構(gòu)造地質(zhì)學(xué)

構(gòu)造地質(zhì)學(xué)是研究巖石圈內(nèi)地質(zhì)體的形成、形態(tài)和變形構(gòu)造作用的成因機(jī)制，及其相互影響、時(shí)空分布和演化規(guī)律的地質(zhì)學(xué)分支學(xué)科。構(gòu)造作用或構(gòu)造運(yùn)動(dòng)常是其他地質(zhì)作用的起始或觸發(fā)的主要因素，因此，構(gòu)造地質(zhì)學(xué)說(shuō)通常也就成為地質(zhì)學(xué)的基本學(xué)說(shuō)。

　　狹義的構(gòu)造地質(zhì)學(xué)一般限于形變和變形機(jī)制方面的研究。構(gòu)造學(xué)或大地構(gòu)造學(xué)是對(duì)區(qū)域性宏觀構(gòu)造演化史的研究，也是構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的組成部分。狹義的構(gòu)造地質(zhì)學(xué)與構(gòu)造學(xué)相輔相成，前者的研究是區(qū)域構(gòu)造演化的具體內(nèi)涵，而后者則是前者變形機(jī)制的成因環(huán)境和條件的綜合概括。

　　構(gòu)造地質(zhì)學(xué)最先是對(duì)構(gòu)造要素，即褶皺和斷裂的形態(tài)、變形組合的認(rèn)識(shí)和分析，以及構(gòu)造均勻域區(qū)劃分帶的研究，而后又結(jié)合巖石組合特征，研究演化歷史和變形期次與階段。其核心是構(gòu)造演化的動(dòng)力機(jī)制和成因模式，因而總與學(xué)說(shuō)、假說(shuō)相聯(lián)系。

構(gòu)造地質(zhì)學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史

　　1859年霍爾在研究北美地質(zhì)時(shí)，發(fā)現(xiàn)阿巴拉契亞山脈古生代沉積區(qū)具槽形特征。他把這種現(xiàn)象解釋為因沉積重力負(fù)荷而致下沉，1873年丹納把這種槽形構(gòu)造命名為地槽，并認(rèn)為是地球因冷縮而在大陸邊繞出現(xiàn)的塌陷帶。地槽概念的提出標(biāo)志著現(xiàn)代構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的起點(diǎn)。

　　1887年貝特朗提出造山旋回的概念。1883～1909年修斯在收縮說(shuō)的基礎(chǔ)上完成巨著《地球的面貌》，書中突出了地質(zhì)學(xué)的全球觀點(diǎn)，同時(shí)還發(fā)展了沉積建造的時(shí)空分帶理論，使地槽地臺(tái)學(xué)說(shuō)得以建立，并奠定了20世紀(jì)前半葉的地質(zhì)學(xué)研究的基礎(chǔ)。

　　泰勒1910年討論了歐亞大陸第三紀(jì)山脈弧形向南突出，1912年魏格納有關(guān)大陸起源的論述，使大陸漂移思想形成了大陸漂移說(shuō)。因此，在20年代前后，在地質(zhì)學(xué)中開(kāi)始了以地槽學(xué)說(shuō)為代表的垂直論，與以大陸漂移說(shuō)為代表的水平論有關(guān)主要構(gòu)造運(yùn)動(dòng)方式之爭(zhēng)，并把垂直論與大陸位置相對(duì)固定相聯(lián)系，稱為固定論，而水平論固有大陸長(zhǎng)距離漂移的認(rèn)識(shí)，稱為活動(dòng)論。

　　1928年霍姆斯提出地殼以下物質(zhì)熱對(duì)流的假說(shuō)，用以解釋大陸漂移。1930～1933年哈爾曼和范·貝美倫提出的重力與波動(dòng)說(shuō)，解釋造山物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

　　施蒂勒1924年提出了造山期及其同時(shí)性，支持了地槽學(xué)說(shuō)的造山理論。1936年他把地槽進(jìn)一步劃分為正地槽和準(zhǔn)地槽，其后又把正地槽分為優(yōu)地槽和冒地槽。這些研究成果都顯示了構(gòu)造地質(zhì)學(xué)在造山作用理論與巖石建造學(xué)說(shuō)等方面的重大發(fā)展，進(jìn)而使地槽地臺(tái)學(xué)說(shuō)成為20世紀(jì)50年代地質(zhì)科學(xué)的主導(dǎo)理論。

　　在20世紀(jì)60年代，由赫斯首先提出的海底擴(kuò)張說(shuō)，以及由轉(zhuǎn)換斷層證實(shí)巖石圈運(yùn)動(dòng)符合描述剛體球面轉(zhuǎn)動(dòng)規(guī)律的歐勒定律，確立了巖石圈板塊構(gòu)造學(xué)，并被譽(yù)為現(xiàn)代地球科學(xué)理論的一次革命，從而引起對(duì)地質(zhì)學(xué)中原有的基本原則和規(guī)律重新思考和再認(rèn)識(shí)，也促進(jìn)了構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的現(xiàn)代化進(jìn)程。

　　構(gòu)造地質(zhì)學(xué)對(duì)地質(zhì)體變形機(jī)制開(kāi)展了實(shí)驗(yàn)和定量描述的研究。在20世紀(jì)50年代創(chuàng)立了構(gòu)造物理學(xué)，60年代，以蘭姆賽為代表，從構(gòu)造形態(tài)幾何學(xué)中發(fā)展了有限應(yīng)變測(cè)量，提高了構(gòu)造變形機(jī)制的定量研究的實(shí)踐性。70年代，地球動(dòng)力學(xué)的模擬實(shí)驗(yàn)和描述計(jì)算，擴(kuò)大了構(gòu)造成因機(jī)制的研究基礎(chǔ)。

構(gòu)造地質(zhì)學(xué)基本內(nèi)容

　　構(gòu)造地質(zhì)學(xué)主要研究地質(zhì)體的次生構(gòu)造及其成因和演化，同時(shí)也進(jìn)行構(gòu)造作用環(huán)境的重建和反演的研究，可概稱為改造和建造。它們都是在漫長(zhǎng)的地質(zhì)歷史中發(fā)生和形成，并具復(fù)雜多樣的特征。

　　構(gòu)造地質(zhì)學(xué)研究的次生構(gòu)造都與內(nèi)生地質(zhì)作用相聯(lián)系，這與地球深部作用緊密相關(guān)。巖石圈板塊運(yùn)動(dòng)是地質(zhì)構(gòu)造演化的主因，所以對(duì)地質(zhì)構(gòu)造的研究盡管有尺度不同和目的不一的差別，但都必須著眼于全球整體的地質(zhì)演化規(guī)律與特定的形成環(huán)境相結(jié)合。

　　各種構(gòu)造作用主要都集中在上地幔圈層以上的巖石圈內(nèi)，因而巖石圈又稱為構(gòu)造圈。在這里，既有現(xiàn)今的活動(dòng)構(gòu)造現(xiàn)象，如地震可測(cè)量的板塊運(yùn)動(dòng)向量等，也有各種已經(jīng)固結(jié)了的構(gòu)造，這種歷史中的構(gòu)造一直可追溯至38億年以前的古老地質(zhì)體中。

　　持續(xù)不斷的構(gòu)造作用，使地表和地下各種地質(zhì)體發(fā)生形變，如巖層彎曲和斷裂；地表升降造成山脈、高原和盆地；地表遭剝蝕和盆地內(nèi)沉積；巖漿的侵入活動(dòng)和火山噴發(fā)等，它們都直接間接地由更為廣泛而具體的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)所引起的。從礦物晶格位錯(cuò)至造山帶的形成，不同成因環(huán)境和層次的變質(zhì)作用現(xiàn)象，巖漿巖分帶，大陸碰撞區(qū)地殼壓縮隆升和鄰區(qū)的盆地沉積充填，以及地質(zhì)體演化發(fā)展中的構(gòu)造疊加和改造等，都是次生構(gòu)造。

　　構(gòu)造地質(zhì)學(xué)也研究由構(gòu)造作用決定的原生構(gòu)造現(xiàn)象，如造山帶的位置和形態(tài)、盆地的形態(tài)和分布，各種層次的變質(zhì)作用與分帶，不同成因的巖漿巖侵位和噴出活動(dòng)條件等的本身特征，都由構(gòu)造環(huán)境所決定，是由先期構(gòu)造造成而又成為后繼構(gòu)造作用的基礎(chǔ)。

　　構(gòu)造地質(zhì)學(xué)與地質(zhì)學(xué)一樣始于對(duì)大陸地質(zhì)的研究。地殼構(gòu)造具雙層模式特征，不同深度層次的構(gòu)造變形機(jī)制、作用過(guò)程和產(chǎn)物有很大的不同，特別是在地下一般為10～15公里深處的脆韌性物性過(guò)渡帶上下的差別。其淺部常見(jiàn)脆性構(gòu)造變形，構(gòu)造發(fā)育不均勻；而在過(guò)渡帶之下，以韌塑性均勻剪切變形為特征，各類韌性剪切構(gòu)造面一般都很 平緩，多強(qiáng)烈置換構(gòu)造和透入性特征。淺部的脆性斷層向下進(jìn)入韌塑性帶時(shí)常產(chǎn)狀變緩。具細(xì)粒化重結(jié)晶的糜棱巖則多形成于脆韌性過(guò)渡帶附近或更深些。

　　構(gòu)造變形的各種不同速率和長(zhǎng)時(shí)間的作用進(jìn)程，可造成地質(zhì)體的穿時(shí)現(xiàn)象，而不同階段的構(gòu)造作用可使構(gòu)造發(fā)生遞進(jìn)變形或疊加；它們?cè)跁r(shí)空上的關(guān)系，主構(gòu)造期間及遞進(jìn)變形期內(nèi)的演化序列，又常與沉積作用或巖漿侵位相關(guān)，這種具明顯對(duì)應(yīng)關(guān)系的主期又稱為構(gòu)造熱事件，它不僅是構(gòu)造變形產(chǎn)物，也是地質(zhì)階段劃分的重要標(biāo)志，有重要的紀(jì)年意義。

　　構(gòu)造地質(zhì)學(xué)強(qiáng)調(diào)野外實(shí)地觀測(cè)。其研究精度則隨科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而迅速提高。20世紀(jì)60年代以來(lái)遙感技術(shù)的運(yùn)用，對(duì)地質(zhì)構(gòu)造的研究產(chǎn)生極高的效益；采用反射地震技術(shù)研究地殼結(jié)構(gòu)，并開(kāi)創(chuàng)大陸地學(xué)斷面的研究和成囤，所有這些創(chuàng)新技術(shù)和理論，已有可能在更廣闊的范圍內(nèi)研究具體的構(gòu)造單元、區(qū)域構(gòu)造特征、水平運(yùn)動(dòng)和制圖。

　　實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的顯微構(gòu)造與組構(gòu)研究、構(gòu)造變形條件的溫度和壓力的測(cè)算、古應(yīng)力場(chǎng)重建及古應(yīng)力差值估算等已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。因此，構(gòu)造地質(zhì)研究的觀測(cè)分析手段已是宏觀更宏、微觀更微，使不同尺度的構(gòu)造有可能在成因和演化及運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)上結(jié)合得更好，研究得更深入。計(jì)算機(jī)數(shù)字模擬則又開(kāi)拓了為這方面實(shí)驗(yàn)提供可資參考的途徑。

　　構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的研究意義就在于認(rèn)識(shí)和運(yùn)用地質(zhì)體的成因和運(yùn)動(dòng)的規(guī)律性。地質(zhì)礦產(chǎn)資源和能源的成礦背景，控礦容擴(kuò)因素都與構(gòu)造演化、構(gòu)造環(huán)境和成因機(jī)制緊密聯(lián)系。構(gòu)造地質(zhì)作用更是地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生的重要的決定因素；工程建設(shè)及減災(zāi)等環(huán)境科學(xué)問(wèn)題，也與構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的研究直接相關(guān)聯(lián)。