地球科学与地球生物学的关系

地球概论_地质与岩土力学基

情景2　地质作用

【学习目标】

1.了解地质作用概念，了解地球的一般性质以及地质运动。

2.熟悉地质作用系统，掌握内、外动力地质作用类型。

3.培养分析地质现象、地质作用的习惯。

【能力要求】

1.能够查阅多种资料，丰富对地球知识的了解。

2.有对地质现象整体把握和具体分析的基本能力。

【必要的理论知识与资料】

2.1　地质作用概念提出

通过对岩土工程和岩土环境的了解，我们发现了环境问题以及地质问题，提出了地质概念或者地质学名词。这个概念已经深深地触入本质，帮助我们认识和分析各种地球物质、地质现象、地质运动，建立起了基本的认识框架，认识脉络，也可以说是一种哲学式的、宇宙时空模式的、物理学模式的认知模型。必须培养这样的认知行为和习惯，这是指导我们认识地质科学和学习地质学的方向和思路。我们必须清楚，任何地质学的现象或者问题我们都可以说是地球物质在时空的运动和变化。但是这是粗线条的，我们需要细节的支持。就是哪个物质在哪个具体的时空有怎样的运动和有怎样的变化。每一个环节都有更小的问题需要继续提问，这样的无限提问会追到世界的本来面目。每一个小问题的思路都是我们对地质名词思考模式的循环，任何问题都逃不出这个框架。

在物理空间里，我们思考地球就如思考一个球体、块体，甚至质点，可以进行力学分析，可以按照运动学来分析，也可以按照光学现象分析，也可以做热学探讨，也可以做电磁学研究等等。而作为地球科学范畴的地球物理学，是用物理学的方法和原理研究地球的形成和动力，研究范围也包括地球的水圈和大气层。地球物理学研究广泛的地质现象，包括地球内部的温度分布;地磁场的起源、架构和变化;大陆地壳大尺度的特征，诸如断裂、大陆缝合线和大洋中脊。现代地球物理学的研究延伸到地球大气层外部的现象(例如，电离层电机效应、极光放电和磁层顶电流系统)，甚至延伸到其他行星及其卫星的物理性质。

相应的地球化学是研究地球的化学组成、化学作用和化学演化的科学，它是地质学与化学、物理学相结合而产生和发展起来的边缘学科。自20世纪70年代中期以来，地球化学和地质学、地球物理学已成为固体地球科学的三大支柱。它的研究范围也从地球扩展到月球和太阳系的其他天体。地球化学的理论和方法，对矿产的寻找、评价和开发，农业发展和环境科学等有重要意义。地球科学基础理论的一些重大研究成果，如界限事件、洋底扩张、岩石圈演化等均与地球化学的研究有关。

而地球生物学是地球科学与生命科学交叉形成的学科，它研究作为地球系统三大基本过程之一的生命过程(即生物圈)与地球其他圈层的相互作用。不仅是地球影响生物圈，而且生物圈也影响地球系统。这种相互作用或影响，从地球历史早期到现在，是一直在协同、耦合地进行着。

这些以地球作为研究对象的不同学科，所用的研究方法不尽相同，研究的问题各有侧重，关注的焦点不一而足，但是都归拢在地球上，我们有理由相信它们都是为了解释地球的本质问题而来，它们一定是相通的，是互相联系的，我们处理和研究地球问题的时候，完全可以采纳每一门学科的成果和结论来服务于我们的思考研究。

这些物理的、化学的、生物的学科都是研究地球物质及能量范畴，都有时空背景，都有关运动和变化，只是相对于普通地质学学科来说，它们走向了单维的、线性的、局部的探索领域。而普通地质学更重视实体的、眼光可见的、具体的、整体的、以环境面目出现的对象。

在我们思考地质学问题时，我们不能绕开物理的、化学的、生物学的基本层面以及生活常识的基本层面，应该从那些直接的、简单的环节入手，例如我们手拿一块石头，首先看见形状、大小、颜色，感觉到它的轻重，然后还有寒凉温热、气味等等，每一项都是我们应该知道的基本事实。这些都是通过感觉系统而起的作用，再集中到我们的大脑进行分析判断，在这个过程中，我们有时会忽略了或者忘记了自己，其实我们自身就是精妙的感应器，分析处理器。

在工程实践和科学研究中，我们也不能单凭自我的感觉，我们需要更多的各种现代科技仪器和分析工具来实现对对象的客观的观测和测定，然后寻找合适的定性定量分析方法，探讨我们需要知道的前因后果。

如果看见一块落下的石头砸向地面或其他物件，石头变形粉碎，地面沉陷成坑，有物体变形破坏，我们就意识到两个客体发生了关系，产生了相互性的关系，出现了相互作用，导致了一系列的后果或者效应，这个应该是所有有关相互性的模式的缩影(图2－1，图2－2)。在这个相互性的关系或者过程里，直接表征了世界上各种事物之间的普遍联系和关系，我们通常把这样的关系叫相互作用。相互作用的类型多种多样，不同学科有不同的定义，但是一定是两两相对，或者是多方相对的关系。

图2－1　石头失稳倾覆车辆

图2－2　落石砸向汽车，汽车损毁变形

一切地质现象都不是独立存在，都是在相互性前提下的存在，任何地质事件都有背景和诱因以及推动力(这个推动力是更宽泛意义上的推动力，不局限于推力、压力、重力等)。借用类似于力学里常说的力的作用这一说法，我们把地质现象、地质运动等有关相互性的问题简洁表述为地质作用。地质作用存在于一切活动之中，地质作用也就是一切地质活动。任何活动中都有主动与被动的相对区分，都有施者与受者，构成了基本的地质矛盾。而研究具体的矛盾，就是在研究相互之间的关系。

2008年5月12日14时28分4秒，四川汶川(103.61E31.46N)、北川(104.45E，31.83N)发生里氏8.0级地震，地震造成69227人遇难，374643人受伤，17923人失踪。此次地震为新中国成立以来国内破坏性最强、波及范围最广、总伤亡人数最多的地震之一，被称为“汶川大地震”。如此强烈的地震造成了震中的建筑基本倾覆和损毁(图2－3)，道路严重变形，山体崩塌滑坡，河流阻塞形成堰塞湖，这种地震作用可谓巨大而不可抗拒。

图2－3　汶川地震震中建筑损毁情况

距离汶川直线距离500多公里的陕西某地(108.50E，34.28N)家属院，在地震发生时，居民看见高层楼房摇晃剧烈，多层楼房内桌面花瓶掉地、部分空调柜机倾倒，2003年家属院整体新修的较高质量路面部分位置在汶川大地震时发生挤碎断裂破损(图2－4，图2－5，图2－6，图片中方位为上北下南，左西右东，地震发生在西南方向)。而直至2013年也未见其他地方有新的损坏现象。

图2－4　家属院中心路面破坏

图2－5　破坏细节

图2－6　破坏细节

一个宏大的自然现象，地质事件，地质作用，地震作用，导致了剧烈的灾变，这是一种什么样的作用细节?我们看到了外在的现象，但是它的推动力在什么地方?它的运动形式是怎么样的?地震一旦过后，运动似乎停止，离开了当时的视频实录，我们从哪里下手推演?

距离震中遥远的异地呈现的现象我们又该作何分析?如果单独分析一个混凝土块体，根据力学原理，也可以得出理性的结论，这样的分析是合理的和应该的。但是遥远两地间的山山水水、无垠大地是怎样的情况，我们又该怎么去分析和推演?

所有这些，都是我们研究地质作用时所应关心和重视的话题。

2.2　地球概论

要充分理解地质作用，就必须对地球有基本的了解，诸如它的空间位置、形态变化，理化性质、结构构造，它是各种地质现象发生的基本背景。已有的各个行业和学科研究得出的地球基本资料很方便我们查阅和分析。

2.2.1　地球球体的概念

许多人在小学阶段就获得了地球是球体的正确知识，但是，是否内化为自己的理解，也不尽然，因为我们的生活观念并不是同样的认知域，我们生活的圈子更小，概括性就更低，也未必在技术性的处理中自觉意识到球体的存在，我们往往忽略了球体。

为了数学上计算方便，人们用“旋转椭球体”这一几何形体来代表地球的形状。后来通过重力测量采用“大地水准体”这个概念来代表地球的形状。大地水准体是指由平均海面所封闭的球体形状。海面上的重力位各处都是相等的，即海面在重力作用下是一个等位面，把这个等位面延伸通过大陆，就形成一个封闭曲面，这个曲面叫大地水准面。由于地球表面有71%为海洋所占据，所以在一定程度上讲，大地水准面代表了地球的形状，而且这个面是一个实际存在的面。但它仍然是介于旋转椭球体和地球真实形状之间的一个中间形态。

20世纪50年代后，科学技术发展非常迅速，为大地测量开辟了多种途径，高精度的微波测距，激光测距，特别是人造卫星上天，再加上电子计算机的运用和国际间的合作，使人们可以精确地测量地球的大小和形状了。通过实测和分析，终于得到确切的数据:地球的平均赤道半径为6738.14km，极半径为6356.76km，赤道周长和子午线方向的周长分别为40075km和39941km。

地球的球体特性在人们的视觉和大型物体的观察以及设计里都是需要考虑的因素。

只有统一标准的观测，才会有基本的推理与分析。最新的观测数据反映最接近当下的地球实际。不同时期的可靠的数据是不同时期地球运动的真实记录。精确的现代大地测量为数字化地球提供了最大可能和基本保证。

已知的地形外在不均衡性反映了地球内部物质状态也不是稳定均衡状态。当然，稳定、均衡、平衡不是地球的目的，只是一种比较，地球的内在运动和外在形状应该是什么只有依赖自然的发展规律来决定，我们应该面对自然的实体，时刻观察它，思考它和研究它，找到有限的规律并利用它服务于人类自身。

2.2.2　地球的地表形态

人们对地表现象的了解是与生俱来的，人们通过学习、旅游，依赖现代传媒，全面广泛获得了很多信息，自然旅游或探险揭开了许多陌生的处女地的秘密，发现了不可思议的许多现象。认识地表是人的天性和必然。也只有在不断的认识里，才会发现新的地质秘密。

回忆地球地形数据?

大陆平均高度:825m，海洋最深海沟:－11034m，海洋平均深度:－3800m，大陆和海洋的平均高度:－2448m(即全球表面无起伏，将被2448m厚的海水所覆盖)。

大陆地形单元的特点:

山地:海拔高度在500m以上的正地形(表2－1)。

表2－1　山地高程分类

平原:相对高差低于100m的平坦地区。

高原:海拔大于600m，表面较平坦或略有起伏的广阔地区，如青藏高原。

盆地:四周是山地或高原，中央地形低平或呈丘陵状的地区，外形似盆状的地形，如四川盆地、塔里木盆地。

裂谷系:伸延上千公里，宽仅30～50km的线形低地，两壁或一壁多为断崖，如东非裂谷系，我国汾渭裂谷。

海底地形单元:

大陆边缘:分大陆架、大陆坡、大陆基、海沟和岛弧。

大洋盆地:可进一步分为深海平原、海山和海岭。

洋中脊:屹立在大洋底上的巨大“山脉”，有的地段露出海面而成带状分布的岛屿。例如著名的大西洋中脊，由北极—冰岛—蜿蜒穿越大西洋—南极附近，总长度约15000km，洋中脊底部平均宽度约1500km，其上部由平行山脊组成一个高中心带，中央有一条裂谷，裂谷宽约20km，深度约1000～2000m。

回忆中国地形特点?

2.2.3　地球的物理性质

2.2.3.1　地球的密度和重力

地球质量是物理学避不开的话题。地球的质量是根据万有引力定律计算出来的，用地球的质量除以地球的体积，便可得出地球的平均密度是5.517g/cm3，而地壳上部的岩石平均密度是2.65g/cm3，由此推测地球内部必有密度更大的物质。根据地震资料得知，地球密度是随着深度的加深而增大的，并且在地下若干深度处密度呈跳跃式变化，推测地核部分密度可达13g/cm3左右。地球的重力异常是揭示地球内在的一把钥匙，也是工程设计里应该考虑的细节。

2.2.3.2　地磁

早在公元前3世纪战国时期，我国就已利用磁性发明了指南仪器——司南，知道了地球具有的这一特性。地球周围有一个巨大的地磁场，地磁极与地理极的位置是不一致的。

为了确定地表任何一点的地磁场，需要进行磁场强度测量。磁场强度在水平面上的投影为水平强度，它的垂直分量为垂直强度。磁偏角也就是地磁子午线与地理子午线的夹角，以指北针为准，偏东为正，偏西为负。磁倾角即磁针与各处水平面的夹角，常随纬度而变化，在两磁极为90°，在磁赤道则为0°，以指北针为准，下倾者为正，上仰者为负。

地质勘探工作中，经常会使用到罗盘，在罗盘使用中，我们必须小心意识到磁场异常现象，避免造成数据的失真而引起判断失误。在山区旅游中，指南针也会因磁异常误导方向。

2.2.3.3　地热

地球内部储存着巨大的热能，这就是常说的地热。地壳表层的温度常随外界温度而有日变化和年变化，也叫外热层(变温层)，其热量绝大部来自太阳。但从地表向下到达一定深度，其温度不随外界温度而变化，这一深度叫常温层，是外热层的下界与内热层的上界之间。该带的地温大致保持在当地地面年平均温度左右。其深度大约在地表以下15～30m。它的深度因地而异，在我国北方，温度具有年变化的深度大约在30m左右。在年常温层以下，叫内热层(增温层)，其特点是地温随深度的增加而逐渐增高。此增温规律可以用地热增温级或地热梯度表示。所谓地热增温级是在年常温层以下，温度每升高1℃时所增加的深度，单位是m/℃，例如，大庆的地热增温级为20m/℃，北京房山为50m/℃。地热增温级的平均数值是33m/℃。地热增温级的倒数叫地热梯度，即每深100m所增加的温度，单位是℃/100m。地热梯度的平均数值是3℃/100m。

地温增加的情形各地不同，与各地岩石的密度、导热率、离热源的远近及所处的地质构造条件有关。地热增温的规律只适用于地壳部分或岩石圈。

据地球物理资料推断，整个地球的平均温度约为2000℃。

地热的主要来源是由放射性元素衰变而产生的。此外，也有一部分热能可能是由构造变动的机械能、化学能、重力能和地球旋转能等转换而来的。还有人认为地热是地球形成时残余下来的，这就是所谓“残余热说”。

地球内的热能可以通过不同形式进行释放，如火山喷发、热水活动以及构造运动等都是消耗地热的形式。但地热释放最经常和持续的形式是地球内部热能从地球深部向地表的传输，这种现象称为大地热流。

地热流所带出的热能是很分散的，只有在一定地质条件下富集起来的地热能，才能当做资源看待。

我国东部沿海地区(包括台湾在内)和西南地区西藏、云南等地，正好分别位于世界的两条地热带范畴内，所以地热资源很丰富。目前我国已发现热泉点2800多处(西藏地区未计入内)。据近年科学考察，西藏全区的水热活动区不下600处。其中拉萨西北的羊八井热气井，钻井深30m，而温度达130℃的热水汽喷高约30m，是典型地热田之一。热泉、温泉之外，也可以通过钻井把地下一两千米以内的热水抽到地面上来，加以利用。热水除直接利用外，还可用以建立地热发电站。20世纪70年代以来，我国已在广东丰顺、河北怀来以及湖南、山东、江西、辽宁等省建成小型地热发电站。在西藏羊八井还建立了第一座直接利用地热汽发电的地热试验站。

目前全世界对地热的利用还主要限于地表和地下热水方面，但近年已注意到如何进行“高温岩体”的利用问题。如日本正在进行开发高温岩体热能试验。其方法是在岩浆岩体上开凿一破碎井(或利用废井)，在井下采取措施，使下面岩体产生龟裂，然后注水到地下岩体龟裂处，同时在地面另凿一生产井，提取利用基岩热产生出来的蒸汽，推动涡轮机发电。1992年在山形县挖掘了一口深2200m的实验井，成功地进行了第二次制造龟裂的实验，并准备继续进行破碎井与生产井之间水汽通过连续循环实验。据认为如果能开发4000m以下岩体热能，则仅日本的这项可以利用发电的能源资源即可达到4亿kw以上。由此说明，地热资源的开发利用，有着无限广阔的前景。

地热毫无疑义影响地下工程，当然更主要是参与整个地质运动。以地热作为能源工程的开发无疑会加剧地质作用的复杂性，增加更多的不确定性。面对日益广泛的地热开发，我们作为环境的一分子，是喜是悲，应该保持一种什么样的心态和科学态度，应该深思。

2.2.3.4　地球的弹塑性

地球具有弹性，表现在地球内部能传播地震波。生活中我们在路基路面附近感受列车等过往的震动，路基的回弹，大楼的摇晃等，都属于弹性的例子。

同时，地球也表现出塑性。地球自转的惯性离心力能使地球赤道半径加大而成为椭球体，表明地球具有塑性;在野外常观察到一些岩石发生了强烈的弯曲却未破碎或断裂，这也表明固体地球具有塑性。

地球的弹、塑性这两种性质并不矛盾，它们是在不同的条件下的表现。如在作用速度快、持续时间短的力(如地震作用力)的条件下，地球常表现为弹性体;在作用力缓慢且持续时间长(如地球旋转离心力、构造运动作用力)或在地下深部较高的温度、压力条件下，则可表现出较强的塑性。

2.2.4　地球的结构

我们熟知的地球结构模型是一个处于不同状态(物质状态，运动状态等)与不同物质组成的同心圈层球体，类似于蛋体结构，这些圈层可以分成内部圈层与外部圈层，即内三圈与外三圈。其中外三圈包括大气圈、水圈和生物圈，内三圈包括地壳、地幔和地核。

2.2.4.1　地球的外部圈层

(1)大气圈。

从地表(包括地下相当深度的岩石裂隙中的气体)到16000km高空都存在气体或基本粒子，总质量达5×1015t，占地球总质量的0.00009%。主要成分中氮占78%;氧占21%;其他是二氧化碳、水汽、惰性气体、尘埃等，占1%。风云雨雪等大气活动在地球地质作用中扮演极其重要的角色。沙尘暴、雾霾、酸雨、暴雨、飓风等是严重的灾害。

(2)水圈。

水圈包括海洋、江河、湖泊、冰川、地下水等，形成一个连续而不规则的圈层。水圈的质量为1.38×1018t，占地球总质量0.024%，比大气圈的质量大得多，但与其他圈层相比，还是相当小。其中海水占97.2%，陆地水(包括江河、湖泊、冰川、地下水)只占2.8%;而在陆地水中冰川占水圈总质量的2.2%，所以其他陆地水所占比重是很微小的。此外，水分在大气中有一部分;在生物体内有一部分，生物体的3/4是由水组成的;在地下的岩石与土壤中也有一部分。大气圈中存在的水分只占水圈总量的十万分之一，但它的重要意义是不能以百分比来衡量的。水圈对地球的发展和人类生存有很重要的作用。

(3)生物圈。

生物类的生命活动具有特殊的运动和功能，参与地球的各种运动，活动很强烈，作用形式多种多样，丰富多彩。整个生物圈的质量并不大，仅仅是大气圈质量的1/300，但它起到的作用却是很大的。生物圈具有相当的厚度。绿色植物的分布极限大约是海拔6200m左右，根据资料，在33000m高空还发现有孢子及细菌。总的来讲，生物圈包括大气圈的下层，岩石圈的上层和整个水圈，最大厚度可达数万米。但是其核心部分为地表以上100m，水下100m，也就是说大气与地面、大气与水面的交接部位是生物最活跃的区域，其厚度约为200m左右，因为在这个范围内具有适于生物生存的温度、水分和阳光等最好的条件。

地球上自从出现生物，便对地球的发展起着重要的特殊的作用。由于生物的生长、活动和死亡，使生物和大气、水、岩石、土壤之间，进行着多种形式的物质和能量的交换、转化和更替，从而不断改变着周围的环境。

2.2.4.2　地球的内部圈层

内部圈层指从地面往下直到地球中心的各个圈层，包括地壳、地幔和地核。虽然人们渴望“向地球的心脏进军”，彻底搞清楚地球内部状况，但是进展缓慢，当然，站在保护的角度，人们并不希望科技在这一领域盲目加速。

·地球勘探新成果

目前世界上深井记录为12262m(俄罗斯科拉半岛一口深钻，施工期为1970年至1986 年)，占地球半径的1/530。为勘探寒武系——奥陶系地层的油气藏情况，中国于新疆塔里木盆地钻探出的中国最深油井——塔深1井，这口井的深度为8408m。塔深1井是中国乃至亚洲目前最深的一口石油探井。

以人类目前的技术水平，工程建设涉及的范围都只在地球表层，世界上最深的矿山——南非兰德矿山，深度为3600m，相比大陆地壳的平均厚度也仅是十分之一。

深海科学钻探，始于上世纪60年代。1968年，美国万吨船“格罗玛·挑战者”号开始在墨西哥湾钻探，揭开了“深海钻探计划”(DSDP)的序幕，并很快发展为地球科学空前规模的国际合作计划。DSDP在15年(1968—1983年)里证实了洋底扩张的假说，确立起全球构造运动的“板块理论”;揭示了地球轨道周期造成的冰期旋回，建立了古海洋学新学科。其接连的科学突破，改变了整个地球科学发展的轨迹。

据日本媒体报道，日本学者正积极联手美国、欧盟、中国筹备一项计划，向地球内部深挖掘，去探索生命起源的奥秘。报道说，这在人类历史上尚属首次。根据计划，日本科学家将搜集地球地幔的样本，寻找生命起源。从地幔和地壳采集来的标本还有助于人们分析地球的气候变化，以及对地震的研究。

名为“地球”的深海钻探船希望最终能从海水下4000m处开始，再下挖7000m。之所以选择水下钻探，是因为海洋下的地壳层相对比较薄，可以比陆地钻探下挖得更深。

所以目前还不能用直接观察的方法来研究地球内部结构构造。通常采用地球物理方法来研究地球内部结构构造情况。最重要的间接信息是地震波在地球内部的传播速度，它不仅是划分地球内部圈层的基础，也是判断地球内部物质的密度、温度、熔点、压力等物理性质的重要依据。此外还可依靠陨石、地幔岩石学以及高温高压实验等提供的间接信息推断地球内部的物质成分。

地震波在地下若干深度处，传播速度发生急剧变化的面，称为不连续面。其中有两个变化最显著的不连续面，叫一级不连续面。根据地震波的传播数据，可以制成地球内部震波传播速度曲线图。从图中可以看出两个一级不连续面(图2－7):

图2－7　地震波在地球内部不同深度处的传播速度

这两个一级不连续面，将地球内部划分为3个圈层:地壳、地幔和地核。

(1)地壳。

指地球莫霍面以上的固体硬壳，属于岩石圈的上部。地壳主要由硅酸盐类岩石组成，它的质量为5×1019t，约占地球质量的0.8%，体积占整个地球体积的0.5%。

①地壳的化学组成。地壳中含有元素周期表中所列的绝大部分元素，而其中O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg等8种主要元素占98%以上，其他元素共占1%～2%。化学元素在地壳中平均含量称克拉克值(表2－2)。

表2－2　地壳中主要元素的平均含量(重量%)

组成地壳的各种元素并非孤立存在，大多数情况是相关元素化合形成各种矿物，其中以O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg等组成的硅酸盐矿物为最多，其次为各种氧化物、硫化物、碳酸盐等。各种不同矿物特别是硅酸盐类又组成各种岩石，所以说地壳是岩石圈的一部分。

其他大部分元素的克拉克值虽然很小，但它们在一定条件下可以迁移和富集。如在一定地段和一定时间某些元素富集起来，含量超过该元素的克拉克值，并在质和量上达到开采的要求，这样的地段就形成了矿床。

②地壳的类型、厚度和结构。地壳是地球表面的一层薄壳，其厚度大致为地球半径的1/400，但各处厚度不一(表2－3)，大陆部分平均厚度37km多，而海洋部分平均厚度则只有约7km。一般说来，高山、高原部分地壳最厚，如我国青藏高原地壳最厚可达70km。

表2－3　地壳类型和平均厚度(据罗诺夫，1967)

地壳可以分为上下两层，中间被康拉德面所分开。但这一界面在海洋部分不明显或者根本不存在。

上层地壳，其成分以O、Si、Al及K、Na等为主，和花岗岩的成分相似，所以叫花岗岩层;此层又称为硅铝层。平均密度为2.6～2.7g/cm3，此层厚度在山区和高原可达40km，在平原区常为10km，在海洋地区变薄甚至完全缺失(如太平洋)，因此是一个不连续圈层。这一层物质组成极为多样，构造形态和地貌形态也非常复杂。在这一层的表层部分常分布有0～10km厚的沉积岩层。

下层地壳，其成分虽然也以O、Si、Al等为主，但Mg、Fe、Ca等成分则显著增加，和玄武岩的成分相似，所以叫玄武岩层，又称为硅镁层。平均密度为2.9～3.0g/cm3。此层在海洋地壳部分平均厚5～8km，在大陆部分则延伸至花岗岩层之下，推测可厚达30km，是一个连续圈层(图2－8)。

地壳厚度的差异性和垂直结构及物质成分的不均匀性，构成了地壳总的特征，这种特征常导致地壳物质的重新分配和调整，以便达到新的平衡关系，这是引起地壳运动的多种因素之一。

(2)地幔。

指莫霍面以下到古登堡面以上的圈层。深度为从地壳底界到2900km。其体积占地球总体积的82%，质量为4.05×1021t，占地球总质量的67.8%。物质密度大约从3.32g/cm3递增到5.7g/cm3，即在地幔下部接近于地球的平均密度。压力随深度而增加，界面上压力可达约1.5×1011Pa。温度也随深度缓慢增加，下部约为3000℃左右。

图2－8　地壳结构图(据李四光图修编)

①上地幔。由于震波数值和在橄榄岩中实验所得的数值相似，所以也称橄榄岩层，又称榴辉岩层。橄榄岩的成分和广泛分布的石陨石(又称球粒陨石)相似，和地壳相比，SiO2成分减少，镁铁成分增加。

上地幔包括两层，其上层相当于固态的橄榄岩层，故通常把这一层加上地壳合称为岩石圈。

在深度60～400km范围内，震波速度明显下降，特别是在100～150km深度左右下降更多，这一层称为古登堡低速层。所以如此，一般认为在这一层可能有部分熔融，具有较大的塑性或潜柔性，因此又称为软流圈。软流圈的深度、厚度和范围常随地而异，边界有起伏变化，有时呈渐变关系。软流圈的温度大约为700～1600℃，这里可能是岩浆的主要发源地，同时地壳运动、岩浆活动、火山活动以及热对流等皆可能与此层有关。

上地幔下部也有次一级不连续面，具体情况有待于继续探索。中、深源地震(最深可达720km)的震源皆发生在上地幔中。

②下地幔。这一层物质密度较大，一般在5g/cm3以上，在底界接近地球的平均密度，压力可达1.5×1011Pa。化学成分目前认为仍然相当于镁铁的硅酸盐矿物，与上地幔无甚差别。但由于这里压力很大，这些硅酸盐矿物可能形成晶体结构紧密的高密度矿物。

由于纵波和横波都能在地幔通过，因此一般认为地幔呈固态存在。

(3)地核。

位于深2900km古登堡面以下直到地心部分称地核。由于震波速度在这一部分发生了突然变化，即纵波速度从每秒13.32km下降到8.1km，横波则消失，表明组成地核物质的化学成分和物理性质等有了很大的变化。

根据地震纵波的变化情况，地核又可分为外核、过渡层和内核。

据推测，地核物质非常致密，密度9.7～13g/cm3，地核总质量为1.88×1021t，占整个地球质量的31.5%;压力可达3.0～3.6×1011Pa;温度为3000℃，最高可能达5000℃或稍高。

关于地核的形状也是科学家们所关注的问题。最近美国哈佛大学的地球物理学家根据地震波在地球内部传播情况的监测和分析，发现地震波在包含地球自转轴的平面方向容易穿透地核，而在与地球自转轴垂直的赤道平面则较难穿透地核，从而提出地核形状接近于圆柱体的形状，其中轴线与地球的自转轴重合。

2.3　地质运动

地球自形成以来，已有4600Ma以上的历史，在漫长的地质历史中，它每时每刻都在不停运动。从基本粒子到星球运动，从直接碰撞到场态作用，从尘土飞扬到山体稳定，从水滴蒸发到大海波涛，微生物的无孔不入到树叶的迎风舞动，化合分解的微妙到思维意识的奇妙，大自然呈现出它的永恒运动，并且各具特点，这一切充分诠释了运动的普遍性和特殊性。

对运动的把握是一切学科的立足点，地质工作者不能用日常性的习惯思维来思考地质现象，不能用大地是稳定的观念来麻痹了科学意识和思考。通过对运动的观察分析，我们才能进入地质科学的大门，才会发现我们生活的地球是多么复杂而充满秘密。地质工作者应该时刻感应与捕捉各种运动，特别需要看见那不动的运动，看见那曾经的运动，更要推测那未来的运动。

在华山之巅，你会说出哪些运动?面对宝鸡磻溪的姜太公钓鱼台公园的孕璜遗璞巨石，你会想到什么运动?

地下深处高温高压的岩浆在向上运移的过程中，将深处的物质带到地球表层，使地球表层的物质成分发生变化;同时，由于岩浆热的作用，不断熔化围岩，被熔化的物质加入到岩浆中，从而使岩浆本身的成分也发生了改变。有时岩浆直接喷出地表形成火山，很快改变了地表的形态和物质组成;强烈的地震产生山崩、地裂及其他许多地质现象;在北大西洋的北海，浅海沉积物的厚度超过万米，只有该区地壳不断下沉才能产生如此厚的沉积物堆积;河流上游往往形成深沟峡谷，而下游地段开阔，有大量的砾石和泥沙堆积;河水的长期剥蚀作用使地表物质不断迁移;在可溶性岩石地区，由于地下水的作用，岩石不断被溶蚀，从而呈现出千姿百态的壮丽岩溶地貌景观。这些复杂的运动形式，包含着许多内在运动。人们常见的大都是运动物体的相对静止状态，许多的地质运动只能靠对现存状态的分析来确定其运动的属性和特点。

在地质学中，习惯上把那些宏大地质现象才叫地质运动，例如地壳的上升下降、板块的运动、剧烈的活动期等。

运动必须有动力，需要能量，地质运动的能量来自两个方面。一是来源于地球本身，主要有地球自转产生的旋转能、重力作用产生的重力能、放射性元素蜕变产生的热能，此外尚有结晶能和化学能，这些统称为内能;二是来源于地球以外的能量，主要有太阳辐射能和日月引力能，此外尚有恒星及行星的辐射、宇宙射线、行星碰撞以及陨石等，这些来自地球以外的能量统称为外能。

①地内热能:地球本身具有巨大的热能，这是导致地球发生变化的重要能源。目前公认，放射性热能，即由地球内部放射性元素蜕变而产生的热能，是地球热能的主要来源。一种观点认为，地球在由星际物质聚集而成的过程中，在本身重力作用下体积逐渐压缩，产生压缩热，也是地球热能的一种来源。另外，地球内部物质发生化学反应，或者产生结晶作用，也可以释放热，所以化学能和结晶能同样是地球热能的来源。据计算，地球内部每年产生的总热量大于每年经地表散失的总地热流量，这部分剩余的地热能量，是导致火山活动、岩浆活动、地震、变质作用、地壳运动的主要能源，根据岩石圈板块理论，地内热对流是板块运动趋动力的主要能源。

②重力能:指地心引力给予物体的位能。在地球表面所有物体都处于重力场的作用之下。同时，在地球形成和发展过程中，地内物质在地心引力作用下，按不同比重发生分异，即轻者上升、重者下沉，导致物质的总位能释放而转化为热能，这种热能称为重力分异产生的热能，成为地球热能来源之一。

③地球旋转能:地球自转对地球表层物质产生离心力和离极力。离心力的大小随纬度而变化，两极为零，赤道最大，故离心力自两极向赤道是逐渐增加的;同时离心力又可分解为两个分力，一是垂直地面的垂直分力，它和重力作用方向相反，并为重力所抵消;一是过地表相应点沿经向的水平分力(切向分力)，这是使地壳表层物质产生由高纬度向低纬度沿水平方向移动的有效分力。离极力是可变形旋转椭球体的转动惯量矩具有使自己取极大值的趋势的力，其方向指向赤道，从而导致地球表层物质向赤道方向移动。

④太阳辐射能:太阳不断向地球输送热能，根据计算，一年中整个地球可以由太阳获得5.4×1024J的热量。太阳辐射热是大气圈、水圈和生物圈赖以活动、发育并相互进行物质和能量交换的主要能源，并由此产生了一系列的外营力，如风、流水、冰川、波浪等。

⑤潮汐能:地球在日、月引力作用下使海水产生潮汐现象。潮汐具有强大的机械能，是导致海洋地质作用的重要营力之一。

⑥生物能:由生命活动所产生的能量，无论是植物的生长、动物的活动以及人类大规模的改造自然活动，都会产生改变地球物质和面貌的作用。但归根结底，任何生物能都源于太阳辐射能。

内能引起的地质运动往往遍及岩石圈甚至整个地球，引起整个岩石圈甚至整个地球的物质成分、内部结构、地表形态发生变化，它包括构造运动及地震、岩浆作用和变质作用等。导致地球的物质成分、内部结构、地表形态的突然变化，称之为地球演化的“灾变说”，主要由强烈火山喷发、频繁地震作用等引起。

外能里面的行星碰撞以及陨石撞击地球是直接的甚至是剧烈的，它能够深刻地影响地球局部或者整体。外能也可以转化为内能，或者诱导以及形成合力来对地球施加影响。也可以通过对地表的塑造，改变地壳的平衡态，来诱发局部或整体运动。

自从形成地壳以来，我们今天所说的那些地质运动就没有停止过。同时，各种地质运动是相对独立的，又是相互依存的，是对立的又是统一的。例如，内力作用形成高山和盆地，而外力作用则把高山削低，把盆地填平;一个地区发生隆起，其相邻地区常会发生拗陷;高山上的矿物岩石受到风化、侵蚀和破坏，而被破坏的物质又被搬运到另外地方堆积下来形成新的矿物岩石，如此等等，运动着并不断改变着。运动过程中，地球既产生破坏作用，同时也产生建造作用。但在不同时空条件下，它们可能是不平衡发展的，或者是彼此互为消长的。有些十分迅速，如火山、地震、山崩、泥石流、洪水等，有些却进行得十分缓慢，往往不为人们感官所察觉，但经过悠久岁月却可产生巨大的地质后果。

在地质学中，由于一些大的地质运动在地壳层次以及在生物生存系统里留下了重要的证据，而且呈现出一种阶段性特点，人们习惯将之分期命名。由于牵扯到地壳的运动和变形，于是称之为构造运动。比较重要的地质构造运动有以下几个:

①加里东运动:古生代早期地壳运动的总称，主要指志留纪至泥盆纪形成山地的褶皱运动，加里东运动的完成标志着早古生代的结束。

②海西运动:当加里东运动终结后，整个地壳比较稳定，这时没有褶皱运动，海西早期(泥盆纪至石炭纪)只有升降运动，形成了许多陷落盆地群。从石炭纪末到二叠纪，为海西运动的后半期，海西褶皱运动，它将俄罗斯地块和西伯利亚地块连接起来，这样就形成了亚欧大陆的雏形。

③印支运动:三叠纪中期至侏罗纪早期的地壳运动。印支运动对中国古地理环境的发展影响很大，它改变了三叠纪中期以前“南海北陆”的局面。包括川西、甘肃和青海南部等地的“雪山海槽”全部褶皱升起;海水退至新疆南部、西藏和滇西一带，仍属特提斯型海域;长江中下游和华南地区大部分已由浅海转为陆地。从此中国南北陆地连为一体，全国大部分地区处于陆地环境。

④燕山运动:侏罗纪和白垩纪期间中国广泛发生的地壳运动。该运动形成了大量褶皱断裂山地和大量小型断陷盆地，并伴以岩浆活动，特别在东南沿海一带花岗岩侵入和火山岩的喷发尤为剧烈，显示了太平洋沿岸地带构造活动的加强。经过燕山运动，中国地貌的构造格局已清晰地显现出来。

⑤喜马拉雅运动:新生代地壳运动的总称。因形成喜马拉雅山而得名。这一运动对亚洲地理环境产生重大影响。西亚、中东、喜马拉雅、缅甸西部、马来西亚等地山脉及包括中国台湾岛在内的西太平洋岛弧均告形成，中印之间的古地中海消失。

在时空大背景下，各别的、具体的、大型的地质构造运动为人们描绘出地球运动变化也即地球演化的历史图景，它成为人们推测思考地球未来变化趋势的基本依据。

2.4　地质作用系统

通过地质作用概念的引入，我们明白了地质作用的范畴;对局部的、个别的地质事件的分析，我们看出了地质作用的直接和简洁;我们也知道地质作用特别强调的是对相互性、相互作用的理解;对地球基本性状以及大型构造运动的了解，让我们掌握了地质作用的基本层面和大尺度表现。所有细节的呈现和在整体中的功能、定位，都在帮助我们搭建认识的系统框架。

对地质作用的认识和表达不完全是对地质事件的纯客观描述，应该容许语义的广延和学习者的思维定势，应该在社会思维和科学思维之间做好沟通和打通，终归，地质作用分析是一种思维形式和分析表达，充分思考和多样思考都是有益的。在学习思考时，商业化和功利化思想往往会进入认识和价值判断里，只要我们能够明确和清晰界定问题维度，它只会丰富和完善概念系统。

许多学习者对概念、词汇都缺乏思索，长期的学习习惯造成对词汇理解的狭义化、碎片化，终至于概念成为陌生的固化的名词，只有确定的答案而没有发散的思索过程，也就是只有内涵，固化的内涵，几乎没有了外延。

·学习讨论

试问，某一个人有什么作用?

桌子有什么作用?

说话有什么作用?

思维又有什么作用?

我们回答的时候游移或者飘忽，我们不能确定地完整地回答所想表达的一切，或许可以充分说明部分。

以上纯生活化的提问是一种语义域，而科学化的提问又是另一种语境，诸如物理作用?力的作用?燃烧的作用?

那么地质作用是什么?

通过对地质学的学习，我们应该明白我们的对象是地质，探寻的是作用。

对一般的生活化的作用意义的理解使得我们明白地质学的作用及其意义是无穷无尽的，它能够使得我们生存，能够提供我们充足的生活意义，能够为一切生命体提供所需，等等。如果我们更为学理化，更为科学化地思考，分门别类看作用的形式，那是难以尽数。我们能不能概括?

最大的概括是什么?

透过最简单的力的作用这样的分析，我们也试着对地球照猫画虎。

我们必须有地球的概括，然后才有作用的概括。概括的地球就是一个球体。

前文已经强调:一切的作用它的本质意义都体现在相互性上，这个应该是我们抽象出的最重要的信息，离开了相互性，一切作用无从谈起。

地球的相互性都有哪些?有孤立的地球吗?

如果我们回到地球概论，详细回看地球上丰富多彩的物质类型、组织结构，复杂的理化性质，时空变化，它的作用无穷无尽。

拿起一块石头，我们就可以说出地质作用，看见一面斜坡，依然可以说出地质作用，耸立的山头，深深的峡谷，蜿蜒的大河，涓涓的清泉，浩瀚的大漠，莽莽的丛林，都是地质作用的表现形式。

这些就是地质作用。它包含了所有的作用形式、种类，在时间维度上不断变化，在空间维度上不断变化，无始无终。以前的、现在的、未来的这一切构成了地质作用的全部。

其他的教科书或者资料，给了我们系统的回答(表2－4)。

表2－4　地质作用分类

以上宏观的大构架的分类是基本的分类，也只是分类之一种，我们可以根据学科、技术性、工作需要、研究目的、阶段性等不同层面而作特定的分类。

对地质作用的学习不是简单记下作用的类型，而是要深刻理解作用的恒久性、即时性，无所不在、无所不包，透过对普遍意义上的作用形式的理解，来指导我们对具体作用的分析和判断，从而得到更为合理的答案;反之，观一斑而知全豹，一叶知秋，也就是说，我们对具体细节的理解，又是我们返回整体了解全面的基础。

学习和研究地质作用不是让我们不断重复地球的地质作用形式有哪些，而是要不断分析各种自然现象，了解分析自然现象之间的联系与作用，构建起自然现象的无尽网络关系。面对对象要做到对其地质作用的娓娓道来，既要客观严谨地观察，又要做到见微知著，透过现象看本质，逻辑推理，这些就是地质学学习的根本所在，灵魂所在。

地质学学习的一切都可以归结为对地质作用的理解和把握。客观的地质作用系统又与人的分析思考系统走到一起，成为对象、学习研究、主体的统一体。作用的发现是无尽的，人的思考力也是不断前进的，这是一个开放的系统，直至我们了解更多的事实。

对自然的了解是科学的话题，而工程设计是有预期和强烈的目的性的，一切工程都不能脱离地质作用系统，只有充分掌握地质作用的类型和细节，充分考虑到这些影响，我们的设计才可能更为周到和安全，否则，不清楚的、忽略的任何一个问题都可能成为工程失败的一个导火索。

2.5　外动力地质作用

外能引起的地质作用发生在地球表层。由外能引起地表形态和物质成分变化的作用称为外动力地质作用，包括风化作用、剥蚀作用、搬运作用和沉积作用等。外动力地质作用往往带来地球的物质成分、内部结构、地表形态的缓慢变化，称之为地球演化的“渐变说”，其最终结果是把内动力地质作用带来的凹凸不平变得区域平整，即所谓的“平原化”过程。在地质历史上，有多次的“平原化”过程，也有多次的隆升活动，在一些地方，往往会有多个夷平面残留，有风化残积的夷平面、也有沉积作用形成的沉积平原夷平面等。

图2－9　地质作用的不同阶段

图2－10　地质作用的不同类型

大约在200年前，人们还相信高山、湖泊和沙漠都是地球永恒的特征，可现在我们已知道高山最终将被风化和剥蚀而被夷为平地，湖泊将被沉积物和植被填满，沙漠则随着小气候的变化而行踪不定，而生态环境的恶化导致的沙漠化、荒漠化又在不断蚕食绿洲和沃野。地球上的物质无时无刻不在运动着。按外动力地质作用的不同阶段或者主导动力可分为风化作用、剥蚀作用、搬运作用和沉积作用四种(图2－9)，按其动力来源则包括河流的地质作用、地下水的地质作用、湖泊和沼泽的地质作用、海洋的地质作用、冰川的地质作用和风的地质作用等(图2－10，图2－11)。按照生物与气候带的主导性，可以分为极地作用圈、温带作用圈、热带作用圈，都有各自明显的地质作用力。而生物的地质作用在地表系统里是巨大和深刻的作用力，从微生物到动植物活动，再到人类活动，是细微、剧烈，广泛、普遍，充满了能动性和多变性，是不可忽视的强烈地质作用力。

在日常的工程实践中，明显的可见外动力地质作用因子有温度(尤其是高温和低温以及变幅)、湿度(绝对湿度和相对湿度)、风(主要是强风、飓风)、雷暴、降水(降水类型、暴雨、大雪等)、结冰与冻融、沙尘暴、泥石流、滑坡、崩塌、动植物扰动、河湾、激流、瀑布与跌水、地下水、泉、暗河、洞穴、松散堆积层、人类工程的相互扰动等。这些影响因子更多地以综合性的力的作用施加于环境以及工程结构体上，极限的方式是直接破坏环境或者摧毁建筑物;其次以物理的、化学的、生物的风化造成环境渐变和工程结构体的损坏，最终破坏工程结构体的稳定。

图2－11　不同的外动力作用场景

2.6　内动力地质作用

内动力地质作用是有别于来自地球外三圈的各种作用力和星际的作用力的一种内源性的作用力。如我们所见的地震，虽然诱因也可能来自外源，但是巨大的内部压力释放是地震的直接原因。这些内源性的动力形式多样，作用方式也多种多样。我们觉得惊骇的那些如地震、火山、大断裂等是明显而剧烈的，也有许多的作用、变化是不知不觉进行的。如板块的运动，高山的隆升，洋壳的俯冲，变质作用，岩浆形成等。内动力地质作用虽然巨大，范围深广，但是人们可以观察到的只有在地表的表现，与外动力地质作用共用一个地表表层活动空间。目前对人类工程建筑造成危害的，主要是地震和深大断裂。火山活动主要在火山带发生，更多的火山活动在一些岛屿以及洋底，相对远离人类。

内动力地质作用的类型主要是以下这些类型。

①构造运动。是指由内部能源引起地球物质运移并导致岩石圈内或整个地球结构的变化，形成各类大区域地质构造形态和变形的作用，曾称地壳运动。它是地表变化和岩石圈内地质体的大尺度变形方式和过程及其时空分布规律产生的原因。对不同的构造成因的认识，有着不同的地球构造假说或学说，如地球收缩说、地球膨胀说、大陆漂移说、地槽地台学说和板块构造学说等;另一方面又与比较具体的构造形态相联系，如褶皱运动、断裂运动、地裂运动、造山运动、造陆运动等。按地壳运动的方向可分水平运动和升降运动。同一地区构造运动的方向随着时间推移而不断变化，某一时期以水平运动为主，另一时期则以垂直运动为主，且水平运动的方向和垂直运动的方向也会发生更替。

著名的东非大裂谷(图2－12)就是以水平运动为主的运动。被称为“地球上最大的伤疤”的东非大裂谷，位于非洲东部，南起赞比亚以南;向北经马拉维湖分为东、西两支。东支沿维多利亚湖东侧，经坦桑尼亚、乌干达，穿越埃塞俄比亚高原入红海，再由红海北上入亚喀巴湾抵约旦地沟。西支沿维多利亚湖西侧，循扎伊尔国界延伸到乌干达北部，抵尼罗河上游谷地。裂谷宽约几十至200km，深达1000～2000m，谷壁如刀削斧劈一般。3000万年前的地质运动让它贯穿东非，总长超过8000km。这条长度相当于地球周长1/6的大裂谷，气势宏伟，景色壮观，古往今来不知迷住了多少人。根据上世纪60年代美国“双子星”号宇宙飞船的测量，裂谷北段的红海扩张速度达每年2cm;在非洲大陆上，裂谷每年加宽几毫米至几十毫米。

图2－12　东非大裂谷

图2－13　珠穆朗玛峰

1978年11月6日，地处吉布提的阿法尔三角区地表突然破裂，阿尔杜科巴火山在几分钟内突然喷发，把非洲大陆同阿拉伯半岛又分隔开1.2m。科学家预言，如果照这种速度继续下去，再过2亿年东非大裂谷就会被彻底撕裂开，“分娩”出新的大洋。已有的红海和大西洋就是这种扩张运动的产物。

垂直运动的典型例子就是喜马拉雅山以及它的代表珠穆朗玛峰(图2－13)。

喜马拉雅山是世界上最高大最雄伟的山脉。它耸立在青藏高原南缘，分布在中国西藏和巴基斯坦、印度、尼泊尔和不丹等国境内，其主要部分在中国和尼泊尔交接处。西起青藏高原西北部的南迦帕尔巴特峰，东至雅鲁藏布江急转弯处的南迦巴瓦峰，全长2450km，宽200～350km。

喜马拉雅山脉是由印澳板块与欧亚大陆板块碰撞形成的。印度板块仍在以每年大于5cm的速度向北移动，喜马拉雅山脉仍在不断上升中，同时还处于板块边界碰撞型地震构造带上。据最新测定数据表明，珠穆朗玛峰平均每年增高1cm。

据地质考察证实，早在20亿年前，喜马拉雅山脉的广大地区是一片汪洋大海，称古地中海，它经历了整个漫长的地质时期，一直持续到3000万年前的新生代早第三纪末期，那时这个地区的地壳运动，总的趋势是连续下降，在下降过程中，海盆里堆积了厚达30000m的海相沉积岩层。到早第三纪末期，地壳发生了一次强烈的造山运动，在地质上称为“喜马拉雅运动”，使这一地区逐渐隆起，形成了世界上最雄伟的山脉，仅在第四纪冰期之后，它又升高了1300～1500m。经地质考察证明，喜马拉雅的构造运动至今尚未结束，还在缓缓地上升之中。

②岩浆及火山作用。岩浆通常是指40～100km深处、呈高温黏稠状的、富含挥发组分、成分复杂的硅酸盐熔融体。岩浆在高温高压下常处于相对平衡状态，但当地壳运动使地壳出现破裂带，或其上覆岩层受外力地质作用发生物质转移时，造成局部压力降低，打破了岩浆的平衡环境，岩浆就会向低压方向运动，这种现象称为岩浆活动。当其侵入地壳上部或喷出地表冷凝而成的岩石称岩浆岩，岩浆岩是构成岩石圈的主要岩石;当岩浆沿地壳软弱地带喷出到地表，形成火山喷发，就成了火山作用。岩浆活动还使围岩发生变质现象，同时引起地形改变。

③变质作用。由于地壳运动、岩浆作用等引起地壳物理和化学条件发生变化，促使岩石在固体状态下改变其成分、结构和构造的作用。组成地壳的岩石都是在一定的地质作用和条件下形成和存在的，它们必然处于不断地运动、变化和发展之中。地壳中已经形成的岩石由于其所处地质环境的改变，在新的物理、化学条件下，就会发生矿物成分和结构构造等多方面的改造与转变。由地球内力作用下，随着物理、化学条件的改变，地下的固态岩石因受温度、压力及化学活动性流体的影响，其原岩组分、矿物组合、结构、构造等发生转化即形成多种不同类型的变质岩。

④地震作用。地震是地壳快速振动的现象，地壳运动和岩浆作用都能引起地震。岩石中蓄积的应变能以弹性波形式突然释放而引起的地球内部的快速颤动。地震发源于地下深处，传播而波及地表。地震是地内物质运动的表现之一。绝大多数地震是构造运动使岩石断裂而引起的。

内动力地质作用是巨大的，在一定时间段内是相对稳定的，观测地应力可以明确地下岩体土体的压力趋势，对于岩体土体的破坏、工程的抗剪切性研究提供基本依据;地震效应可以在已有的破坏里找到证据，为工程设计提供试验证据和资料。地下的热异常，特殊的化学活动，特殊的重力场等都是工程设计不可忽略的基本因素。

实训材料:

我们可以试着分析以下现象中的地质作用(图2－14)。现象、形象的意义不尽一致，我们应该力争找到形象的作用，具体的形象的相互作用，抽象的作用也是来自于形象，不能离开形象而存在，因而，我们对地质作用的学习应该永远把形象观察与形象思维放在第一位。

图2－14　不同的地质现象

【思考题与习题】

1.简单总结地球概况。

2.什么是地质作用?

3.地质作用的类型有哪些?

4.针对具体地质现象如何分析地质作用?