。故到白垩纪末期,冈瓦纳古陆已彻底解体成五大块(南美、非洲、印度、澳大利亚和南极洲) 。位于北方古陆和南方古陆之间的古地中海,由于印度和非洲板块向北漂移而逐渐缩小。到白垩纪末,两板块北漂至欧亚板块南部,并与欧亚板块发生挤压碰撞,致使该地区的地层受挤压褶皱上升,形成阿尔卑斯、高加索及中亚等山脉。大西洋的产生和不断扩展,使太平洋不断缩小。由于太平洋板块与向西漂的美洲板块俯冲碰撞
12、,使其接触地带,即环太平洋东岸海槽产生强烈挤压上升,并有强烈的火山活动,形成了一系列褶皱山脉,如内华达山脉、安第斯山脉等。在太平洋西岸海槽,则由于太平洋板块向亚洲板块俯冲而形成亚洲东部的一系列断褶隆起带和断陷盆地,伴有大规模的岩浆侵入和喷发,并形成了环太平洋多金属成矿带。中生代的晚三叠纪及侏罗纪时期,气候温暖潮湿,植物茂盛,为成煤提供了物质基础,形成了地史上又一次重要成煤时期。生物界在新环境中又有了新的进化和飞跃,最突出的是裸子植物代替了蕨类植物,爬行动物代替了两栖动物,而盛极一时。但是,到白垩纪末期恐龙类爬行动物全部绝灭,是地史中的一次重大生物事件。 4、新生代新生代是地球历史最近6500万
13、年的地质时代,其已经历的时间仅相当古生代的一个纪。新生代包括古近纪(65002330万年)、新近纪(2330260万年)及第四纪(260万年以来)。古近纪(又称早第三纪,E)初,现今的喜马拉雅及环地中海周围地带仍有海侵,沉积了海相地层。始新世末,随着印度板块不断向亚洲板块俯冲碰撞,喜马拉雅地区受到强烈挤压上升,形成了现今世界上最高峻的山系,并且由于两大板块的推撞,地壳岩层互相叠置,形成了世界上地壳厚度最大和海拔最高的青藏高原。在地中海周围地区,由于非洲板块向欧洲南部靠拢碰撞,形成了分列地中海南北两侧的高峻山脉,如南欧的比利牛斯山、阿尔卑斯山。现在的地中海、黑海、里海均是海槽封闭后的残留水域。新
14、生代的构造运动称喜马拉雅运动(或称新阿尔卑斯运动)。新生代地壳演化的总特点是:地中海-喜马拉雅海槽最后封闭,形成强烈而高耸的褶皱带;大西洋和印度洋继续扩张;环太平洋海槽不断褶皱隆起,洋区日益缩小;各大陆相对漂移或靠拢,逐渐形成东半球大陆和西半球大陆以及现代的全球海陆分布面貌。在太平洋东岸,由于太平洋板块与西漂的美洲板块继续俯冲碰撞,使美洲西部已经形成的褶皱带进一步受挤压,在北美大陆西缘形成了海岸山脉,在南美西部安第斯山区,最后全部隆起成高耸山系。在太平洋西岸,太平洋板块继续向亚洲板块俯冲挤压,使环太平洋西部海槽及亚洲大陆外缘普遍褶皱隆起,伴有强烈的火山喷发,形成了环列东亚大陆边缘的火山岛弧,包
15、括勘察加群岛、日本列岛、琉球群岛、台湾岛、菲律宾群岛及马来群岛等。由于环太平洋海槽是板块的俯冲地带,故地壳运动非常活跃,是现今世界上火山活动和地震活动极为强烈的地区。新生代期间,美洲大陆和欧、非大陆继续分裂,大西洋不断扩张加宽、并延入北极地区,形成了现今的大西洋面貌。澳大利亚大陆进一步漂离南极洲,形成现今的印度洋。欧非大陆内部的一些地方,由于受大陆东西分裂影响,形成了一些基本南北走向的巨大张裂带,如东非大裂谷等。地壳经历了前古生代、古生代、中生代至新生代漫长而复杂的演变发展,至第四纪时形成了现代的地壳构造格局和自然地理面貌,出现了七大洲、四大洋的海陆分布轮廓。被子植物开始出现于白垩纪晚期,到早
16、第三纪极度繁盛,以前由古代羊齿和各种松柏等裸子植物组成的植被逐渐为被子植物所代替。此时被子植物以乔木为主,无论是种类和数量都较中生代有很大增加。显花植物和草类的繁盛,给昆虫、哺乳动物的发展创造了必要的条件。新生代动物界也发生了重大变化。中生代占统治地位的爬行动物已经衰退,而在中生代开始出现的哺乳动物得到迅速发展。从中生代爬行动物时代过渡到早第三纪哺乳动物时代,是地球生命发展史上的重要事件,也是生物界的又一次巨大的飞跃。 人类的出现是第四纪的重大事件,也是第四纪生物发展史上的一次重大飞跃。最原始的人类化石在300400万年前,现代智人在大约10万年前才出现,人类文明已经对地球产生了巨大影响,影响
17、程度已远远超过人类占据地球时间的比例。二、地球物质组成的分布差异在地球形成及其演化的漫长地质时期中,地球物质得到分异,导致地球不同圈层(核、幔、壳层)中各种元素组成差异。原始地壳形成以后,在内生和外生地质作用下,地壳物质也不断地经历着各种分异、重分异过程,导致地壳及地表的岩石、土壤和水中化学元素组成的不均匀分布。研究表明,不同类型地壳岩石的元素含量及元素组合特征相差甚大,就岩浆岩大类来说,Mg、Fe、Cr、Ni、Co、Pd在超基性岩中丰度最高;Ca、Ti、V、Zn、Cu、Sc、Nb、Mo、Sb、I、Hg在基性岩中丰度最高;Al、Na、P、Sr、Zr、La、Ga、B、Br、Bi在中性岩中丰度最高
18、;Si、K、Ba、F、Rb、Li、Pb、Th、Be、Cs、U、Sn、W在酸性岩中丰度最高。不同岩类之间Mn、S、Cl、As、Ge、Cd、Ag、Se、Au的含量变化不大。同样地,不同类型的沉积岩、变质岩的元素含量和组合也各有特点。复杂多次的岩浆活动、沉积作用和大地构造运动的作用结果,使地表自然介质中的化学元素的分布极不均匀。人类出现以后,尤其是工业化以来,金属和能源矿产的大规模开采利用以及各种社会生产和生活活动,又使化学元素在地表的分布得到叠加改造,突出表现为一些有毒有害重金属在地表大量积聚,地球环境受到严重污染。大范围的地球化学填图计划的实施和完成使得识别从局部至区域以至全球的不同尺度的元素地
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