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地形學(xué)

  兩個會造成造山帶的地質(zhì)過程。上圖：地殼侵入軟流圈造成的分層效應(yīng)（英語：Delamination (geology)）；下圖：海洋地殼隱沒。這兩個過程產(chǎn)生不同位置的花崗巖（圖中氣泡點），花崗巖位置是該過程如何作用的證據(jù)。

 海洋地殼在隱沒帶形成非碰撞造山帶。

  兩個大陸板塊碰撞形成碰撞造山帶。大陸地殼一般不會隱沒，只會抬升。

造山帶的形成是板塊隱沒作用過程的一部分，出現(xiàn)在海洋地殼潛入大陸地殼以下（非碰撞造山帶）或者兩個甚至更多大陸地殼碰撞的地區(qū)（碰撞造山帶）。

造山運動通常會造成長弧狀結(jié)構(gòu)，即造山帶（Orogenic belts）。 一般來說造山帶會有許多相當(dāng)長的平行帶狀巖石構(gòu)造，而且這些構(gòu)造都有類似的地質(zhì)特征。造山帶與隱沒帶一起出現(xiàn)。隱沒帶地殼進(jìn)入地幔熔融后產(chǎn)生火山，并形成島弧的區(qū)域?；罱Y(jié)構(gòu)可以歸因于板塊的剛性和島弧的尖端與下沉巖石圈的裂縫有密切關(guān)系。這些島弧可能在造山運動中與大陸合并。

造山運動的過程需要經(jīng)過至少數(shù)千萬年才能將平原或海床變成山地。造山運動產(chǎn)生的山脈高度與地殼均衡原理有關(guān)；就是由較輕的大陸地殼組成的山脈的向下重力和較重的地幔對山脈施加的向上浮力的平衡。

造山運動下形成的巖石經(jīng)常是嚴(yán)重扭曲和重度的變質(zhì)作用（英語：Metamorphism）。造山運動期間深埋的巖石可能會被推升到地表；海底和接近海岸的物質(zhì)會蓋住部分或全部造山帶區(qū)域。如果造山運動是因為兩個大陸版塊碰撞，可能會產(chǎn)生極高的山脈（例如喜馬拉雅山脈）。

造山運動的研究可能分成以分：

板塊構(gòu)造事件

地理事件

年代排列事件

造山運動事件可能：

產(chǎn)生與板塊運動有關(guān)的特殊結(jié)構(gòu)

在特定區(qū)域影響巖石和地殼

在特定時期發(fā)生

造山輪回

雖然造山運動包含板塊構(gòu)造論，板塊運動的力量造成許多種現(xiàn)象，包含巖漿、變質(zhì)作用、地殼融化與地殼厚度變厚。在一個特定的造山帶發(fā)生的任何作用取決于大陸地殼巖石圈的強(qiáng)度和流變學(xué)，以及造山運動中這些屬性的改變。

除了造山運動以外，山的形成也有其他的作用；例如沉積作用和侵蝕作用。這些作用是沉積和侵蝕作用多次重復(fù)的循環(huán)，以及接下來的掩埋和變質(zhì)作用，和之后的花崗巖巖基形成與構(gòu)造上升，最終形成山脈，稱為造山循環(huán)。例如志留紀(jì)和泥盆紀(jì)的加里東造山運動起因于勞倫大陸和阿瓦隆尼亞大陸以及其他岡瓦那大陸的碎塊。加里東造山運動來自這些事件和其他特殊的造山運動循環(huán)。

總的來說，造山運動在長時間改變地質(zhì)狀態(tài)中扮演重要角色。造山帶只是造山運動循環(huán)的一部分；侵蝕作用也是循環(huán)中重要的部分。

侵蝕

侵蝕作用會大量移除山的物質(zhì)，露出山脈的根部（原本地表下數(shù)公里的變質(zhì)巖出現(xiàn)在地表）。這樣的作用可以被發(fā)展中造山帶地殼均衡的浮力平衡加速進(jìn)行。對于侵蝕作用對板塊變形的程度至今仍有爭議；因此，最終形成的主要較老的造山代是一個長弧形的結(jié)晶變質(zhì)巖區(qū)，而變質(zhì)巖區(qū)位于遠(yuǎn)離造山帶核心的較年輕沉積物之下。

造山帶可能會因為侵蝕作用完全消失，因此只能研究巖石上造山運動造成的痕跡來判定造山帶。造山帶通常是細(xì)長的弧形巖石區(qū)，而且可以看到因為地體或地塊巖石的變形所造成的明顯線型結(jié)構(gòu)；造山帶的分離通常是因為縫合線或逆斷層。這些斷層有相對較細(xì)的，稱為推覆體（nappe）或推覆巖席（thrust sheets）的片狀巖石；而這些巖石是來自從核心到邊緣被縮短的造山帶，并且與褶皺運動和變質(zhì)作用有密切關(guān)系 。

生物學(xué)

在1950和1960年代，造山運動的研究配合生物地理學(xué)、地理學(xué)和中洋脊的研究，對于板塊構(gòu)造論有相當(dāng)大的幫助。甚至在極早的地質(zhì)年代中，存在于海洋中的生命因為能影響大氣的成分而扮演了相當(dāng)重要的角色。海洋的存在對于海床的延伸與隱沒是相當(dāng)重要的。

與形成山脈的關(guān)系

  國際太空站上觀測的內(nèi)華達(dá)山脈東側(cè)陡峭的落差達(dá)3000米的山麓與山下平坦的歐文谷，這是分層效應(yīng)造山的結(jié)果。

山的形成會有數(shù)種機(jī)制。

巨大的現(xiàn)代造山帶經(jīng)常存在于大陸的邊界板塊的碰撞。阿利根尼造山運動（形成阿巴拉契亞山脈）、拉臘米造山運動，以及安地斯造山運動是在美洲的例子。更古老的已經(jīng)不活動的造山帶，例如阿爾岡紋造山運動、佩尼奧克造山運動，與安特勒造山運動則顯示了巖石變形與位于內(nèi)陸的沉積平原。

版塊分離區(qū)域，例如中洋脊和東非大裂谷存在因為地表下方地幔高熱產(chǎn)生的熱浮力（動力地勢）造成的山脈。冰島就是這樣的例子。

在斷層系統(tǒng)中，例如圣安德烈亞斯斷層，束縛彎曲導(dǎo)致非版緣性造山運動的區(qū)域性的地殼縮短和造山。

熱點的火山導(dǎo)致不在板塊界線上的孤立山峰的形成和山煉的形成。例如夏威夷群島。

經(jīng)歷過地殼上升的區(qū)域是巖石圈分層的結(jié)果，其中一部分不穩(wěn)定的低溫巖石圈根部向下插入地幔，降低了巖石圈的密度，造成浮力；美國加利福尼亞州內(nèi)華達(dá)山脈就是這樣的例子。該區(qū)域是斷塊山脈底下巖石圈分層后再經(jīng)歷隆起的構(gòu)造。

最后，地殼上升和侵蝕作用與造陸運動有關(guān)（大規(guī)模的局部性垂直運動，與褶皺、變質(zhì)作用并無太大關(guān)系），并且會產(chǎn)生局部性的地表上升。

發(fā)展歷史

在19世紀(jì)，地質(zhì)學(xué)開始發(fā)展以前，山的存在是被圣經(jīng)中所提到的大洪水做為解釋。這是新柏拉圖主義思想的延伸，這影響早期基督教作家提出一個完美的創(chuàng)造需要采取一個完美球體的形式。這樣的思想一直延續(xù)到18世紀(jì)。

Orogeny這個字被Amanz Gressly (1840) 和朱爾斯·舒曼 (1854)用來描述造山帶（orogenic）是山脈出現(xiàn)與抬升過程。

1852年時埃利·得博蒙提出“鉗子顎部”（Jaws of a Vise）理論來解釋造山運動；但這理論更關(guān)注高度，而非包含在造山帶內(nèi)的隱藏結(jié)構(gòu)。他的理論基本上認(rèn)為高山的出現(xiàn)壓縮了某些巖石。

愛德華·蘇斯在1875年認(rèn)識了水平移動巖石的重要性。這個概念是“地槽的先驅(qū)”或者是固體地球初始向下彎曲（詹姆士·霍爾，1859年），1873年時詹姆士·德懷特·達(dá)納進(jìn)一步完善，在他的造山理論中提出了“壓縮”的概念。事后看來，達(dá)那的理論有部分錯誤，因為該理論是源自地球冷卻理論。

直到20世紀(jì)60年代地球冷卻理論仍是大多數(shù)地質(zhì)學(xué)家的的主要模式。這是因為造山運動的理論陷入地殼垂直運動（類似火山灰型板塊構(gòu)造，tephrotectonics）或軟流圈、地幔內(nèi)對流兩種理論支持者之間的激烈論戰(zhàn)。

1906年時，提出各種型式的造山帶，其中包含了“阿爾卑斯型造山帶”，特征有復(fù)理石（flysch）和磨礫層（molasse）沉積物幾何形狀；蛇綠巖系、硅質(zhì)玄武巖和推覆體型的折皺結(jié)構(gòu)。

利奧波德·馮·布赫在1855年承認(rèn)造山運動是一個“事件”。在他的理論中，造山運動的時間可已被確定在最年輕的變形巖石和最老的未變形巖石之間。雖然現(xiàn)在地質(zhì)年代學(xué)主要使用放射性定年法，這個原則至今仍然適用。

亨德里克·揚·茲瓦特在1967年注意到了造山帶變質(zhì)作用的差異，并提出了三種造山帶形式；1979年華勒斯·史賓塞·皮徹進(jìn)行了一些修改并進(jìn)一步確定為：

海西型（Hercynotype）（弧后盆地型）：

阿爾卑斯型（海溝型）：

科迪勒拉（?。┬停?

板塊構(gòu)造論的提出解釋了許多造山帶和其特征。主要由勒內(nèi)·笛卡兒發(fā)展的地球冷卻理論因此被放棄了，火山灰型板塊構(gòu)造（tephrotectonic style）的垂直運動可以被地殼均衡解釋。

有一些特例存在：例如新西蘭是板塊撞擊界限變成轉(zhuǎn)型斷層界限；或者是屬于島弧的新幾內(nèi)亞是在遠(yuǎn)離大陸后阻體的地方形成。更復(fù)雜的狀況，例如澳洲的馬斯格雷夫區(qū)塊（Musgrave Block），元古宙大陸和大陸碰撞的造山帶在之前是無法解釋的（參見Dennis, 1982），可以被后來的震波成像技術(shù)了解造山帶地殼深處的結(jié)構(gòu)。

參見

生物地理學(xué)

大陸碰撞

斷層力學(xué)

海底平頂山

造山運動列表

構(gòu)造上升

地幔對流

造陸運動

參考資料

élie de Beaumont, J.-B., 1852. Notice sur les Systèmes de Montagnes ("Note on Mountain Systems"), Bertrand, Paris, 1543 pp. (English synopsis in Dennis (1982))

Buch, L. Von, 1902. Gesammelte Schriften, Roth & Eck, Berlin.

Dana, James D., 1873. On some results of the Earth"s contraction from cooling, including a discussion of the origins of mountains, and the nature of the Earth"s interior. American Journal of Science, 5, pp. 423-443.

Dennis, John G., 1982. Orogeny, Benchmark Papers in Geology, Volume 62, Hutchinson Ross Pulishing Company, New York ISBN 0-87933-394-4

Hall, J., 1859. Palaeontology of New York, in New York National Survey No. 3, Part 1, 533 p.

Suess, Eduard, 1875. Die Entstehung Der Alpen lit. The Origin Of The Alps, Braumüller, Vienna, 168 p.

Harms, Brady, Cheney, 2006. Exploring the Proterozoic Big Sky Orogeny in Southwest Montana, 19th annual Keck symposium.

Kevin Jones. Mountain Building in Scotland: Science : A Level 3 Course Series. Open University Worldwide Ltd. 2003. ISBN 0749258470.  provides a detailed history of a number of orogens, including the Caledonian Oregeny, which lasted from the late Cambrian to theDevonian, with the main collisional events occurring duringOrdovicianandSiluriantimes.

Tom McCann (編).The Geology of Central Europe: Volume 1 Precambrian and palaeozoic. Geological Society of London. 2008. ISBN 1862392455.  is one of a two-volume exposition of the geology of central Europe with a discussion of major orogens.

Suzanne Mahlburg Kay, Víctor A. Ramos, William R. Dickinson (編).Backbone of the Americas: shallow subduction, plateau uplift, and ridge and terrane collision; Memoir 204. Geological Society of America. 2009. ISBN 0813712041.  Evolution of the Cordilleras of the Americas from a multidisciplinary perspective from a symposium held in Mendoza, Argentina (2006).

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