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地质力学(地球自转速度变化说)(5)

时间:2010-07-02  归属:地质学基础

  (三)地球自转速度为何变化——大陆车阀说

  这里应当提一下“角动量守恒原理”,即地球的自转速度不管怎么变化,它必须符合这条普遍的自然规律。角动量守恒原理可表示为:ωI=C,式中,ω为旋转物体自转角速度,这里指地球自转角速度;I为旋转体对它的旋转轴的转动惯量;C为常数。可见,ω与I成反比关系,即角速度随转动惯量增大而变小,随转动惯量减小而增大。转动惯量为物体内所有各质点的质量与它对旋转轴的转动半径平方的乘积之总和,即I=Σmr2。

  在地球总质量不变的情况下,转动惯量的变化取决于半径r,即I与地球内部物质的分配状态有关,当地球的质量向地球中心集中时,r变小,I就变小,ω就相应变大,因而地球自转速度变快,以保持角动量不变;反之,当地球内部物质向外扩散时,r变大,I就变大,ω必然减小,因而地球自转速度变慢。

  上述道理可以用一个极普通的事实加以说明,譬如一个舞蹈演员两臂并拢高速旋转,只要把两臂张开,速度便会减慢。对于地球来说,在重力分异作用下地球内较重物质向地球深部集中,地球体积缩小,便导致地球的转动惯量减小,地球自转速度加快,并导致一次全球性的大规模的地壳运动,地壳表层在水平分力的作用下,形成各种构造;同时促进岩浆侵入或喷出活动,密度大的物质向上扩散,地球体积膨胀,再加上经向和纬向水平扭错运动以及与地球深层间的摩擦作用等,消耗了一部分能量,导致地球转动惯量增大,地球自转速度变慢。这个过程就像自动刹车一样,称为“大陆车阀”,因此,地质力学又叫“大陆车阀说”。随之,因重力作用,密度较大的物质又逐渐向地球内部集中,使地球质量又趋于集中,便又孕育着新的自转加速的因素,为下一次新的更复杂的运动过程创造了条件。

  总之,地质力学认为地球自转速度的变化,是由地球内部矛盾决定的,地壳构造运动是控制地球自转速度的自动机制,地球自转速度变快,就包含着使之变慢的因素在内,反之亦然,二者是对立的统一,地壳就是在这种对立统一的矛盾斗争中,不断运动和发展。

  四、地质力学的贡献

  地质力学的主要贡献在于阐明了地壳构造的空间展布规律。地质力学特别重视地壳的改造,它不是把各种构造形迹看成孤立的、零碎的、偶然的、互不相关的现象,而是认为彼此之间有内在的、本质的、规律性的联系,它所建立的构造体系就反映了各构造形迹之间的这种联系,从而揭示了每一次地壳运动或同一方式的多次地壳运动所产生的各种构造形迹的客观的空间展布规律。

  地质力学的研究方法不是从概念出发,又回到概念,而是从感性到理性,从局部到整体,从客观的具体构造现象入手,来推求地壳运动的方式和方向,判断地壳运动力的来源,并得出这样结论:地壳运动的根本原因是地球内部的矛盾运动。这些都是符合认识事物的法则和规律的。

  地质力学的理论对于普查找矿、水文地质、寻找地下热水、地震地质等方面也作出了很大的贡献。如一级构造带常控制广大的成矿区或成矿带,新华夏系的一级隆起带便是多金属矿带,而其一级沉降带又是石油的成矿带。事实证明,两个构造带的复合部位,常形成重要矿床。又如,各种类型的储水构造或富水带,常有规律地出现在某些构造体系的特定部位,比如:张性断裂的破碎带,山字型构造的前弧和反射弧部位等。再如,有许多温泉的出现与一定构造有关,比如,东南沿海的许多温泉,天津地区的地热异常等常与新华夏构造体系有关。

  但是,如何进一步探索大地构造空间展布与地球发展历史相互间的规律,如何深入揭示地壳运动的内因和外因及其相互联系,如何利用当今日益丰富的大量有关地球科学的新材料、新数据,以求地质力学理论更加符合客观实际,仍是地质力学研究的重要任务。

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  • 关键词:地质力学第三节地球自转速度变化说
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