登陆注册
2996500000015

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
  • 跑鞋:知道这些就够了

    跑鞋:知道这些就够了

    您喜爱跑步吗?若是,那就离不了跑鞋。可是您对跑鞋知道多少呢?本书介绍了有关跑鞋的方方面面必须了解的知识,让你挑选、使用跑鞋不再盲目。
  • 星际穿越:那些匪夷所思的宇宙常识

    星际穿越:那些匪夷所思的宇宙常识

    本书将激发普通大众对科学的关注,并为读者的视野和心灵开疆辟土。影响更多人对宇宙的关注,深刻理解宇宙的宏大,人类的宿命,世界的光明与阴暗,多维世界的绚丽与奇幻。另附爱因斯坦、史蒂芬?霍金、薛定谔等著名学者的逸闻趣事,妙趣横生、引人入胜。北京航空航天大学物理学博士严格把关。本书将为你讲述电影《星际穿越》中难懂的宇宙现象,带你走入《诡异而疯狂》的宇宙世界!
  • 诱人的海洋

    诱人的海洋

    本书介绍了海洋蕴藏的能量和资源,孕育的动物和相关趣事,海底世界的地理奇观和大量宝藏,以及海洋里的许多奇异现象和未解之谜等。
  • 发现外星人

    发现外星人

    本书重温了对外星人的探索史,解释了现代科技的应用,介绍了太空科学的先驱们及其最新的惊人发现。
  • 自然史(精华版)

    自然史(精华版)

    《自然史》是一部传世的将文学与科学完美结合的博物志典范之作,全书包括了地球史、人类史、动物史、鸟类史和矿物史等几大部分。本书为其精华版。作者在大量事实材料的基础上,对自然界作了精确、详细、科学的描述和解释,提出许多在当时具有开创性的有价值的观点,今天读来依旧具有启发意义。
热门推荐
  • 二次元缔造者

    二次元缔造者

    “你能再表演一下那个吗?”“我徐睿就是死,从这里跳下去,也不会做动画!——做动画真开心!”......本书包含大量打黑枪,虚伪的业界真实,毫无根据的幕后故事,人类本质与真香警告,你就当真的听。
  • 明星时代之幸而遇见你

    明星时代之幸而遇见你

    因《偶像练习生》这档节目,顾梓柒认识了他们,也遇到了自己爱的蔡徐坤。外界的传言、行程的繁多……一次次的经历,顾梓柒开始认真对待自己的心。“蔡徐坤,这颗早已挂在你身上的心,你还要吗?”
  • 七里樱

    七里樱

    年少时,我们,似乎成为了世界的主角,遗憾过,苦恼过,伤心心过,但庆幸的是在那个即将逝去的青春里,你世界的男主随着四季辗转在你身旁,陪你笑,陪你哭……终有一天,你发现他只是喜欢你身边的那个人而已…“你知道的,我喜欢她哎。”“没事…”至少我的青春,你来过就好。
  • 凰医帝临七神

    凰医帝临七神

    (原名《焚尽七神:狂傲女帝》)前世,她贵为巅峰女帝,一夕之间局势逆转,沦为废材之质。魂灵双修,医毒无双,血脉觉醒,一御万兽。天现异象,凰命之女,自此归来,天下乱之。这一次,所有欺她辱她之人必杀之!他自上界而来,怀有目的,却因她动摇内心深处坚定的道义。“你曾说,你向仰我,你想像我一样,步入光明,是我对不起你,又让你重新回到黑暗。”“你都不在了,你让我一个人,怎么像向仰你?!”爱与不爱,从来都是我们自己的事,与他人无关。带走了所有的光明与信仰。
  • 都是打嗝惹的祸

    都是打嗝惹的祸

    《都是打嗝惹的祸》收录的作品分为今古传奇、人生百味、人间真情、超级想象、世相百态五部分。作者的文字轻快精准,文如其人,极具穿透力,同时又丰满而有温度,通过一篇篇文章,你可以触摸到作者独特的心灵气质——既拥有清冷的理智,又不乏湿润的心情。在看似微小的故事情节中,你能读出作者四溢的智慧灵光,可谓“清水出芙蓉,天然去雕饰”。《都是打嗝惹的祸》是一本值得阅读和收藏的好书。
  • 魔魂I

    魔魂I

    故事发生于人魔大战后,魔神肉身被毁,其元灵逃走,借一孕妇腹中胎儿身体重生,想吞噬婴儿灵识,婴儿长大后,机缘得到上古功法混沌决,修炼至高功法,如何于魔神元灵对抗,最后反吞魔神元灵,一统人魔两界,然而,事情并未了解,神界忌惮少年功法,并派兵围剿,最后少年何去何从?尽请关注:魔星灭世。
  • 从空间开始无敌

    从空间开始无敌

    六根不净的王辉拿着一个垫桌腿的祖传破木鱼还俗了!还被父母逼着相亲去了,从此多了一个喜欢直播的魔女老婆。本来只想陪陪老婆养养宠物种种花草,无聊时利用自己神奇的能力带领乡民赚赚闲钱,过着面朝大海,春暖花开的悠然生活,然而一不留神,他却让原本无人问津的渔村,变成了让国内外游客趋之若鹜的地方…………注释:轻小说,单女主
  • 态度决定一切(全新修订版)

    态度决定一切(全新修订版)

    他是美国家喻户晓的“态度教练”,被《华尔街日报》盛赞为“态度之星”。不论是他的客户IBM、可口可乐、摩托罗拉、波音和AT&T等全球数百家知名大公司,还是读过《态度决定一切(全新修订版)》的读者,都会认同这种说法。在这本最具代表性的超级畅销书里,凯斯·哈瑞尔现身说法。用10个简明的步骤,教你如何辨明、修正自己的态度,更重要的是,将正确的态度转化为立即的行动。
  • 追妻无门:女boss不好惹

    追妻无门:女boss不好惹

    青涩蜕变,如今她是能独当一面的女boss,爱了冷泽聿七年,也同样花了七年时间去忘记他。以为是陌路,他突然向他表白,扬言要娶她,她只当他是脑子抽风,他的殷勤她也全都无视。他帮她查她父母的死因,赶走身边情敌,解释当初拒绝她的告别,和故意对她冷漠都是无奈之举。突然爆出她父母的死居然和冷家有丝毫联系,还莫名跳出个公爵未婚夫,扬言要与她履行婚约。峰回路转,破镜还能重圆吗? PS:我又开新文了,每逢假期必书荒,新文《有你的世界遇到爱》,喜欢我的文的朋友可以来看看,这是重生类现言,对这个题材感兴趣的一定要收藏起来。
  • 时光永爱

    时光永爱

    情缘源于QQ,女主倾心于男主却不知男主心意,那傻乎乎的爱,似乎又显的有那么一点点勇敢。男主早知女主对他倾心,他也早已把女主深藏在心底,却从不显露。两人从北极光之旅开始,经历了有惊无险的一系列故事,感情的有增无减,痴情的不管不顾,此生也就注定了只对那人的倾心,只对那人的宠溺。希望中的爱情只想牵扯俩人,爱也罢,心悦也吧,简单到只是两人之间的事,以简驭繁,心如所愿,情随意明。心灵的明澈,才能看得见所归你心的那一人,而在这繁杂闹世,心里的雾霾却遮挡了你应看到的所有,或者让你看到的只是模糊,从而怀疑乃至否定了一切,无尽的烦恼和忧愁总又围绕着你,你总在寻,却总寻不得。愿情归心底情归一人,澈留眸意在心中那人处。