登陆注册
7868600000015

第15章 海陆变迁的原因

魏格纳提出“两种分力”,但并未找出这些力来自何方。这个问题是理论思考的核心问题,即地球动力学的主要问题。这些力被归纳为3个来源:①地球体积的胀缩,②地球内的地幔对流,③地球自转相关力。

地球体积变化力

地球收缩说是解决地壳运动动力来源的最早的假说。它可以追溯到16世纪的干瘪苹果的类比,自康德—拉普拉斯星云说提出以后,就以科学的形态出现了。波蒙第一个提出比较完整的地球收缩假说。他认为地球从太阳分离出来时是一个炽热的熔融体,表面冷却成固体地壳后,由于内部继续冷却使地壳失去支撑而塌陷,产生侧向压力,造成褶皱和坳陷。休斯在其《地球面貌》中也采取地球收缩说,以刚性地块推挤和压缩柔性地块说明褶皱山脉的形成。杰弗里斯把地球的收缩过程设想得更具体,认为地球收缩发生在地表下70~700千米深度的范围,使得70千米厚的地壳遭受挤压,发生褶皱。

地球膨胀的思想,培根在1620年就已提出。用地球膨胀解释大西洋两岸的相似性始于曼托瓦尼,他在19世纪末提出了这种观点。进入20世纪,林迪曼认为大西洋的形成是地球体积膨胀导致地壳拉张破裂的结果(1927年)。希尔根伯格根据大陆可以拼合成一个球面,提出地球是从很小的体积急剧膨大而使表面张裂,逐渐分离成现在的各大陆块的(1933年)。哈尔姆依据天体演化的观点,认为原始地球的密度很高,半径可能仅为5430千米,经不断膨胀才到今日的6371千米。埃吉德以水体总量不变为前提(1955年),依据古地图计算各时期的大陆面积,推算出地球半径增长的速率为0.24毫米/年。凯里自1958年以来,通过排除后期变化,对大陆进行各种合并,复原漂移前的形状,推论出原始地球的半径仅为今日地球半径的3/4。但另有一些研究表明,几亿年前的地球半径与今日地球半径的差别并不大。

虽然地球膨胀说的信奉者仍在研究,并为其论点辩护,但因其尚有许多疑问,而不为多数研究者接受。地球大规模膨胀的可能很值得怀疑,如果半径以2的因数增加,地球表面则以4的因数增加,体积则以8的因数增加,因而地球物质的密度当以8的因数减小,从现今的平均密度5.52克/厘米3。回推过去,原始地球的密度当为44克/厘米3,这样的高密度尚难解释。1968年,贝尔茨根据地球内部高压冲击波的资料,推断地球半径的变化不会超过100千米。

由于收缩说和膨胀说的种种困难,于是缩胀交替的脉动说被提出。布契尔在1933年提出地球的收缩和膨胀周期性地交替发生,在收缩期地壳受挤压产生褶皱,在膨胀期地壳受拉张产生裂谷。1936年,葛利普把地质史上古生代全球性的反复进行的海进和海退同地球的脉动联系起来考虑,得出地球的脉动周期与这个代的纪相当的结论。1943年,施奈德罗夫用地球脉动说解释全球大地构造的发展过程,认为每次地球收缩都比前次膨胀的幅度要小些,亦即地球是脉动地膨胀着的,并据此得出较大幅度的急剧膨胀使地壳受拉张作用而形成大洋,较小幅度的缓慢收缩使地壳受挤压作用而褶皱成山脉的结论。1950年,乌姆格罗夫把造山运动、岩浆活动、海进海退和生物演化等全球性循环都归因于地球脉动。1963年,沃德通过对古地磁资料的研究,计算出几亿年前地球半径的变化,与泥盆纪、二叠纪和三叠纪相应时的地球半径,分别为今日地球半径的1.12倍、0.94倍和0.99倍,似乎证明了地球的脉动。1982年,张伯声等把地球体积的胀缩同地球自转速度的变化联系起来,根据地球自转速度、地质演变期变慢,认为地球是脉动地收缩着的。

地幔对流力

作为地壳运动的动力来源之一,地幔对流早已被推测。虽然霍普金斯早在1839年就推断地壳下部存在物质对流,但把它作为地质动力提出来的是费希尔。费希尔在其著作《地壳物理学》(1881年)中用地幔对流解释火山和造山的尝试,曾一度被认为是无稽之谈而被忽视。霍姆斯首次用地幔对流解释大陆漂移的理论(1928年)也未引起重视。1935年,皮克里斯建立了对流模式,以上升流动解释大陆的生成,以下降流动解释大洋的生成,并认为只要大陆自动保持比大洋热些,地幔对流就将持久维持下去。皮克里斯的工作引来了格里格斯、迈纳兹和钱德雷斯卡等后继者。到20世纪60年代,作为海底扩张和板块运动的主要动力机制,地幔对流说得以进一步发展,各种地幔对流模式相继提出,先是“深地幔对流模式”居主导,后来为“浅地幔对流模式”取代。后来又有考虑地球自转的对流模式,以及把深浅地幔对流结合起来考虑的模式,如波动模式和热柱对流模式。福塞思通过对板块运动的整理分析认为,即使地幔对流存在也不起主要作用。就目前的状况,有关地幔对流的机制还是众说纷纭,至于它是否能驱动板块做有规律的运动也仍是悬而未决的问题。

地球自转相关力

地球体积变化和地幔对流所产生的作用力不足以形成大陆块定向的漂移运动,地球自转相关力就显得尤为重要。这个问题涉及3个方面:①地壳所受到的自转惯性离心力;②自转速度变化造成地壳物质移动的构造力;③地壳与内圈自转速度差造成的相对运动力。在魏格纳的时代,前2种自转相关力都已被讨论,而第三种则是近十来年才被关注的。

泰勒在20世纪初,把大陆漂移的动力归结为地球自转产生的离心力。这种力在赤道处最大,向两极逐渐减小,到地极处为零。为了说明大陆漂移发生在第三纪,他假定那时地球因俘获了快速旋转的月球作为卫星而增大了自转速度,因而导致离心力增大,造成大陆漂移。但这种力很小,只为引力的1/300。所以,魏格纳主张月球和太阳对地球表面的潮汐摩擦减小地球的自转速度所产生的力推动着大陆向西漂移。

重力指地球的引力与地球自转离心力的合力,杜托特以重力驱动机制说明大陆漂移。这种重力说实际上是一种古老的地质构造说。地球内部的重力随深度而增加,到核面开始直线下降,到地心为零。地球重力的不平衡是地壳运动的重要原因。

“离极力说”也都同自转有关。“离极力”指浮力与重力的合力,这一概念是由姚特佛斯首先提出的。由于它的方向指向赤道,魏格纳以它作为驱动大陆块向赤道移动的原动力。其后爱泼斯坦等人通过计算证明,离极力确实能推动大陆块移动。

地壳与地球内圈的相对运动也是地球自转的一种次级效益。由于在地球的地质演化过程中,内圈物质不断向中心集中,使内圈的转动质量不断变小,因而自转动量不断加大。又由于地幔与地壳之间有一薄的软流层,造成内圈的自转速度大于地壳的自转速度,发生相对运动,地壳相对于内圈反自旋方向运动,于是提供了一种驱动大陆块向西移动的原动力。近年已报道了来自地震波分析的结果:内核自转速度比地壳的自转速度快少许。

造山运动

造山运动,指地壳局部受力,岩石急剧变形而大规模隆起形成山脉的运动。仅影响地壳局部的狭长地带。其速度快、幅度大、范围广,常引起地势高低的巨大变化;同时,随着岩层的强烈变形,也有水平方向上的位移,形成复杂的褶皱和断裂构造。褶皱断裂、岩浆活动和变质作用是造山运动的主要标志。

同类推荐
  • 数学教学的趣味题型设计

    数学教学的趣味题型设计

    《最新学校与教育系列丛书:数学教学的趣味题型设计》针对学生在学习数学中出现的问题,针对数学教学的趣味题型设计,有步骤、有梯度地引导学生学会从不同的角度去分析问题和解答题目,增强学生“举一反三”的意识,《最新学校与教育系列丛书:数学教学的趣味题型设计》激发学生学习数学的兴趣,增强学生学好数学的信心。
  • 学会节约每一滴水(星球保卫战)

    学会节约每一滴水(星球保卫战)

    关爱自然,热爱地球,爱她的青山绿水,爱她的碧草蓝天,爱她的鸟语花香……我们要真正学会保护地球,让我们手挽手,肩并肩,心连心,筑起一道绿色的环保大堤。捍卫资源,捍卫环境,捍卫地球,捍卫我们美好的家园吧!我们要更加自觉地珍爱自然,更加积极地保护生态,努力走向生态文明新时代,作为新时代青少年的我们,关注生态文明责无旁贷。
  • 开拓进取的大科学家(走进科学丛书)

    开拓进取的大科学家(走进科学丛书)

    本书介绍了42位科学家的生平事迹,包括推动18世纪化学革命的拉瓦锡、给元素王国立法的门捷列夫、发现大气压力的托里拆利、被命名为频率单位的科学家赫兹、星学之王第谷以及发现海王星的天文双杰等内容。
  • 建筑奇观

    建筑奇观

    套青少年科普知识读物综合了中外最新科技的研究成果,具有很强的科学性、知识性、前沿性、可读性和系统性,是青少年了解科技、增长知识、开阔视野、提高素质、激发探索和启迪智慧的良好科谱读物,也是各级图书馆珍藏的最佳版本。
  • 动物在隐瞒我们

    动物在隐瞒我们

    《动物在隐瞒我们》全面而系统地介绍了动物世界的谜团现象及其科学探索,集知识性、趣味性与科学性于一体,深入浅出,生动活泼,通俗易懂,图文并茂,目的是使广大青少年读者在领略世界谜团现象的同时,能够加深思考,启迪智慧,开阔视野,增加知识,能够正确了解和认识这个世界,激发青少年求知的欲望和探索的精神,激起热爱科学和追求科学的热情,让他们掌握开启人类和自然的金钥匙,从而真正成为人类和自然的主人,不断推进人类文明向前发展。
热门推荐
  • 定居唐朝

    定居唐朝

    公元622年,大唐武德五年,唐高祖李渊在位,未来威震四方的大唐刚刚建立,风雨飘雨。薛朗,一个现代青年穿越到此时的唐朝,生存是个大问题!从孤身一人到安居乐业,这是一个男人的励志史。
  • 有仙出没

    有仙出没

    本来是一个天才,本来要站在神界的高峰,却意外被雷劫劈,重生成一个小修士。还好我还有我的空间我的宝物我的鬼和兽>请相信,我不是一个嗜好杀戮的人<>请相信,这本书真的会很爽但不是无敌流<【本书不定时更新但不会TJ欢迎戳进】【本书前期做工粗糙过了这段开头背景交待到了故事发展就精彩了】【目前从大纲看至少要写上千章甚至可以写更多】
  • 等再见

    等再见

    她说:遇见你是我这辈子最后悔的事。他说:就算你死了我也要在阎王那把你夺回来,没有我的命令,你不可以死。她爱他,他也爱她。无奈命运捉弄人。他们会在一起吗?
  • 决定一生的10堂情商课

    决定一生的10堂情商课

    积极向上的心态能改变一个人的一生,决定未来的不仅仅是才能和技巧,更重要是心态。心态好,人生更美好。心态是决定命运的真正主人,它能够从里到外影响一个人一生的命运。积极的心态让人能够积极进取,创造成功;消极的心态却让人消极悲观,永远没有成功的机会。
  • 武神天下

    武神天下

    一本旷世奇书,让主角走上屠神之路,腥风血雨,唯吾独尊!这里有强大的铭魂师,修炼铭纹之术,开启大道先锋。这里有鬼神莫测的灵术,召唤神秘诡异的尸鬼,尸魔,体验不一样的魔幻。更有强大的武者翻江倒海,吞气辟谷,诸国林立,万宗驰骋,看主角笑傲群雄,诛杀万界!刻画铭魂术,吞噬灵异术,开启武魂,开创新的的纪元。人有九窍,对应金木水火土,阴、阳、光明与黑暗,开启九窍,进入九星连珠,从此迈入武神之巅。不一样的玄幻,热血,率真,伴随着主角叶秋一步步走上武神之峰!
  • Apocalypse

    Apocalypse

    傲慢(Pride),妒忌(Envy),暴怒(Wrath),懒惰(Sloth),贪婪(Greed),饕餮(Gluttony),淫欲(Lust)——从古代天主教流传下来的七原罪,它们是罪恶的代名词,它们的背后是七位恶魔。数千年前,他们从襁褓中挣脱而出,在世间肆虐,七位贤者挺身而出,他们拼尽全力终于将恶魔们封印,但他们知道,再过七百年,恶魔们将再度破壳而出,他们将使命与能力封存在血脉之中,当恶魔们苏醒时,他们的血脉会产生共鸣,也许是在一次意外中,也许是不经意间,也许是在情绪波动时,他们的后代会觉醒,并将恶魔们再度封印,这份力量与使命将永远流传下去,他们称自己为Apocalypse——天启。
  • 360度女性私人健康管理手册

    360度女性私人健康管理手册

    本书介绍关于女性营养健康方面的1001个问题,经精心挑选,具有一定代表性和普遍参考价值。作者通过将问题细致分类,划分为五大部分,分别为:平衡膳食、身体防护、合理营养、特殊人群与女性营养、四季交替与女性营养。每个部分选取紧密贴近生活和女性实际需要的问题逐一进行解答。为方便读者阅读,本书以每个章节内容为依据,分别列举出相应的关键词作为主题,更使得全书具有清晰的脉络和主线,读者查找和阅读更轻松。
  • 异力心核

    异力心核

    突然出现的神秘银山,不知从何而来的天外陨石降在地面后却消失不见,异能力者的出现,世界会陷入怎么的灾难中。少年李辰从何而来,身怀怎么的能力,这个世界会因他而变吗?
  • 灯下黑上卷

    灯下黑上卷

    一个偶然让他们陷入世界五千年历史的开端,万年僵尸复活,奇宝无穷,利坚险阻,为何进入一片天,鬼吹灯副本作品全面开启。
  • 末世之炉石传说

    末世之炉石传说

    异界通往地球的传送门被开启,人类如何在怪物的爪牙下存活?妖兽、恶魔、尸族、虫族、龙族的汪洋大军席卷全球!狡猾的鱼人,邪恶的加拉克苏斯大王,遮天蔽日的巨龙、宛若山丘的巨虫……挣扎于穷途末路的末世,他要踏上血腥的杀戮之道!异变后的灾难之中,他将组建光辉之城!“为了光辉……人类必定能消灭你们!”精钢铸成的城墙之上,上万名觉醒者严阵以待,周洲负手眺望着无尽的兽潮。书群号:387711525