地壳

取自 食品百科全书

开放分类： 自然科学、地质学、地理学、地球物理学、地内圈层

地壳（Earth Crust）

地壳是地球固体圈层的最外层，岩石圈的重要组成部分。其底界为莫霍洛维奇不连续面（莫霍面）。整个地壳平均厚度约17千米，其中大陆地壳厚度较大，平均为33千米。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。

地壳分为上下两层。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。

地壳演化简史

（一）太古代（距今约25亿年之前）

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。

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。这些最古老的陆块现在已散布于各大陆中，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现在大，但平均水深则浅得多。现在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。

（二）元古代（距今25亿—6亿年前）

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。

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），现在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）。

（三）古生代（距今6亿—2.3亿年前）

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年亿年之前，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。

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。近年来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，扬子古陆大致位于现在印度洋北部，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。

（四）中生代（距今2.3亿—7千万年前）

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。

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。

（五）新生代（7千万年前—现在）

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”。