地壳

地壳（qiào），地质学专业术语，是指由岩石组成的固体外壳，地球固体圈层的最外层，岩石圈的重要组成部分，通过地震波的研究判断，地壳与地幔的界面为莫霍洛维奇不连续面（莫霍面）。

中文名：地壳

外文名：EarthCrust

结构：分为上下两层

内里元素：92种元素以及300多种同位素

厚度：平均厚度约17千米

演化简史：太古代、元古代、古生代

名词类型：地质学专业术语

含义：岩石组成的固体外壳

拼音：dìqiào

平均厚度：17千米

化学成分：氧、硅、铝为主

别名：花岗岩层、硅镁层

1、地质结构

上层化学成分以氧、硅、铝为主，平均化学组成与花岗岩相似，称为花岗岩层，亦有人称之为“硅铝层”。此层在海洋底部很薄，尤其是在大洋盆底地区，太平洋中部甚至缺失，是不连续圈层。

下层富含硅和镁，平均化学组成与玄武岩相似，称为玄武岩层，所以有人称之为“硅镁层”（另一种说法，整个地壳都是硅铝层，因为地壳下层的铝含量仍超过镁；而地幔上部的岩石部分镁含量极高，所以称为硅镁层）；在大陆和海洋均有分布，是连续圈层。两层以康拉德不连续面隔开。

2、概况

地壳厚度

地壳是地球固体地表构造的最外圈层，整个地壳平均厚度约17千米，其中大陆地壳厚度较大，平均约为39-41千米。高山、高原地区地壳更厚，最高可达70千米；平原、盆地地壳相对较薄。大洋地壳则远比大陆地壳薄，厚度只有几千米。

青藏高原是地球上地壳最厚的地方，厚达70千米以上；而靠近赤道的大西洋中部海底山谷中地壳只有1.6千米厚；太平洋马里亚纳群岛东部深海沟的地壳最薄，是地球上地壳最薄的地方。

地壳结构

内里元素

化学元素周期表中有112种元素，其中92种元素以及300多种同位素在壳中存在。

地壳运动

在地壳中最多的化学元素是氧，它占总重量的48.6%；其次是硅，占26.3%；以下是铝、铁、钙、钠、钾、镁。丰度最低的是砹和钫，约占1023分之一。上述8种元素占地壳总重量的98.04%，其余80多种元素共占1.96%。

地壳中各种化学元素平均含量的原子百分数称为原子克拉克值，地壳中原子数最多的化学元素仍然是氧，其次是硅，氢是第三位。

大约99%以上的生物体是由10种含量较多的化学元素构成的，即氧、碳、氢、氮、钙、磷、氯、硫、钾、钠；镁、铁、锰、铜、锌、硼、钼的含量较少；而硅、铝、镍、镓、氟、钽、锶、硒的含量非常少，被称为微量元素。表明人与地壳在化学元素组成上的某种相关性。

地壳中含量最多的元素是氧，但含量最多的金属元素则要首推铝了。

铝占地壳总量的8.3%，比铁的含量多一倍，大约占地壳中金属元素总量的三分之一。

铝对人类的生产生活有着重大的意义．它的密度很小，导电、导热性能好，延展性也不错，且不易发生氧化作用，它的主要缺点是太软。为了发挥铝的优势，弥补它的不足，故而使用时多将它制成合金。铝合金的强度很高，但重量却比一般钢铁轻得多．它广泛用来制造飞机、火车车厢、轮船、日用品等。由于用的导电性能好，它又被用来输电．由于它有很好的抗腐蚀性和对光的反射性．因而在太阳能的利用上也一展身手。

3、演化历史

太古代

太古代是地质年代中最古老、历时最长的一个代，即原始地壳以及原始大气圈、水圈、沉积圈和生物的发生、发展的初期阶段。

地壳

太古界的地层由变质深的正、副片麻岩组成。已知其中最古老的年龄为40多亿年。据此认为，在此之前地球便出现了小型的花岗岩质地壳。由沉积岩变质而成的副片麻岩的出现，说明当时有了原始大气圈和水圈，并有单纯的物理化学风化。在这些结晶变质岩基底上覆盖着一层变质较轻的绿岩带，其中有火山岩和沉积岩，它们形成于当时地面的凹陷带，后来才经历变质作用。其年龄在34亿—23亿年间。据推测，太古代早期地球表面有许多小型花岗质陆块，它们之间有深浅多变的古海洋。后来各小陆块在移运中结合成面积较大的大陆板块。这些最古老的陆块已散布于各大陆中，即通常所说的稳定陆块的核心——克拉通或古地盾区。

太古代的地壳运动和岩浆活动既广泛又强烈；火山喷发频繁，故使大气圈和水圈才得以形成。原始海洋的面积可能比我们认识的大，但平均水深则浅得多。世界各地蕴藏丰富的海相层状沉积的变质铁锰矿床和岩浆活动形成的金矿等就是在这时期形成的。当时的大气圈可能富含碳酸气、水蒸汽和火山尘埃，只有少量的氮和非生物成因的氧。海水也是酸性矿化水（后来才逐渐被中和），陆地是灼热的，荒芜的。在某些适宜的浅海环境中，有些无机物质经过化学演化跃变为有机物质（蛋白质和核酸），进而发展为有生命的原核细胞，构成一些形态简单的无真正细胞核的细菌和蓝藻。这只是出现于太古代的后期。

总的来说，太古代是原始地理圈的形成阶段，陆地是原始荒漠景观，水域是生命孕育和发源之地。当时地壳与宇宙之间以及和地幔之间的物质能量交换比后来任何时候都强烈得多。

元古代

在元古代，大陆性地壳逐渐由小变大，从薄增厚，火山活动相对减少，岩性也从偏基性向偏酸性转化。下元古界有巨厚的碎屑堆积，大有利于强烈的花岗岩化活动及导致大型侵入体的形成。由于大气中CO2浓度降低和水中Ca、Mg离子增多，开始出现有化学沉积的碳酸盐岩。它将直接影响到岩浆过程的演化，导致碱性派生岩的出现。随着大气中游离氧的增加，氧化环境也开始出现了。因而后期有了鲕状赤铁矿和硫酸盐等矿物以及第一批红层建造的产生。生物的出现对环境的影响还不大，所以在元古界无大量的生物化学沉积。元古代末还发现有冰碛岩，这是全球性第一次大冰期的产物。

地壳

这时原核生物已进化为真核生物，嫌气生物转化为喜氧生物（这个转折点称尤里点，发生于大气中氧含量增至当前大气中氧浓度的千分之一的时候），物种数量也从少增多。这时地球上的植物界第一次得到大发展，出现了数量较多的能进行光合作用与呼吸作用的较原始的低等植物，如绿藻、轮藻、褐藻、红藻等。这些微古生物已可用于地层的划分和对比。在元古代晚期，原始动物也出现了。如澳洲的埃迪卡拉动物群，其中有海绵、水母、节虫、扁虫及软体珊瑚等水生无脊索动物化石。在北美还发现有海绵骨针化石。

元古代有多次地壳运动，较广泛的有我国的五台运动，吕梁运动、澄江运动、蓟县运动等；北美有克诺勒运动、哈德逊运动、格伦维尔运动、贝尔特运动等。历次造山运动形成的褶皱带都使原有的小陆块逐渐拼合在一起成为古陆，后来都成为各大陆的古老褶皱基底和核心，前寒武纪陆台（或称地台），出露的只占陆地面积的1/5。据古地磁研究，北美罗伦古陆和非洲古陆在元古代都曾发生过多次极移（E.lrving等，1975；J.D.E.Piper，1976）。

古生代

古生代包括寒武纪、奥陶纪、志留纪、泥盆纪、石炭纪和二叠纪。据研究，6亿—7亿年之前，大陆经历过多次分合，在元古代末期（晚前寒武纪），各分散陆块曾联合组成泛大陆。寒武纪时泛大陆发生分裂，在南部成为冈瓦纳大陆，北部分为北美、欧洲和亚洲三个大陆，彼此间被前海西海、前加里东海、前乌拉尔海和前特提斯海（前古地中海）所分隔。奥陶纪末开始发生加里东造山运动。至泥盆纪时，前加里东地槽已褶皱成山，古欧洲与北美合成一块大陆。晚石炭纪时经海西运动后，前海西地槽消失了，使欧美大陆与冈瓦纳大陆合并。至晚二叠纪，前乌拉尔海也消失了，亚欧大陆形成，全球又成为一个新的泛大陆。

地壳

据王荃等的研究（1979年），我国北方的中朝古陆与南方的扬子古陆的性质很不相同，后者与南半球冈瓦纳古陆的许多情况极为相似。他们认为，扬子古陆在早古生代曾是冈瓦纳古陆的一部分，后来分裂并向北漂移，至晚古生代才与中朝古陆碰撞合并在一起，两者之间的秦岭-淮阳山地是个地缝合线。在这里也发现了蛇绿岩套岩层（由蛇纹岩、橄榄岩、辉长岩及枕状基性火山岩等组成的、属于洋壳和地幔喷出的岩层，它是代表大陆缝合线的指示岩层）。我国古地磁的研究也认为，元古代后期，扬子古陆大致位于印度洋北部，与北方的中朝古陆远隔重洋。

各地质时代的地壳运动和海陆分合，对地理环境带来很大的变化：大陆分裂引起海侵，大陆合并引起海退；对生物演化也有重大的影响。自寒武纪以来大陆的分合和海生无脊索动物科数增减变化的对比情况。

在寒武纪，泛大陆发生分裂并引起海侵，大陆架广布，海生无脊索动物空前繁盛，其中以节肢动物的三叶虫占化石总数的60%，腕足类约占30%，其他仅占10%。这时海生植物也有向陆生植物过渡的迹象。如我国寒武系地层中发现的藻煤就是一例。奥陶纪海底广泛扩张，腕足类、角石、笔石、鹦鹉螺和珊瑚等成为世界性的种类。原始的鱼类——无颚鱼（甲胄鱼）也出现了。志留纪除海生动物继续大量发展外，后因地壳运动和环境变化剧烈，海生动物进入了大陆淡水区域，真正的鱼类——有颌鱼和适于岸边生长的具有水分输导组织的维管束植物也诞生了。自泥盆纪以后的晚古生代，大陆趋于合并，海退不断发生，许多海生无脊索动物的居留地消失，它们的种类和数量因而大减。相反，鱼类则全盛起来，陆生植物也日趋繁茂。地球表面从此结束了一片荒漠和无臭氧层的时代。至石炭、二叠纪又成为两栖动物的全盛时期，植物界也从孢子植物发展成为裸子植物。在石炭、二叠纪的各大陆都分布以蕨类为主的大森林，成为地质历史上重要的造煤时期。

中生代

中生代包括三叠纪、侏罗纪和白垩纪。现有许多资料证明，泛大陆的重新分裂发生于中生代，即始于晚三叠纪，主要分裂在侏罗纪和白垩纪，且一直延续到新生代。这泛大陆原来向南北极延伸，赤道部分较窄，存在特提斯海（古地中海）。三叠-侏罗纪时，北美洲与非洲分裂，北大西洋开始扩张，泛大陆被分为北部的劳亚（劳伦斯和亚细亚）古陆和南部的冈瓦纳古陆。侏罗-白垩纪，南美洲与非洲分裂，南大西洋开始扩张。非洲和印度在侏罗纪时也与南极洲和澳洲（二者仍在一起）脱离，开始形成印度洋。白垩纪时，北大西洋向北展宽，南大西洋已有一定规模，印度向东北漂移，印度洋也随之扩大，而古地中海则趋于缩小。

地壳

中生代各地都有强烈的造山运动，欧洲有旧阿尔卑斯运动，美洲为内华达运动和拉拉米运动，中国为印支运动和燕山运动。这时褶皱、断裂和岩浆活动都极为活跃。在我国东部形成一系列华夏式隆起与凹陷，许多有色金属和稀有金属矿床的形成都与这时的岩浆活动有关，在断陷盆地中也形成煤、石油和油页岩等矿物。我国大陆的基本轮廓也在这时建立起来了。

生物界较古生代有很大发展。古生代末出现的裸子植物在中生代已成为最繁盛的门类，它们靠种子繁殖，受精过程完全摆脱了对水的依赖，更适于陆地的生境。这又是植物进化中的一次飞跃。像苏铁类、银杏类、松柏类等陆生植物的大量发展，不仅为成煤作用创造了有利的条件（如世界广泛分布的侏罗系煤层），而且也为爬行动物的发展提供了丰富的食物基础。

整个中生代，爬行动物成为当时最繁盛的脊索动物。在陆地上有食草和食

地壳

肉的恐龙，在海上有鱼龙和蛇颈龙，在空中有翼龙。与此同时还出现有蜥蜴、龟、鳖、鳄鱼、蛙类和昆虫等。在海生无脊索动物中的菊石也极为昌盛。因此，有人把中生代称为恐龙时代、菊石时代或苏铁时代。但到白垩纪末，这些盛极一时的生物种类大都绝灭了，仅有一部分能残存下来。而当时已经出现但处于弱势的原始的鸟类和哺乳动物则进入了壮观的新生代；被子植物从此也欣欣向荣。

新生代

新生代包括老第三纪、新第三纪和第四纪，是距今最近的一个代。继中生代之后，海底继续扩张，澳洲与南极洲分离东非发生张裂，印度与亚欧大陆碰撞。在第三纪发生强烈的地壳运动，欧洲称为新阿尔卑斯运动，亚洲称喜马拉雅运动。在古地中海带（阿尔卑斯-喜马拉雅带）和环太平洋带形成一系列巨大的褶皱山体。在古老的地台区也发生拱曲、断层等差异性升降运动，在断陷盆地中广泛发育了红层。这次造山运动和伴随的海退作用，使从中生代继承下来的自然地理环境发生了显著的变化。

从全球来看，老第三纪地表主要是温暖潮湿的气候。在强烈的造山运动之后，大气环流系统，尤其是区域性环流系统也发生了变化，许多地方趋向于干冷。我国西部青藏高原的隆起，给东部季风环流系统以很大的影响，尤其是华南地区成为与同纬度地区不同的暖湿森林景观。在第四纪，由于温带和两极的气候进一步变冷，地球上发生了大规模的冰川作用，经历了多次冰期与间冰期的变化。生物也因生境的变化而变化。

在植物界，老第三纪以被子植物的大发展为特征，植物群落由原来单调的针叶林转变为花果丰硕的常绿阔叶林。当气候趋于干冷之后，许多地方的植被发生了旱生化现象。在新第三纪初出现了以单子叶草本植物为主的草原，在第四纪又出现了苔原。动物界以哺乳类的空前繁盛为特点，故新生代又称哺乳动物时代。湿热森林区繁茂的被子植物，对哺乳类的发展起很大的促进作用。昆虫的繁盛也与被子植物的发达有关。被子植物和昆虫的广泛分布又促进了鸟类的昌盛。当草原面积扩大后，在有蹄类和啮齿类中出现了许多食草性的草原动物群，随之而来的食肉动物也增加了。

特别重要的是在第四纪出现了人类。这是地球历史上具有重大意义的事件。人类经过复杂的发展过程之后，又逐渐成为干扰、控制和改造自然环境的一个重要的因素。所以，第四纪又被称为“灵生代”。

4、运动

证据

地壳自形成以来，每时每刻都在运动着，这种运动引起地壳结构不断地变化。地震是人们直接感到的地壳运动的反映。更普遍的地壳运动是在长期地、缓慢地进行着，也是人们不易觉察到的，必须借助仪器长期观测才能发觉。例如，大地水准测量资料证明，喜马拉雅山脉至今仍以每年0.33～1.27厘米的速度在上升。

地球在地质时期的地壳运动，虽然不能通过直接测量得知，但在地壳中却留下了形迹。在山区岩石裸露的地方，沉积岩层常常是倾斜、弯曲的，甚至断裂错开了，这都是岩层受力发生变形的结果。在我国山东荣城沿海一带，昔日的海滩现已高出海面20～40米。福建漳州、厦门一带，昔日的海滩也已高出海面20米左右，说明这些地方的地壳在上升。我国渤海海底发现了约达7千米的海河古河道，这表明渤海及其沿岸地区为现代下降速度较大的地区。再如，美丽的雨花石产于南京雨花台，这些夹有美丽花纹的光滑的卵石，是古河床的天然遗物。雨花台大量堆积着卵石，说明这里过去曾有河流，以后地壳上升，河道废弃，才成了如今比长江水面高出很多的雨花台砾石。

地壳运动分类

地壳运动成因

不同类型的地壳运动其成因是不同的。

地球绕太阳公转的轨道面叫做黄道面。地壳及其组成岩石以黄道面为参照物发生的位置变化，是最大规模的地壳运动。

地壳运动

本类地壳运动分为三小类：一是，地球自转发生的地壳相对黄道面的位置变化；二是，地球公转发生的地壳相对黄道面的位置变化；三是，地轴倾角变化，发生的地壳相对黄道面的位置变化。

本类地壳运动引起昼夜、季节和气候的变化，引起太阳、月球对地球引力的变化，进而引发其他类型的地壳运动。

本类地壳运动的成因：由太阳系的起源和演化所致。

地壳及其组成岩石以地轴为参照物发生的位置变化，其规模次于第一类地壳运动，引起地极、磁极位移。相对于地轴发生的变化，即地极发生了移动。此类型地壳运动，引起地壳及地面地理坐标的变化，也引起季节和气候的变化，引起地日、地月引力平衡的变化。

本类地壳运动成因：层状地球在太阳和月球引力作用下，地球外球发生了转动而形成的。

地壳及其组成物质岩石以地理坐标为参照物发生的位置变化，本类地壳运动形成大规模的地壳抬升隆起和凹陷沉降，形成山脉、高原，形成平原、盆地，形成峻岭、沟谷。

本类地壳运动的动力来源主要有以下：

一、水、风的剥蚀和搬运及沉积作用

本类地质作用不仅形成规模大小不等的地壳运动，而且所形成的沉积物与沉积岩是形成山脉、高原的物质基础。

水的剥蚀与搬运及沉积作用所形成的地壳运动，降低了地壳的相对高度，剥高填洼，使地壳趋向平衡。

风的剥蚀与搬运及沉积作用，风对岩石的剥蚀及搬运与沉积作用特点：

风蚀发生在少雨干旱地区，不仅对高山高原进行剥蚀，而且对沟谷洼地也进行剥蚀。

风的搬运作用，其搬运距离远近不等，近的只是离开剥蚀原地，远的可以达上千上万公里。其沉积面积大小不等，大的可达几百万平方公里。

风的沉积，可以在陆地，可以在水域；可以在洼地与平原，可以在山脉与高原；即能形成准平原沉积，也能形成山脉沉积。

风成地势易改变和迁移。风成沉积，可形成产状为高倾角的碎屑岩，可形成沉积褶皱构造。

风的沉积可以和水的沉积同时或交替进行。

二、地球自转时产生的由两极向赤道的离心力

关于地壳物质在地球自转的离心力作用下向地球赤道方向运动的试验，地质力学已做了模拟试验予以证明。

三、在太阳和月球引力作用下，地球自西向东旋转时，地壳不同质量区块产生由东向西运动。在没有其它星球引力作用下，地壳各部分物质随地球自转做匀速圆周运动。在太阳、月球的引力作用下，由于地壳各部分组成物质的不均，产生沿纬向的差异运动，形成挤压和分离。

地壳在大区域或小面积上其组成物质是不均匀的。

在大区域上，陆地有欧亚、非洲、南北美洲、南极洲等大区块，海洋有太平洋、印度洋、大西洋和北冰洋等几大区块。这些大区块在地势、物质组成、面积大小、几何形态、地理位置、质量、构造等都不一样。在大区块内有众多的小区块。地壳上这些大小区块，受太阳、月球的引力不同，在地球自转时，它们的运动速度慢不一。由于地球自西向东旋转，地壳上这些大小块体形成自东向西的相对运动。

以地面物体为参照物发生的地壳运动，地壳组成物质岩石相对运动距离小，属于小范围的地壳运动。除大范围的地壳运动能引起本类地壳运动外，地震、火山、塌陷、陨石撞击、生物的一些活动等等都能引起本类地壳运动。

大陆漂移说

德国气象学家魏格纳(1880～1930)在1912年系统提出的一种大地构造假说。他认为古生代后期全球只有一个庞大的联合古陆，称“泛大陆”。中生代由于潮汐摩擦和从两极向赤道方向的挤压力，泛大陆开始分裂，较轻的花岗岩质大陆在较重的玄武岩质地幔上漂移，逐渐形成今日的海陆格局。他认为地球上的山脉也是大陆漂移的产物，科迪勒拉山和安第斯山是美洲大陆向西漂移滑动时，受到太平洋玄武质基底的阻挡，被挤压而形成的褶皱山脉；亚洲东缘的岛弧群，是大陆向西漂移过程中留下的残块；格陵兰的南端、佛罗里达、火地岛等弧形弯曲，都是向西滑动摩擦脱落的结果；东西向的阿尔卑斯山和喜马拉雅等各大山脉，是大陆从两极向赤道挤压的结果。魏格纳根据当时掌握的资料，从地质、地形、古生物、古气候和大地测量等方面，详细论证了大陆漂移说。这个假说当时引起了地质学界和地球物理学界的重视。但是对于大陆漂移的机制和规律，则有很多学者表示怀疑。20世纪50年代以来，古地磁学的研究表明，地质历史时期磁极的移动，只有用大陆漂移说才能得到合理的解释。因此大陆漂移说又获得了新生。

板块构造说

1961年和1962年，美国的迪茨和赫茨提出了“海底扩张说”。在此基础上，1968年法国地质学家勒皮顺等人首创“板块构造学说”，现已成为最流行的地球科学新理论。

板块构造学说将全球的岩石圈划分为六大板块：亚欧板块、非洲板块、美洲板块、太平洋板块、印度洋板块和南极洲板块，除六大板块外还有些小板块。大陆内部也可以划出一些次一级的板块。板块之间，分别以海峡或海沟、造山带为界。一般说来，板块内部地壳比较稳定；板块与板块交界处是地壳比较活动的地带，其活动性主要表现为地震、火山、张裂、错动、岩浆上升、地壳俯冲等。世界上的火山、地震活动，几乎都分布在板块的分界线附近。

板块学说认为地壳是有生有灭的。由于海底扩张，大洋底部不断更新，大陆则只是随着海底的扩张而移动。板块在相对移动的过程中，或向两边张裂，或彼此碰撞，从而形成了地球表面的基本面貌。如3亿年前，欧、非两洲和南、北美洲相连，以后出现大西洋海岭，新的洋壳不断形成并以它为中轴向两边扩张，才使上述各洲分开。而在近7000万年以来，由于印度板块不断北移，与亚欧板块相撞，产生喜马拉雅山脉。东非大裂谷则正处于非洲大陆开始张裂，处于产生新洋壳的雏型期。红海亚丁湾则是两侧地壳张裂扩张的结果，处于大洋壳的幼年期。我们认识的地中海，则是代表大洋发展的终了期，它是广阔的古地中海经过长期演化后残留下来的海洋。

关于板块的驱动力问题，有人认为是地幔对流，也有人认为是地幔中的“热点”和“热柱”把岩石圈拱起，而使其在重力作用下向下滑动推挤板块运动，还有其他的一些主张，尚无统一的认识。

大陆漂移──海底扩张──板块构造，这是人类对地壳运动认识过程不断深化发展的三部曲。

地球外球转动说

地球外球转动说是张伟智于2012年提出来的，后来又经过了修改。江氏依据参照物将地壳运动划分为：1、以黄道面为参照物的地壳运动；2、以地轴为参照物的地壳运动；3、以地理坐标为参照物的地壳运动；4、以地面物体为参照物的地壳运动。以地轴为参照物的地壳运动的成因，江氏解释为是地球外球转动而形成的。江氏将固体地球结构进行了重新划分，如下表：

地球的外球运动

地球倾斜在轨道上自转和公转，在夏至时，地球的北半球距离太阳近，受到的太阳引力比南半球受到的太阳引力大。在冬至时，地球的南北半球受到的太阳引力与夏至时的相反。由于地球绕地月质点转动、地球的章动、地轴的进动产生了地球的晃动作用。地球的晃动作用使地球的外球产生了向太阳引力方向的转动，就像簸箕里的豆子，在晃动簸箕时，豆子就会向簸箕的倾斜方向转动。地球的内球运动在装满水的瓶子里放入一个石子，系上一根绳，握绳一端让瓶子旋转，其结果是：瓶子里的石子始终偏向引力的另一侧。同理，地球的内球始终偏向太阳引力的另一侧。地球外球的转动形成了地极和磁极的移动，形成了地壳相对地轴的运动。南极洲由低纬度转动到现在的南极位置是地球外球转动而形成的。