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地球内力地球内部作用力来自热能、化学能、重力能以及地球旋转能等。由地球内部这些力所产生的作用,称为地球的内力作用。


一、地球的内力作用

(一)力的来源 地球内部作用力来自热能、化学能、重力能以及地球旋转能等。由地球内部这些力所产生的作用,称为地球的内力作用。大陆上的山地、盆地、高原等,大洋底部海岭、海盆、海沟等地形的形成过程中,内力作用起着主导作用。

(二)内力作用主要表现形式 内力作用表现形式多种多样,主要有地壳运动、地球深处岩浆活动和地震等。

1.地壳运动 地壳运动又称构造运动或大地构造运动,是指引起地壳结构改变和地壳物质变位的一种运动。例如,海侵海退、隆起和拗陷,等等。根据地壳运动方向,可分为水平运动和垂直运动两种基本形式。地壳物质大致平行于地球表面,即沿着大地水准面切线方向进行运动,叫水平运动。它主要是由于地球水平方向作用力引起的,表现为地壳岩层的水平移动,使岩层在水平方向上遭受不同程度的挤压力和引张力,产生褶皱和断裂构造。我国的昆仑山祁连山等以及世界上许多山脉,就是通过挤压褶皱而形成的。所以,有人将水平运动称造山运动。地壳物质沿着地球半径方向缓慢的升降运动称垂直运动。升降运动通常表现为大规模隆起和相邻地区拗陷,引起地势起伏或海陆变迁,故有人将垂直运动称造陆运动。水平和垂直运动虽有区别,但实际在时空上常有联系。

2.岩浆活动 地球内部能量的积聚和释放可能表现为岩浆活动。地球内部热能累积到一定程度,变为灼热的岩浆产生巨大压力,它冲破地壳薄弱常喷出地表,即为火山喷发。火山喷发物包括气体熔岩火山灰等,通过火山口喷出,其中大部分火山物质在火山口周围堆积,形成火山锥。如长白山顶部天池即为火山口积水而成,周围16座山峰都是火山岩堆积而成。大洋底部同样有火山喷发,有的火山物质堆积露出海面,形成火山岛,如太平洋中的夏威夷群岛。

3.地震 地壳自然快速颤动叫地震,它是地球内部能量释放经常发生的有规律的自然现象。地下发生地震处称震源,它在地面下的深度即震源深度。和震源相对应的地面上的一点叫震中。地震引起的振动以波的形式从震源向四周传播,称地震波。质点振动方向与震波传播方向一致,称纵波,在地壳内波速约5—6公里/秒;质点振动方向与震波传播方向相垂直,称横波,在地壳内的波速约3—4公里/秒。由于地震波波形不同,波速不等,地震时纵波速最快,故人们首先感到上下跳动,而后横波到达,人们才感到左右摇晃。地震强度以震级和烈度来表示。震级是地震能量等级和释放能量的大小。烈度是地震在一定地点产生或可能产生的破坏程度的度量。

一次地震只有一个震级,它是根据地震台站地震图上记录的最大振幅的地动位移与相应周期,参考有关数据,按一定公式计算出来的。震级与释放的震波能量密切相关,震级每增大一级,能量约增33倍。震级无上限。迄今记录到最大震级是1960年5月在智利发生的8.9级地震,它掀起的巨大海啸,推起10米余的波墙,震感波及到万余公里的日本海岸。多数地震人们无感受,称微震;人们可直接感受到的,称有感地震,约3级;5—7级地震,对地表和地物会有不同程度破坏,称强震或破坏性地震;7级以上为大地震,破坏性很大。同一次地震,各地破坏程度不一。一般离震中越近,烈度越大;离震中远,地震渐减弱,烈度减小。在震级相同下,震源越浅,破坏性越大;震源越深,破坏减小。国际上通用的地震烈度分为12级,人无感的为1度,一切建筑物被毁为12度。强震是一种严重自然灾害。1976年7月28日,我国唐山发生7.8级大震,死亡24万多人。

地震的诱发因素有多种,由地下岩石的构造活动而引起的叫构造地震,最常见,波及范围广,并可造成巨大破坏;由火山喷发而引起的叫火山地震,一般影响范围和强度均不大;岩洞崩塌引起陷落地震;人们钻探、修水库等也可诱发地震,称人为地震。按震源深度可分为深源地震,深300—700公里;中源地震,深70—300公里,浅源地震,深<70公里;其破坏性大。

地震可能造成巨大灾难,故要做好地震预报工作实践证明,震前是有异常现象的,如地球磁场、重力场异常,地应力、地倾斜变化,地下水位及地下水化学成分突变,某些动、植物天气异常等。人们综合各方面的预兆,提前发出即将发生地震的地点、时间和强度的地震预报和临震预报,但地震具有一定的突发性,或发生震中迁移,所以准确预报并不容易。

(三)褶皱和断层 褶皱和断层是地壳内力作用引起地壳运动的重要证据,它使地壳变形成岭、谷和盆地

1.褶皱 沉积岩层原始状态呈水平层状。经地壳运动,原始岩层受挤压,产生波状弯曲,称为褶皱。

褶皱的基本形式分为背斜和向斜。背斜是指褶皱中心岩层向上隆起,两侧岩层向外倾斜;向斜是指褶皱中心向下凹陷,两侧岩层向中心倾斜。背斜成山,向斜成谷。但也可能出现背斜是谷,向斜成山的地形。这是因背斜中心部分岩层向上变曲产生张力,导止岩层破裂,易受风化和剥蚀,被蚀成谷,称次成谷;向斜部分受挤,凹地接受风化崩落物堆积,基岩受保护,最后反而残留成山,称次成山。有的背斜一侧可能岩层软硬相间,软岩易受蚀成谷地,硬岩抗蚀力强,突起成岭。所以背斜和向斜应根据岩层倾向和向新老接触关系来判别。

2.断层 岩层受力产生破裂称为节理,破裂所在的面称为节理面。地壳运动沿节理面两侧岩块发生相对位移,称为断层。断层种类很多,最基本的是正断层和逆断层。断层可能组合出现,两侧断裂上升,中间陷落成为陷落谷地。

研究褶皱、断层等地质构造现象对建设有重要意义。例如,地下水常在断层带出露;电站桥梁、水坝不宜设在有断层的部位,因断层带岩石破碎,地基不稳。

(四)地壳运动的原因

根据地壳物质的结构、构造、形态及各大陆物质的对比人们发现地壳是不断地发生运动,有时缓慢,有时剧烈。地球的各个部分运动的速度和规模时空上也有差别。地壳为什么会发生运动呢?科学家们根据已获得的资料,对地壳的运动提出以下几种推理:

1.大陆漂移说 1912年,德国地球物理学家魏格纳根据大西洋两岸大陆存在的许多相似性,包括两岸海岸线形状的吻合。地层和古生物的一致,认为构成地壳大陆硅铝质物质较轻,它像航船一样漂浮在地壳基层,质较重的硅镁层之上移动。到本世纪五十年代中期以后,这一假说得到大量而有力的科学资料所证实。这些资料认为在地壳发展历史延续到古生代的二叠纪时,地球上只有一个联合古陆,大西洋和印度洋均不存在,非洲东岸与南极大陆相连。此后,由于联合古大陆分离向各方漂移,才逐渐步入今日全球海陆分布的势态。

大陆为什么会发生漂移?以后产生的海底扩张说回答了这个问题。

2.海底扩张说① 六十年代初,科学家们根据大洋地质地貌、地球物理和海底测量资料,认为大洋地壳在地幔软流圈对流的驱动下,每年以几厘米速度移动,由于岩浆通过洋中脊上升,到达顶部冷却、固结形成新的大洋地壳;而后,继续上升的岩浆把已经形成的大洋地壳推向两侧,从而使海底得到不断扩张。扩张着的大洋地壳移动到岛弧一海沟带,便俯冲到大陆地壳之下,为地幔所吸收同化。正是由于海底不断扩张,比较轻的硅铝层大陆也就可以在比较重的硅镁层上移动。

(三)板块构造说① 板块构造说是大陆漂移、海底扩张说的进一步引伸,三者彼此联系,形成全球大地构造体系。板块说认为漂浮于软流圈之上的地球岩石圈并非铁板一块,而是被一些构造活动带(例如海岭、岛弧、水平大断裂)所分割,形成不连续的单元,称为板块。全球共划分六大基本板块:亚欧板块、美洲板块、非洲板块、太平洋板块、印度洋板块和南极洲板块。除太平洋板块完全是水域外,其余板块包括大陆和领近的海洋。板块内部地壳相对稳定,两个相邻板块交接带,正是地壳活动带,火山、地震活动强烈频繁。两个板块相碰撞,岩层受到挤压形成山岭,同时有岩浆侵入与火山喷发。喜马拉雅山正是由于印度洋板块向北漂移,受到亚欧板块抵抗而隆起的,今日的雅鲁藏布江谷地就是印度洋板块与亚欧板块交接带,称为地缝合线;印度洋板块斜插到亚欧板块之下,两个板块相叠加,从而造成青藏高原巨厚地壳。太平洋板块从东南方向由岛弧外海斜插到亚欧板块之下,受到亚欧板块抵抗,从而造成我国东南部一系列北东走向山岭,同时产生大面积岩浆侵入与火山喷发。[1]

(五)世界火山、地震分布与板块构造

全世界大约有2000多座死火山,500多座活火山,受岩浆活动的影响有的在近期仍有喷发。地球上受地壳运动的影响,差不多时刻都有地震发生。平均每年约有500多万次地震。当然,绝大多数是需借助灵敏的地震仪才能测到。一般有感地震每年也有5万次,7级以上的大地震每年约有20次。火山和地震的分布都有一定规律。一是环太平洋的沿岸和岛屿地带;二是地中海沿岸向东经喜马拉雅山环太平洋带汇合;三是大洋海岭带、大陆裂谷带(如东非大断裂带)。

对照世界六大板块分布与火山、地震分布图。人们清晰地看到,火山和地震都集中在各板块之间 的缝合带或俯冲带上环太平洋火山、地震带正处于太平洋板块与东岸的美洲板块,西岸的亚欧板块的交接带上两个板块之间相撞,岩层受挤压,隆起成高山,同时有岩浆侵入,火山喷发。用板块的理论,解释火山、地震分布的规律已广泛的被人们所接受。

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地球的内力作用

参考文献

  1. [储文启. 粗测自己到地球中心的距离. 《 CNKI 》 , 1998]