基本介紹
- 中文名：大地構造學
- 外文名：Geotectonics
- 學科：地質學
- 研究：運動變形和發展規律等問題
- 意義：對認識地球發展史有理論意義
- 當前任務：更新地質科學的現有認識等
概念,歷史發展,研究內容,當前任務,
概念
大地構造學是一門研究全球岩石圈形成、演化、發展的綜合性地質學分支學科。由於採用的理論和研究方法的不同，大地構造學分為不同的體系，如槽台學、板塊構造學、地質力學等，其主要區別在於各自以不同的地球動力作為自己的立論基礎。
大地構造學可以說是地質學的一個分支。是一門研究地殼的大型乃至全球構造的發生、發展、區域構造組合，以及它們的幾何學、運動學和動力學特徵的學科。中國地質學家李四光（1965）把構造的研究內容概括為兩個方面：建造和改造。建造代表形成，是地殼運動的物質基礎，也是地殼發展演化的物質反映；改造代表形變，是地殼運動的結果或具體表現。大地構造學的研究方法主要是歷史分析法與動力分析法相結合。由於不同作者研究的側重點不同，而形成了不同的大地構造學派。
歷史發展
大地構造學是地球科學中最為活躍的分支學科，自18世紀美國地質學家霍爾(Hall，1859)和丹納(Dana，1883)提出槽台說以來，關於地球的結構、組成、演化規律的探討始終在地質學領域中占主導地位。由於歷史的局限，觀察分析手段的不同，分析問題方法的不同，地質學家先後提出了許多不同的大地構造學說，其中在地學領域影響最為深遠的是槽台說和板塊構造說。槽台說是1859年美國地質學家霍爾(J.Hall)提出的，他把大陸地殼分為活動的地槽、穩定的地台及兩者過渡帶。這一學說把來自沉積建造、岩漿活動和構造形變等不同領域的大量實際資料綜合成統一的理論，主導全球區域地質構造和地殼演化的研究及地質找礦工作。槽台說是20世紀60年代以前近百年時間占有絕對統治地位的學說，因此被稱為經典大地構造理論，深刻地影響了地質學的各個領域；板塊構造說則被認為是當代地學革命的核心。
20世紀60年代以後，板塊構造學說被地質學家們所接受。成為大地構造學說的主流。它主要研究板塊之間的離散、漂移、俯衝、碰撞過程。目前，針對板塊構造學說中的動力學機制問題，有學者提出地幔柱學說，試圖解釋大陸構造和太洋構造問題。
人類生存的地球由大陸和海洋組j成。在長期的地質演化過程中，人類發現太陸內，山脈、河流、湖泊、平原在不斷變化，海洋的洋中脊和大陸邊緣也處於活動狀態，地殼運動與人類活動息息相關，因此大地構造學的研究不僅具有理論意義，更具有實際意義。大地構造學的目的就是要了解大陸、海洋及其內部變遷的原因和發展過程，認識地殼和岩石圈的演化規律，探索地球的物質組成、結構、運動狀態，特別是成礦物質的演化、遷移和富集等規律，研究地震活動規律，從而為成礦預測、地震預報、大型王程建設。地質災害防治、環境保護和規劃提供可靠的地質資料。大地構造的研究不僅在實踐上有重大的意義，
研究內容
大地構造學是以地質學各門學科為基礎的綜合性學科，對地質學的套用及研究具有前瞻性和總結性的指導意義。雖然大地構造學說很多，每種學說所強調的研究方法和研究內容各有所側重，但是主要的研究內容可以概括為以下四個方面。
①地質體的研究
大地構造學主要研究地殼的形成和演化過程。地殼由岩漿岩、沉積岩、變質岩等地質體組成，這些地質體記錄著地殼的演化歷史。通過對地質體研究的不斷深入，極大地豐富了大地構造學的基本內容，並為各種理論推斷提供主要依據。尤其是對特殊地質體的研究，如蛇綠岩套、雙變質帶、混雜堆積等都成為板塊構造學說的主要研究內容，因為它們是劃分古板塊邊界的重要依據。岩石學、古生物學、地球化學方法都是大地構造學常用的研究方法。
②構造形跡的研究
促使地殼變形和驅動岩石圈板塊運動的動力學機制是大地構造學要解決的關鍵問題。一次大的構造事件，除了產生大規模的岩漿活動和變質作用外，往往還伴隨著形式多樣的構造形跡。研究構造事件時，要注意不同構造層在構造形跡類型、樣式、強度、應力方向和構造體系等諸多方面的不同特徵(萬天豐，2004)。通過地殼上構造運動所遺留下來的構造形跡，推測其形成過程中的受力方式，是大地構造學研究的基本方法之一，也是追索構造運動力源的主要途徑。這些構造形跡包括節理、劈理、褶皺、斷裂、線理、面理和變質變形礦物，也包括海溝、島弧、造山帶、盆地等更大尺度的構造形跡。
③殼幔組成和結構的研究
國際岩石圈計畫從20世紀90年代至今一直主攻四個重大研究領域：全球變化的地球科學、現代動力學、深部作用過程、大陸岩石圈和大洋岩石圈。它們代表著國際岩石圈今後重要的研究方向，共同目標都是試圖獲取地殼和地幔的物質組成、結構構造、物理化學狀態和物質運動信息，為探索和解決全球構造和地質學基本問題，以及尋找礦產資源和能源，減輕地質災害，改善地質環境等提供依據。由於大陸岩石圈的結構比海洋的複雜得多，年齡也較大洋岩石圈老得多，地球演化歷史中的每一次構造事件在大陸地質體上都留下了記錄。因此如果僅僅利用簡單的大洋岩石圈模式還不能解釋大陸岩石圈的複雜現象和特徵，而應將研究重點放在大陸岩石圈上，即地球科學研究的重點是更好地了解大陸岩石圈結構的形成和動力學機制。
大陸岩石圈是研究殼幔組成和結構組成的基礎，大陸岩石圈計畫試圖通過地質、地球物理、地球化學、大陸超深鑽及空間大地測量等綜合研究手段，建立全球岩石圈的結構、成因和演化模式。
④地球演化與行星比較研究
地球作為太陽系中的一顆行星，其形成、發展及演化趨勢必將與太陽系聯繫在一起。早期的地球演化史是建立在地層古生物譜系研究的基礎上，而現在的同位素年代學已成為地球演化與行星比較的重要研究手段之一。
地殼演化與行星比較研究是當今最富有挑戰和引人注目的地學課題之一，也是人們探討地球成因與演化最前沿的課題之一。目前，尋找地球上最古老的物質記錄同其他行星的隕石或礦物岩石進行比較是該領域研究的主要途徑和突破點。
最近用SHRIMP離子探針測得Vaca Muerta無球粒隕石中一顆小鋯石晶體的年齡為4.56Ga，從而再次證實了以往用其他方法得出的行星(包括地球和月球)起源和演化大體始於4.6Ga前的結論。一般認為，地球從約4.6～4.0Ga前已形成或出現了其大部分基本特徵，如金屬核、地幔、磁場、首批熔岩噴發、陸核、初期的板塊構造活動、海洋和大氣圈、生命前化學演化及可能的第一批原始生命形態等。了解這一時期地球歷史和地質作用過程是早期地殼研究的基準線和出發點，但是由於地球上沒有留下這一時期的直接岩石記錄，故探索地球該時期的地質特徵與演化只能藉助於隕石和類地行星的研究來類推。相對於現今地球來說，這些星體是在行星演化的不同階段冷凝的，並且由於它們的表面不像在地球上那樣因連續的內部作用過程(尤其是板塊和強烈的火山活動)及可能的隕石轟擊而不斷更新，所以保存了原始狀態，為正確理解地球早期歷史提供了可靠的參照系。
當前任務
大地構造學當前的主要任務是通過岩石圈和全球變化的研究，不斷更新地質科學的現有認識，特別是隨著對岩石圈作用過程與地球深部內層作用過程之間關係認識的提高，以及一系列高新技術的發展和套用，深化對地球形成、地球深部內層的成分結構、岩石圈演化及全球環境變化規律的認識，提高地質科學解決礦產資源、地質災害及環境地質等問題的能力，並建立動力學模型。
因此，岩石圈和全球環境變化已成為當代大地構造學和地學前沿研究的兩大主題。此外，隨著對岩石圈作用過程與地球深部內層作用過程之間關係認識的提高，以及一系列高新技術的發展和套用，地球深部內層的結構、成分和動力學正在成為地質科學研究的另一個新主題。目前，圍繞這三大主題，國際地學界正在開展19個重大前沿領域的研究。這19個前沿領域，決定了今後地質科學的整體取向和新的地學知識體系框架，也是國際地學最具挑戰性的研究領域。
