大地構(gòu)造理論是關(guān)于地殼構(gòu)造的發(fā)生、發(fā)展規(guī)律和地殼運(yùn)動(dòng)等問(wèn)題的理論。雖然目前所有學(xué)說(shuō)都不能全面解釋各種問(wèn)題，但是新的大地構(gòu)造學(xué)說(shuō)的不斷出現(xiàn)，有力地促進(jìn)了大地構(gòu)造理論的發(fā)展，其中板塊構(gòu)造學(xué)說(shuō)是目前影響最大的一種。

地槽-地臺(tái)學(xué)說(shuō)

地槽-地臺(tái)學(xué)說(shuō)是傳統(tǒng)的大地構(gòu)造學(xué)說(shuō)。從19世紀(jì)末至20世紀(jì)中期，一直占據(jù)著統(tǒng)治地位。地殼可以分為大陸型地殼和大洋型地殼兩類，地槽-地臺(tái)學(xué)說(shuō)主要是根據(jù)大陸型地殼構(gòu)造建立起來(lái)的。地殼各個(gè)地方的運(yùn)動(dòng)方式和地質(zhì)作用有很大差異，根據(jù)不同的地殼構(gòu)造性質(zhì)及其發(fā)展歷史，可以將地殼劃分為相對(duì)活動(dòng)的地槽區(qū)和相對(duì)穩(wěn)定的地臺(tái)區(qū)以及介于兩者之間的過(guò)渡區(qū)。

1.地槽

在地球表面，有規(guī)律地分布著許多長(zhǎng)條形的山脈，如阿爾卑斯山、喜馬拉雅山、科迪勒拉山、安第斯山等，它們所在的地區(qū)都曾經(jīng)是地殼上的活動(dòng)地帶。這些地帶升降幅度大、速度快，構(gòu)造變動(dòng)特別強(qiáng)烈，巖漿活動(dòng)十分頻繁，變質(zhì)作用異常顯著。這種地殼上狹長(zhǎng)的相對(duì)活動(dòng)的凹陷地帶稱為地槽。

地槽的發(fā)展過(guò)程要經(jīng)歷兩個(gè)大的階段。第一階段是以強(qiáng)烈下降為主的階段，地殼下降幅度很大，速度很快，海水面積不斷擴(kuò)大，本地區(qū)接受了從鄰區(qū)搬運(yùn)而來(lái)的大量沉積物。第二階段是以強(qiáng)烈上升為主的階段，又稱回返階段，由于地殼上升，海水面積不斷縮小。由于地槽的強(qiáng)烈回返，巨厚的巖層遭受擠壓，因而巖層產(chǎn)生了劇烈的褶皺帶，并逐漸失去活動(dòng)性而趨于穩(wěn)定。從地槽下降經(jīng)回返、褶皺隆起成為褶皺帶，這樣一個(gè)完整的構(gòu)造發(fā)育過(guò)程稱為一個(gè)構(gòu)造旋回，大約要經(jīng)歷幾千萬(wàn)年至1億余年。

2.地臺(tái)

地槽旋回結(jié)束變成褶皺帶，由活動(dòng)逐漸變得相對(duì)穩(wěn)定。這種地殼上相對(duì)穩(wěn)定的構(gòu)造單元稱為地臺(tái)。但地臺(tái)不是靜止的，地臺(tái)上仍然進(jìn)行著升降運(yùn)動(dòng)和其他地質(zhì)活動(dòng)，只是它的升降運(yùn)動(dòng)幅度較小，速度較慢，其他地質(zhì)活動(dòng)也不如地槽強(qiáng)烈。

3.過(guò)渡區(qū)

地槽與地臺(tái)之間，相當(dāng)于地槽回返后所形成的前緣拗陷帶，具有地槽和地臺(tái)的過(guò)渡性質(zhì)，稱為過(guò)渡區(qū)。過(guò)渡區(qū)常以褶皺為主，形成褶皺帶。例如，我國(guó)天山是古生代末期形成前緣拗陷，并填充了這些時(shí)代的巖層，其中含有重要的煤層和石油。

近一個(gè)世紀(jì)內(nèi)，許多學(xué)者發(fā)展了地槽－地臺(tái)理論。我國(guó)地質(zhì)學(xué)家黃汲青1945年提出的多旋回說(shuō)認(rèn)為，地槽向地臺(tái)的轉(zhuǎn)化一般都經(jīng)歷了由量變到質(zhì)變的多旋回發(fā)展過(guò)程，即一個(gè)褶皺帶的形成往往是經(jīng)歷了多次造山運(yùn)動(dòng)。我國(guó)地質(zhì)學(xué)家陳國(guó)達(dá)1959年提出了地臺(tái)活化與地注說(shuō)，認(rèn)為活動(dòng)的地槽區(qū)轉(zhuǎn)化為地臺(tái)區(qū)只是達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定，并不是地殼發(fā)展的最終形式和階段，它還可以活化（或稱回春）而轉(zhuǎn)化為新型活動(dòng)區(qū)地洼。1974年，我國(guó)地質(zhì)學(xué)家張文佑提出了斷塊構(gòu)造說(shuō)，認(rèn)為巖石圈被斷裂分割成大小不等、深淺不一和發(fā)展歷史不同的斷裂塊體，由此構(gòu)成巖石圈的多層、多級(jí)和多次發(fā)展的斷塊構(gòu)造。在大地構(gòu)造運(yùn)動(dòng)作用下，地殼斷塊的性質(zhì)向著固結(jié)硬化的方向發(fā)展，即由褶塊轉(zhuǎn)化為拗塊和臺(tái)塊，但有時(shí)也可有相反方向的發(fā)展。

地質(zhì)力學(xué)學(xué)說(shuō)

地質(zhì)力學(xué)是我國(guó)地質(zhì)學(xué)家李四光于20世紀(jì)20年代逐步創(chuàng)立和發(fā)展起來(lái)的，它是一門運(yùn)用力學(xué)觀點(diǎn)研究地殼構(gòu)造體系和地殼運(yùn)動(dòng)規(guī)律的學(xué)科。李四光通過(guò)分析地殼中巖石力學(xué)性質(zhì)和地應(yīng)力分布狀況，建立了地質(zhì)構(gòu)造的三個(gè)基本概念，即結(jié)構(gòu)要素、地塊形態(tài)和構(gòu)造體系。其中構(gòu)造體系是地質(zhì)力學(xué)研究的核心。通過(guò)研究各種類型的主要構(gòu)造體系在大陸上和大洋底的分布規(guī)律，可以認(rèn)識(shí)地殼區(qū)域運(yùn)動(dòng)方向和地殼整體運(yùn)動(dòng)的大方向，并由此推論地殼運(yùn)動(dòng)的力源。地質(zhì)力學(xué)應(yīng)用力學(xué)原理研究地殼運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，為地殼運(yùn)動(dòng)研究開(kāi)辟了一個(gè)新的途徑，在我國(guó)的地質(zhì)實(shí)踐工作中得到了應(yīng)用，為我國(guó)的找礦、水文地質(zhì)研究和尋找地下熱水等工作作出了巨大貢獻(xiàn)。例如，我國(guó)東部的大慶、勝利、大港油田的發(fā)現(xiàn)，都有地質(zhì)力學(xué)的功勞。

發(fā)生在地殼各種巖層和巖體中的構(gòu)造形跡都不是孤立存在的，每項(xiàng)構(gòu)造形跡都有和它相伴而生的一群構(gòu)造形跡。這些構(gòu)造形跡之間是有聯(lián)系的，分布是有規(guī)律的。這樣一些具有成生聯(lián)系的構(gòu)造形跡群往往集聚成帶，稱為構(gòu)造帶。在構(gòu)造帶之間又往往夾有一些構(gòu)造形跡相對(duì)微弱的地塊或巖塊。如果它們大體上是同一時(shí)期經(jīng)過(guò)一次運(yùn)動(dòng)，或者按同一方式經(jīng)過(guò)幾次運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的，就可以把它們看做是一個(gè)統(tǒng)一的整體，稱為構(gòu)造體系。由此可知，構(gòu)造體系是許多不同形態(tài)、不同性質(zhì)、不同等級(jí)和不同序次，但是都有成生聯(lián)系的各項(xiàng)結(jié)構(gòu)要素組成的構(gòu)造帶，以及它們之間所夾的巖塊組合而成的總體。簡(jiǎn)言之，構(gòu)造體系是具有成生聯(lián)系的各種結(jié)構(gòu)面與巖塊或地塊的總體。

野外的構(gòu)造體系有很多，可以把它們大致劃分為三種類型：

第一種是緯向構(gòu)造體系，又稱東西向復(fù)雜構(gòu)造帶，由若干東西走向的條帶狀構(gòu)造帶組成，在大陸上往往表現(xiàn)為橫亙東西的山嶺，反映了南北向的擠壓作用。

第二種是經(jīng)向構(gòu)造體系，又稱南北向構(gòu)造帶，規(guī)模不等，性質(zhì)也不盡相同，可以是壓性的，也可以是張性的。我國(guó)最顯著的南北向構(gòu)造帶是出現(xiàn)在四川西部和云南中部的川滇南北向構(gòu)造帶，即地理上所稱謂的橫斷山脈。地球上其他地區(qū)的南北向構(gòu)造帶著名的有南、北美洲西部邊緣地帶的科迪勒拉山、落基山和安第斯山等，東非和歐洲萊茵河流域的斷裂帶，非洲東部的東非大裂谷。

第三種是扭動(dòng)構(gòu)造體系，它是由于地殼組成的不均一性，使經(jīng)向或緯向兩個(gè)基本方向的作用力發(fā)生變化，導(dǎo)致局部地區(qū)的地殼發(fā)生扭動(dòng)的結(jié)果。扭動(dòng)構(gòu)造體系根據(jù)作用力方式的不同，可分為直線扭動(dòng)（簡(jiǎn)稱直扭）和曲線扭動(dòng)（簡(jiǎn)稱旋扭）兩種形式，有人將它們分別稱為扭動(dòng)構(gòu)造體系和旋扭構(gòu)造體系。根據(jù)形態(tài)特征，扭動(dòng)構(gòu)造體系又分為多字形構(gòu)造、“山”字形構(gòu)造、棋盤格式構(gòu)造和“入”字形構(gòu)造，旋扭構(gòu)造體系又分為帚狀構(gòu)造、渦輪狀構(gòu)造、蓮花狀（環(huán)狀）構(gòu)造、“S”形和反“S”形構(gòu)造和“歹”字形構(gòu)造等。

巖石在不同方式和強(qiáng)度的構(gòu)造力作用下，產(chǎn)生了各種構(gòu)造形跡。從這些構(gòu)造形跡的性質(zhì)及其展布規(guī)律來(lái)追索地殼運(yùn)動(dòng)的方式和方向是可靠的。緯向構(gòu)造帶發(fā)育于一定的緯度上，持續(xù)或斷續(xù)延伸環(huán)繞全球，都是擠壓性的，經(jīng)歷過(guò)長(zhǎng)期多次的運(yùn)動(dòng)，這反映了沿著經(jīng)向（南北向）有一股反復(fù)作用力的存在，而且有跡象表明，中緯度（N35°左右）受擠壓特別強(qiáng)烈。另外，北半球和南半球幾乎全部的“山”字形構(gòu)造的弧頂都朝向赤道。這些現(xiàn)象表明，地殼運(yùn)動(dòng)的一個(gè)主要趨向，是沿著經(jīng)向自兩極向赤道方向推動(dòng)的水平力。南北向的擠壓帶和張裂帶及受經(jīng)向構(gòu)造制約的弧頂皆朝西的“山”字形構(gòu)造表明，地殼運(yùn)動(dòng)的另一個(gè)主要方向，是沿著緯向自西向東運(yùn)動(dòng)。較大的旋扭構(gòu)造體系是呈東西帶狀分布在低緯地帶，它們的旋軸都是垂直的，表明這種構(gòu)造體系是地殼上層水平旋扭運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)物。其他類型的扭動(dòng)構(gòu)造體系，反映了地殼某些部分的水平運(yùn)動(dòng)及其不平衡性。

綜上所述，可以看出地殼運(yùn)動(dòng)的方式和方向是有規(guī)律可循的，不是經(jīng)向的水平運(yùn)動(dòng)，就是緯向的水平運(yùn)動(dòng)。經(jīng)向的水平運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致地殼上層物質(zhì)有從高緯向低緯推動(dòng)的趨勢(shì)，形成東西向構(gòu)造帶；緯向的水平運(yùn)動(dòng)則導(dǎo)致地殼上層物質(zhì)有由東向西推動(dòng)的趨勢(shì)，形成南北向構(gòu)造帶；相鄰大陸相對(duì)扭動(dòng)，就產(chǎn)生了巨大的旋扭構(gòu)造或其他扭動(dòng)構(gòu)造；整體上看，地殼運(yùn)動(dòng)的主要方式是水平運(yùn)動(dòng)。

關(guān)于地殼運(yùn)動(dòng)的起源，地質(zhì)力學(xué)將其歸納為地球自轉(zhuǎn)速度的變化。地球不是一個(gè)理想的剛體，當(dāng)其自轉(zhuǎn)速度變快時(shí)，它的扁度就要變大，以適應(yīng)慣性離心力的加大。地殼自高緯度向低緯度推擠，這種運(yùn)動(dòng)方向與地殼表面大規(guī)模緯向構(gòu)造帶的存在、中緯度擠壓特別強(qiáng)烈、“山”字形構(gòu)造弧頂朝向赤道所反映的運(yùn)動(dòng)方向相吻合。當(dāng)?shù)厍蜃赞D(zhuǎn)速度加快時(shí)，必然產(chǎn)生一種與自轉(zhuǎn)方向相反的慣性力，它使地殼上層與下層粘得不甚牢固的部分跟不上速度加快步伐而掉隊(duì)，以致產(chǎn)生相對(duì)向西的滑動(dòng)。例如，美洲大陸相對(duì)于歐非大陸落后了，在它們之間形成了大西洋。美洲大陸西緣遇到太平洋底的阻擋，形成南北向的巨大擠壓帶，伴生的“山”字形構(gòu)造弧頂也是向西凸出。

引起地球自轉(zhuǎn)速度變化的原因很多，而重力及在重力控制下的慣性離心力的水平分力，是制約地球自轉(zhuǎn)速度變化的一對(duì)重要矛盾。當(dāng)?shù)厍蛭镔|(zhì)在重力作用下向地球內(nèi)部集中時(shí)，地球的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量減小，地球自轉(zhuǎn)加速，此時(shí)，在水平分力推動(dòng)下的地殼運(yùn)動(dòng)就發(fā)生了。由于地殼巖層水平扭錯(cuò)產(chǎn)生摩擦，地殼深部巖漿活動(dòng)以及噴出，又導(dǎo)致了地球轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的加大，加上日月潮汐等天體作用的微弱影響，這幾個(gè)因素就對(duì)地球自轉(zhuǎn)起到像自動(dòng)剎車的作用，使地球自轉(zhuǎn)速度又逐漸慢下來(lái)。隨之，因重力作用，密度較大的物質(zhì)又逐漸向地球內(nèi)部集中，使地球質(zhì)量又趨于集中，便又孕育著新的轉(zhuǎn)速加快的因素，為下一次新的更深刻、更復(fù)雜、更高級(jí)的運(yùn)動(dòng)創(chuàng)造了條件。關(guān)于地球自轉(zhuǎn)變化成因的這一解釋，形成了地球自動(dòng)調(diào)節(jié)自轉(zhuǎn)速度的理論，稱為“大陸車閥”假說(shuō)，為研究地殼運(yùn)動(dòng)開(kāi)辟了新的途徑。

板塊構(gòu)造學(xué)說(shuō)

板塊構(gòu)造學(xué)說(shuō)是20世紀(jì)初期以來(lái)逐漸創(chuàng)立和發(fā)展起來(lái)的一種大地構(gòu)造學(xué)說(shuō)，是一個(gè)全新的地殼運(yùn)動(dòng)模式。這種學(xué)說(shuō)可以很好地解釋許多地質(zhì)現(xiàn)象，日益受到更多人的贊同，迅速發(fā)展成為在大地構(gòu)造理論中占統(tǒng)治地位的學(xué)說(shuō)，被稱為“新全球構(gòu)造理論”。美國(guó)地質(zhì)學(xué)家圖佐·威爾遜（Tuzo Wilson）將板塊構(gòu)造學(xué)說(shuō)的創(chuàng)立稱為是一場(chǎng)“地質(zhì)革命”，許多學(xué)者把這一學(xué)說(shuō)與哥白尼的日心說(shuō)和達(dá)爾文的進(jìn)化論相媲美。板塊構(gòu)造理論的形成，經(jīng)歷了大陸漂移、海底擴(kuò)張和板塊構(gòu)造三個(gè)發(fā)展階段。時(shí)至今日，已成為一種較為成熟的大地構(gòu)造理論。

大陸漂移學(xué)說(shuō)由德國(guó)氣象學(xué)家和地球物理學(xué)家魏格納（A.L.Wegener）于1912年提出。早在19世紀(jì)后期，就有人通過(guò)觀察地圖，發(fā)現(xiàn)世界大洋東西兩岸的岸線走向具有驚人的相似性。如果把各塊大陸做一定距離的移動(dòng)和一定角度的旋轉(zhuǎn)，就可以把地球上的大陸全部拼合在一起，構(gòu)成一塊完整的陸地。在19世紀(jì)和20世紀(jì)的轉(zhuǎn)換時(shí)期，奧地利地質(zhì)學(xué)家休斯（Eduard Suess）完成了這種拼合工作，他把地球上的陸地重新組合成為一個(gè)單一的巨大陸塊，稱為岡瓦納古陸。魏格納發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)象后，產(chǎn)生了一個(gè)大膽的假設(shè)：地球上的陸地曾經(jīng)有一個(gè)時(shí)期是完整統(tǒng)一的聯(lián)合古陸，后來(lái)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)期漂移，形成了現(xiàn)在的分布格局。為了證明這一設(shè)想，他尋找并發(fā)現(xiàn)了大西洋兩側(cè)多得驚人的化石、巖石和地質(zhì)構(gòu)造方面的接近親緣的證據(jù)。于是，魏格納于1912年提出了“大陸漂移”的理論假說(shuō)。

人們對(duì)海洋長(zhǎng)期的考察發(fā)現(xiàn)，海底是起伏不平的。在大洋的中部，有一條縱貫大洋的海嶺，被稱為大洋中脊。在海嶺的兩側(cè)，地形近于對(duì)稱地分布，至大洋的邊緣，分布著巨大的海溝。進(jìn)一步的研究表明，大洋地殼的年齡較輕，并且有從大洋中脊向兩側(cè)逐漸增大的分布規(guī)律；海嶺處的熱流值（單位面積和單位時(shí)間內(nèi)向外擴(kuò)散的熱量值）明顯高于海底的平均熱流值，是地?zé)岙惓?；海嶺兩側(cè)的大洋地殼對(duì)稱分布著與海嶺平行的正異常和負(fù)異常相間排列的地磁異常條帶。為了解釋這些現(xiàn)象，與魏格納的大陸漂移說(shuō)相聯(lián)系，美國(guó)地質(zhì)學(xué)家赫斯（H.H.hess）和迪茨（Dietz）創(chuàng)立了海底擴(kuò)張說(shuō)。該學(xué)說(shuō)認(rèn)為（見(jiàn)圖1）：大洋地殼是由大洋中脊溢出的巖漿冷聚而形成的，巖漿的不斷涌出和新洋殼的不斷生成，使原已形成的洋殼受到向外的推擠，從而導(dǎo)致洋殼自大洋中脊向兩側(cè)的擴(kuò)張；當(dāng)洋殼擴(kuò)張至大陸邊緣時(shí)，由于其密度比陸殼大而伸入陸殼之下，潛入地幔并因熔融而消失，從而使洋殼不斷得到更新；海底擴(kuò)張的驅(qū)動(dòng)力是地幔物質(zhì)的熱力對(duì)流，大洋中脊是對(duì)流圈的上升處，海溝是對(duì)流圈的下降處，大洋地殼浮于地幔軟流層之上運(yùn)動(dòng)；海底擴(kuò)張引起了大陸漂移，大陸不是獨(dú)立于洋殼之上主動(dòng)地漂移，而是上覆于洋殼之上，在洋殼的馱帶下隨洋殼一起在軟流層之間移動(dòng)。

圖1 海底擴(kuò)張示意圖

隨著新的地球科學(xué)研究成果的不斷涌現(xiàn)和積累，1968-1969年，美國(guó)地質(zhì)學(xué)家摩根（J.Morgan）、勒皮雄（X.Le Pichon）和英國(guó)地質(zhì)學(xué)家麥肯齊（D.P.Mckenzie）創(chuàng)立了板塊構(gòu)造學(xué)說(shuō)。1968年，勒皮雄將全球巖石劃分為六大板塊，即太平洋板塊、亞歐板塊、美洲板塊、印度洋板塊、非洲板塊和南極板塊。它們是全球最基本的板塊，決定了全球板塊的基本特點(diǎn)。后來(lái)，又有人對(duì)地殼板塊的劃分作了進(jìn)一步的研究，出現(xiàn)了多種方案，其中目前較為流行的是12塊板塊的劃分方案（見(jiàn)圖2）。關(guān)于板塊運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力問(wèn)題，最占優(yōu)勢(shì)的答案是熱力對(duì)流作用，即采用了赫斯海底擴(kuò)張說(shuō)的解釋。

圖2 全球地殼板塊分布圖