這些經典地質現象的成因,居然真的有人不知道

小桔整理了一系列的地質構造動圖，可以將野外「靜止」的地質現象和枯燥的地質理論完美地結合起來，必定是地質工作者的絕頂收藏！

1

巖漿

巖漿從深層侵入到上部地層形成巖漿房、侵入體，噴發地表形成火山。

侵入體可以分為巖牆、巖脈、巖床、巖蓋等。

2

巖漿巖侵蝕地貌

由於成分和結構差異，火成巖比沉積巖具有強的抗侵蝕能力。

侵入巖體的圍巖被剝蝕殆盡，形成暴露的巖牆。

火山頸是火山通道中凝固的巖漿，暴露地表可見。

侵蝕作用繼續加大，深部的巖漿房暴露，稱為巖基。

3

破火山口沉積

大量巖漿在短期內快速噴發，形成廣泛分布的厚層火山碎屑沉積，由此形成的火山口稱為破火山口。

火山口和噴出口不同，火山口是火山噴出物在它們的噴出口周圍堆積，在地面上形成的環形坑。噴出口是巖漿噴到地面的出口，位於火山口底部或火山錐旁側。

4

破火山口塌陷

火山體下面的巖漿大量噴出，上部失去支撐，導致火山口周圍崩塌下陷，形成破火山口。

在雨雪、風化和剝蝕作用下，火山口逐漸擴大， 形成火山口湖。

之後的火山活動形成的熔巖流或者凝灰巖可以部分或者完全填滿火山口。

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濁流沉積和遞變層理

圖中顯示了三個不同期次的濁流形成的沉積序列。

濁流屬於密度流，由於濁流中含有砂、粉砂等多種懸浮物質，密度要高於周圍海水，在重力驅動下會發生順坡流動。濁流沿著大陸坡向下流動，侵蝕形成海底峽谷。

濁流沉積物呈現明顯的下粗上細的沉積層理，稱為鮑馬序列。

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離散型大陸邊緣

大西洋型，從大陸向大洋的演變，有一個廣闊地帶，包括大陸架、大陸坡、大陸隆、大洋中脊等。

地殼厚度從大陸向大洋均勻減薄。從大洋中脊向兩邊地層年代逐漸變老。

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大陸裂谷

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大陸火山弧

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火山島弧

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地幔柱

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應力作用對礦物取向的影響

片狀礦物為雲母，棒狀礦物為閃石。

非受力情況下，巖石內的礦物顆粒隨機取向。

受到正應力作用，巖石中的片狀和棒狀礦物定向排列，延伸方向垂直於正應力方向。

受到剪切力作用，礦物顆粒發生旋轉，延伸方向平行於剪切力方向。

圖示的紅色輪廓是在已存在的礦物顆粒邊緣會形成新的礦物。

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應力作用對礦物分布的影響

暗色礦物為黑雲母，閃石。淺色礦物為長石、石英。

正應力作用下，巖石中的礦物發生溶解並流動，在新的位置沉澱下來，形成新的礦物。

富含鎂和鐵的深色礦物與富含矽和鋁的淺色礦物發生分離，形成沿著最小主應力方向的分層。

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礦物顆粒的應力變形

正應力作用下，巖石發生壓扁或拉伸變形。巖石中的礦物顆粒發生溶解和重結晶作用，結晶方向平行於最小主應力方向。

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傾斜沉積巖層的侵蝕

河流對巖石的侵蝕作用強弱與巖石特徵有關。圖示河流對傾斜巖層的差異性侵蝕作用，大流量，高流速的河流可能會對任何類型的沉積巖發生侵蝕，小流量的河流只能侵蝕相對較為軟弱的巖層。較軟弱的巖層經受侵蝕變成谷地，較強硬的巖層則變成山脊。

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變質巖的出露

大多數變質巖都是在地表以下幾公裡到幾十公裡的深處形成，一旦上覆巖層被移除，變質巖則會出露地表。

構造應力產生逆斷層，上盤在抬升過程中，上盤的上覆沉積物逐漸被風化剝蝕，沉積在下降的下盤上。上盤下部的變質巖逐漸暴露。

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鹽風化作用

鹽水從巖石裂縫中蒸發時，會導致礦物晶體的生長，造成巖石破裂，這種現象稱為鹽風化作用。水沿著裂縫進入巖石，然後沿著礦物顆粒之間的邊界移動或者進入礦物顆粒間的開放空間。

當水蒸發時，鹽結晶使得礦物膨脹，產生新的裂縫，為更多的鹽水進入巖石提供空間。如此往復的乾濕環境中，鹽水的蒸發和填充作用導致巖石裂縫不斷擴大，最終巖石崩解為巖屑。

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冰劈作用

 

水在巖石裂縫中不斷結冰融化，會造成巖石的破裂，這種現象叫做冰劈作用。水沿著裂縫進入巖石，當水結冰時，體積膨脹形成新的裂縫，巖石裂隙加深加寬。

當冰融化時，水沿著擴大了的裂隙進入更深的巖石內部。如此凍結、融化的往復進行，裂隙不斷擴大，最後巖石崩裂直至成為巖屑。

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幹壓實作用

沉積物顆粒填充某個空間，顆粒在許多點互相接觸。接觸點越多，沉積物間的摩擦力越大，晶界的粘結力越大。

震擊前，顆粒晃動會填充少部分的空間。震擊過程中，顆粒發生旋轉，並緊密結合在一起。

壓實的沉積物比未壓實的沉積物抗震能力更強。

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有液體填充的壓實作用

沉積物顆粒互相接觸充填某個空間，要使沉積物緊密結合在一起，必須將水排出。震擊過程中，沉積物顆粒沉澱時，顆粒間的水位會流動上升。

當水流經顆粒之間時，沉積物顆粒不載接觸，從而減少了沉積物間的摩擦力。

由於水飽和充填沉積物顆粒之間的空間，整個沉積物-水的混合物表現為粘性流體。

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滑坡類型

坍塌

一種快速的沉積物運動形式，巖石或者風化層通過空氣從陡峭的懸崖自由下落。

平面滑動

巖石或者風化層沿著破裂面發生移動，速度較慢。圖示的破裂面為一個平面。

鏟式滑動

一種特殊類型的滑動，破裂面為一個曲面，巖石或者風化層沿著曲面下降時發生一定的旋轉。

蠕變滑動

山坡上的巖石和風化層發生非常緩慢的下降運動，其判別標誌有：1、從物源處發生下移的巖石；2、生長彎曲的樹幹，樹根所在土壤下移，而樹朝上生長。

流動

流動的形式很多，尤其是泥石流，當水飽和充填風化層形成高粘性流體發生流動，而且流體中的固體成分比液體成分要多。大規模、高流速的巖石和風化層的流動稱為巖屑崩落（debris avalanches）。

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聖海倫斯山的巖屑崩落

1980年3月，巖漿侵入導致山的北側形成一定的隆起。後來，發生一次火山噴發，導致一次大規模的山體滑坡，經測量巖屑崩坡體積達2.8平方公裡。火山爆發的原因是火山上覆的沉積物的移除降低了巖漿侵入的壓力，從而導致巖漿中溶解的氣體迅速膨脹，並從巖漿中逸出。

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峽谷的形成

由於構造作用，地層整體上升，河流為了維持其基準面，向下侵蝕巖層，形成近垂直的峽谷。這些峽谷兩側的角度要比穩定斜坡的最大坡度要陡。

深切峽谷兩側的陡坡發生沉積物滑落。滑坡的運動類型取決於巖石類型、風化層的厚度以及兩側植被的覆蓋情況等。由於發生滑坡，兩側山坡的巖石和風化層劃入河流，再被搬運出山谷。

值得注意的是地層抬升、河流下切、滑坡的發生同時進行。地層的進一步抬升和由此產生的河流下切繼續產生不穩定的斜坡。

構造運動和侵蝕作用形成不穩定的山坡，為了恢復穩定，不斷發生滑坡和河流下切，降低山坡角度。

從開始到穩定，山體的大量巖層被移除。其中很小一部分是由於河流下切侵蝕搬運，很大部分是由於滑坡運動，巖體落入河流中，被搬運走，沉積在別處。

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褶皺

在擠壓應力作用下，巖層壓縮發生褶皺，在右邊還發育一條斷裂。向上彎曲形成背斜，向下彎曲形成向斜。當褶皺巖層發生侵蝕作用，年代最老的巖層沿著背斜軸暴露，年代最新的巖層沿著向斜軸暴露。

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傾伏褶皺

藍色平面是水平參考面，在圖示的應力作用下，地層同時發生褶皺和傾斜，造成褶皺沿著軸線一端下降，一端上升。地層接受侵蝕作用，形成圖示的地表露頭，可以用來判斷傾伏褶皺的存在。

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地震彈性回跳

由美國地震學家與地質學家亨利·維克多·裡德在1907年提出來的。由於地殼中巖石發生了斷裂錯動，而巖石本身具有彈性，在斷裂發生時已經發生彈性變形的巖石，在力消失之後便向相反的方向整體回跳，恢復到未變形前的狀態。

這種彈跳可以產生驚人的速度和力量，把長期積蓄的能量於霎那間釋放出來，造成地震。

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四種火山類型圖解

火山渣錐

Cinder Cone

火山渣礫和火山彈從火山口噴出，細顆粒的火山灰在順風處飄移。有時熔巖也會從火山渣錐底部流出。送傘的火殺渣錐一般呈30-35度。這種類型的火山相對體積較小，高度小於600m。大多數火山渣錐只噴發一次。

盾狀火山

Shied Volcano

反覆噴發的火山形成廣泛分布的熔巖流，這些熔巖流通常是由玄武巖組成，玄武巖從火山口向外流出，形成薄片狀。盾狀火山的斜坡非常平緩，一般低至15度，火山高度在300-1000米不等。

複合火山

Composites Volcano

由許多熔巖流和火山碎屑的交替噴發形成。和盾狀火山的熔巖不同，這種熔巖通常不容易流動，從火山口流出的距離較短。火山碎屑和火山碎屑流等沉積物堆積在火山周圍。複合火山的坡角大於25度，有時會達45度，高度達3000米以上。

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風力搬運作用

蠕移：粒徑較大的砂粒會隨著風力的牽引作用，沿著地面發生滑動或者滾動。

躍移：粒徑較小的砂粒的沉積物會以跳躍的方式前移，是風力搬運的最主要形式。

懸移：細而輕的砂粒在風力的吹揚下，懸浮在氣流中移動，是風力搬運距離最遠的方式。

顆粒越細搬運距離越遠。搬運能力取決於風速。被風吹揚的顆粒大小與風速成正比，風速越大，搬運顆粒越粗，移動的距離越遠。

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水流搬運作用

推移：類似於蠕移，水流作用使得砂粒沿著溝底或者河床滑動活著滾動。

躍移：一定大小的砂粒在水流作用下跳躍前進。

懸移：水流中的細粒物質成懸浮狀態隨水流運動。

搬運能力取決於流速。

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交錯層理

風力或者水流作用將沙丘一側的砂粒順著迎風面搬運到沙丘的另一側，並從沙丘頂部順層滾落。

隨著時間的推移，在背風面形成一系列紋層組成的斜層系。紋層的傾向可以指示風力或者水流的流向。

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冰川生長與消退

冰雪積累高峰期，冰川沿著山谷向下流動。冰雪的積累體積超過消融體積時，冰川會向前移動，平衡線也會向前移動。

當冰川的積累量和消融量平衡時，冰川體積保持不變，運動再次恢復穩定。

與生長過程相反，當積累量小於消融量時，冰川會向後移動，平衡線向後移動。許多冰川底部的侵蝕地貌會因此顯現。

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冰川地殼均衡

冰川生長期，不斷加大的重量將高硬度的陸殼擠入高粘度的地幔中，地幔從坳陷區向兩側流動，並在坳陷區附近抬升地殼。冰川消融期，過程相反。之前的坳陷區逐漸抬升，隆起區逐漸下沉。整個過程非常緩慢。

31

冰川侵蝕

冰川主要通過對冰床的拔蝕和挖掘作用進行侵蝕。冰川自身的重量和冰體的運動，致使底床基巖破碎， 冰雪融水滲入節理、裂隙，使其擴大，巖塊不斷破碎，當這些鬆動的巖石和冰川凍結在一起，冰川向前運動就把巖塊拔起帶走。冰鬥是冰川拔蝕作用形成的典型地貌。

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冰川沉積

在運動速率降低或者發生消融時，冰川攜帶的各種碎屑物會沉積下來。圖示的沉積物稱為終磧，是冰川在某一穩定時期，沉積物在冰川末端連續堆積而成。不同的穩定期會形成不同的冰磧物。

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泛濫平原

河流在洪水期溢出河床後堆積而成的平原，也稱為河漫灘平原，常發育在河流的中下遊。洪水溢出河道，攜帶的沉積物在岸邊沉積下來，形成斷面呈楔形的天然堤。

不同期次的洪水泛濫，天然堤會逐漸抬升，同時也提高了河岸的高度。

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曲流河

曲流河在發育過程中，會形成河道、河谷、牛軛湖、點壩、泛濫平原等。

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牛軛湖

圖示箭頭所指就是水流流速最快的部位。河流流動過程中，凹岸的水流流速快，容易受到侵蝕，凸岸水流流速慢，不易受到侵蝕，以堆積為主，形成點壩。凹岸侵蝕，凸岸堆積。截彎取直形成牛軛湖，牛軛湖乾涸後，沉積物暴露地表，稱為廢棄河道。

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河流階地

河流在不斷下切侵蝕河谷時，也會發生橫向侵蝕，形成不同期次的泛濫平原，先前河谷的高度會位於洪水位以上，呈現出階梯狀分布的河谷地形。河流階地是侵蝕和沉積交替進行的。階地越向高處，年代越老。

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波浪運動

一個波浪在從深水向淺水再向岸邊移動過程中，會發生形態變化。

深水區：波浪的運動一直處於水介質中，未觸及基底，是波長恆定的波形。波浪做圓形運動。

淺水區：波浪觸及基底，波形發生變化，波長縮短。波浪做橢圓運動。按照波浪形態，還可以分為依次為增浪帶、升浪帶、破浪帶、碎浪帶、衝浪帶。

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波浪折射

波浪從深水向岸邊傳播過程中，波峰線會隨著海底地形變得彎曲，最終趨向於海岸線相適應或者接近平行。

圖中的海岬處，箭頭所指的波向線變得集中，稱為輻聚。海灣處，波向線變得分散，稱為輻散。

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夏季海灘沉積

冬季向夏季轉變後，海浪變長變淺。這些波浪逐漸將沿岸沙壩的沙子從淺水區搬運到岸邊堆積，形成沙灘。隨著時間推移，海岸線後移，沙灘變寬。圖示為加利福尼亞拉霍亞的波默爾海灘。

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聲吶和回聲定位

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海進沉積序列

當海平面上升時，3個沉積層向岸邊移動，形成自下而上為砂巖、泥巖、石灰巖的垂向沉積序列，記錄了海進過程中的沉積物變化和垂向疊置關係。

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海退沉積序列

當海平面下降時，3個沉積層遠離岸邊移動，形成自下而上為石灰巖、泥巖、砂的垂向沉積序列，記錄了海退過程中的沉積物變化和垂向疊置關係。

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障壁島的運動

隨著海平面上升，靠海一側的砂質碎屑物不斷地越過障壁島的頂部向岸邊遷移，導致障壁島不斷向岸邊移動。這也是隨著海平面上升，障壁島沒有消失的原因。

圖示的泥炭層是很好的標誌層，從運動前在障壁島的左側到運動後在障壁島的右側出露，很好的說明了障壁島的運動機制。

來源：Pearson

翻譯：小桔

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