网上有关“地球的内部是运动的还是静止的”话题很是火热 ,小编也是针对地球的内部是运动的还是静止的寻找了一些与之相关的一些信息进行分析,如果能碰巧解决你现在面临的问题,希望能够帮助到您。
全球气候变暖持续加剧 ,南北极开始出现了冰川融化,海平面上升已经变成了显而易见的问题,对于很多低洼地区来说 ,海平面的上升就像一颗随时都可以引爆的“炸弹 ”无时无刻都在威胁着这些低洼地区 。然而就在世界各国都在担心海平面上升这个严峻问题之时,很多网友却看到了另外一件奇怪的事情“地球喝水”,而且地球内部消耗水资源的量非常的大,这到底是怎么回事呢?让我们先看看下面。
在谈及到“地球喝水”这个问题时 ,我们不得不先说一下海平面上升的问题。海平面上升最直接原因是全球变暖导致的 。近年来,全球变暖已经成为了全人类耳濡目染的严峻生态问题,随着上世纪八十年代人类进入工业革命时期后 ,海平面的上升速度逐渐加快。在过去30——40年中,虽然全球气候处于变暖中,但海平面上升的幅度并没有明显变化 ,没有超过或者是低于平均值7.6cm。
随着 社会 的变化发展,自进入20世纪以后,人类活动对地球气候变化影响的速度愈演愈烈 ,目前人类对地球生态环境的破坏,对气候变化的影响已经成为世界上公认的大问题,人类排放的温室气体让全球变暖速度加剧 ,加快了海平面上升的速度 。相关数据表明,在2016年,中国沿海海平面较常年高8.2cm,是1980年以来的最高位。而在最新《美国国家科学院院刊》上刊登的研究数据表明 ,到2100年,全球海平面将会上升28到131cm,这个数值具体要取决于地球上的温室气体排放量 ,如果工厂和交通工具的温室气体排放量越多,那么全球海平面上升的数值有可能就会超过28到131cm这个数值。
对于地球来说,目前海平面上升可以说是一个不争的事实 ,并且随着气温的上升,变得是越来越严重,自从人类进入2020年以来 ,全球灾难不断,最让人头疼的是科学家们的预言,现在的地球有可能是开启人类灾难的地球 ,不再是以前的样子了,尤其是在最近几年的科学研究中,科学家们发现在过去1.5亿年里,地球在不停地吞水 ,所吞掉的水量相当于地球平均海平面下降了至少50米。有网友不禁会问道:“可明明不是说,海平面呈上升趋势么? ”
我们可以明确地说全球海平面上升是一个不争的事实,那么这与此前的的地球“喝水”相比 ,海平面出现下降岂不是自相矛盾?
在过去的1.5亿年里,海平面的确由于地球的“吞水”逐渐呈下降趋势,如前文所说 ,海平面已经下降了50米 。但是在过去30年-40年里,由于温室效应导致的海平面上升,使得海平面不降反升。如果把海平面下降比喻为一种自然现象的话 ,那么温室效应导致的海平面上升则属于“逆天而行 ”,由此可以看出海平面上升对地球产生的影响。
1 、地球会“喝水”跟地壳裂缝有关
地球并不是一个静止不变的球体,它的内部地壳运动一直处于活动状态 ,在长期地壳运动中会造成裂缝,裂缝形成后,地面上的水就会源源不断地流入到地球的内部,随着裂缝缝隙增大 ,地球“喝水”的速度也越来越快 。打个比方,在自然界中地震可以说是这个世界上破坏力最大的自然灾害之一,一旦发生 ,天崩地裂,瞬间造成巨大的破坏。尤其是日本,其一年平均下来 ,有感觉的大地震有1000多次,而地震震级越高,地壳裂缝就会越大 ,随之吞噬的水量就会越多。
2、地下空间到底有多大,吞噬水量让人望尘莫及
现如今面对交通拥堵的现象,越来越多的国家开始在地下开凿 ,建设地铁 。那么地下的空间到底有多大?可以喝多少水呢?地球的结构主要是由地核、地幔和地壳构成的,地核的厚道大约是3400公里,深度达到了6371公里,而地幔的厚度将近三千多米 ,想要把地球挖穿,简直是天方夜谭,地下空间之大 ,连深海都是望尘莫及。
如果询问这个世界上最大的海洋是哪个?相信有很多人会不约而同地说:“是太平洋”,可如果问道这个世界上最深的海沟是哪里?估计能回答正确的人应该是为数不多。在这个世界上马里亚纳海沟是最深的海沟,它是由太平洋板块俯冲到菲律宾板块之下 ,随着板块缓慢汇合逐渐形成的 。
地球中的地下空间如此之大,到底能够吞噬多少水呢?我们以马里亚纳海沟为例,由于特殊的地理结构 ,马里亚纳海沟不断向地球“吸水 ”,而且数量是以前的四倍之多。仅从马里亚纳海沟地区来说,每隔100年就会吞噬地球300亿吨水 ,那么其他深层地幔中含有多少水量,我们不堪设想。
地球出现了大量吞水的情况后,这些水资源最后去了哪里,科学家在刚开始也是感觉到非常茫然 ,无从下手,但随着深入研究后,科学家们发现地球喝的水 ,有可能被自己消耗掉了,主要从以下三个方面来讲:
1 、地球内部的水循环系统
地表上的液态水往往是通过渗入地下的方式不断消失,这种方式也被称为是”地球喝水“ ,那么地球喝水最后这些水资源去了哪里呢?主要跟地球内部的水循环系统有关 。这种水循环涉及范围很广阔,比如大气水循环、陆地水循环以及海洋水循环等等。我们把地下空间看成是一个非常大的水库,当这个水库源源不断地把地表的水吸入后 ,最后再通过水循环系统的方式,将地下的水重新输送回到地面上,或许会变成雨雪 ,或许会变成水蒸气。
2、 火山喷发
火山喷发是一种常见的自然灾害,每一次火山喷发都会产生很多污染物,除了火山灰还有粉尘以外,还会出现有毒气体二氧化碳 ,它是大气中主要的温室气体之一。相关科学研究发现,地球内部吞噬的水源往往会被火山喷发消耗掉 。地表水进入地下后,会在热量和压力的作用下变成”热岩石“这是一种含水的矿物质 ,地球吞噬大量水资源后,将其锁定在深层地壳中的。当火山不断频繁后,通过喷发的力量这些热岩石和岩浆都会被带到地球的表面 ,变成水蒸气喷射出来,这种地表循环是无限循环,只要发生火山喷发 ,处在地壳深处的水资源都会变成水蒸气被消耗掉。
3 、 存在于林伍德石中
有科研人员发现,地球喝的大量的水源,有一部分流入了林伍德石中 。那么什么是林伍德石呢?林伍德石被公认为地球深部过渡带的主要造岩矿物 ,在高温下,镁铁橄榄石产生变形成的林伍德石。这种石头含有一定量的水分,有科学家研究发现下地下水资源是以一种特殊的裹合物晶体方式存在的,而这种特殊物体就是林伍德石。水分子贮存在林伍德石中 ,并非液态 。通俗讲,地球吞噬了大量的水资源,有一部分是被林伍德石消耗掉了。
总结:虽然地球存在吞水现象 ,但是 大多数的水分,都以水蒸气的形式重回大气之中,虽然还有一部分仍然存在地壳内部 ,但也被林伍德石所吸收, 所以原本我们预想的:地球内部很有可能有一个非常巨大的内部空间用来储存水量,也不复存在。
一般而言地球吞水这个过程确实会对海平面产生一定的影响 ,但是“地球吞水 ”已经持续了1.5亿万年之久,也仅仅下降了50米,这不过是一种自然现象而已 。倘若日后有一天 ,“地球吞水”现象加剧,我们也可以利用 科技 手段从林伍德石中提取水分。但更让我们忧心忡忡的,还是关于海平面上升的问题。
有网友猜测随着地球吞噬水资源的量越来越多,对人类今后的生活会造成影响 ,毕竟我们人类生存离不开水资源,那么至于如何阻止地球喝水的情况,估计科学家也尚未找到答案 。如今地球已经达到了46亿年龄 ,地球喝水只是我们看到的其中一个表象,关于地球还有很多其他奥秘等待人类去破解,但就目前而言 ,我们需要付出实际行动,共同保护地球,保护好我们美丽的家园!
1 地球内部动力学系统
1.1 地球物理模型
地球物理模型是地球内部物理属性的概括表示 ,其基本的物理属性表现为具有流变性分层构造、密度随深度增大、温度随深度上升。地球内部基本物理属性可以从地震学研究获得,表1为根据地震学研究所提出的参考地球模型的数据[1,2],其中υP为弹性纵波速度 ,υS为弹性横波速度,品质因子Qμ值表示地震波在切向上的能量衰减。
地球内部的流变性分层 地球内部的流变性指地球内部介质受力作用的流动和变形的性质。根据地球内部介质流变性的差异,可分为固态的地壳、下地幔D′层 、内核和具有熔融流动性的液态的软流圈、液核,地壳与软流圈之间、软流圈与下地幔D′层之间以及下地幔D′层与液核之间分别是部分熔融的过渡性的上地幔盖层 、过渡层、下地幔D〃层 。液核与内核之间也有一个过渡性地层 ,但其厚度只有5km左右,故予以忽略。由于过渡性地层在物态上表现为黏性,具有粘附于固体地层而随之运动的性质 ,归属固态,因此,固体地球从外向里可以分成固态岩石圈、液态软流圈 、固态地幔、液态外核和固态内核。
地球内部的密度分布 地球内部的密度分布有多种模型 ,其数据略有差异,但各种模型都显示,地球内部的密度总体上随深度增大 。
由于液核的密度随深度增大 ,因此受到月球和太阳的引潮力作用时,即使其上层—固态地幔的形状没有变化,液核也会产生潮汐流动。
地球内部的温度分布 对地球内部温度的判断比较困难 ,通常是用特定地层或界面(如软流层、核幔边界 、内外核边界)岩石的相变温度作为标志温度,其余用绝热自压外推。地球内部的温度分布也有多种模型,总体上表现为温度随深度上升,并在上地幔盖层与软流圈的界面上和核幔界面上有温度跃升 。
1.2 地球力源
地球内部运动的力源为地球质量引力、地球自转惯性力(分为离心力和科里奥利力)和地外天体对地球的引潮力。
地球力源可以分为内力和外力 ,地球质量引力和自转惯性力为内力,地外天体对地球的引潮力为外力。
内力 通常将地球质量引力和自转离心力的合力定义为重力 。重力等位面是一族以地球质心为中心、以地球自转轴为对称的旋转椭球面,地球正常形状应当是一个旋转椭球体(扁椭球体)。由于地球自转速度变化很小 ,其长期变化也很缓慢,当没有外力作用时,地球内部质点基本上不产生相同运动;而当地球内部质点受到外力作用产生运动时 ,地球重力有使质点恢复原来位置的趋势,从而成为地球内部质点运动的牵连动力。科里奥利力不改变地球形状 。
外力 地外天体对地球质点系各点的引力不同,通常将地外天体对地球上单位质量物体的引力和对地心单位质量物体的引力之差 ,称为引潮力。一个天体对地球的引潮力的大小,与这个天体的质量成正比,与这个天体的中心同地心的距离的三次方成反比。月球对地球的引潮力约为太阳引潮力的2.25倍 ,其他天体对地球的引潮力与月球或太阳相比甚小。月球和太阳对地球的引潮力,使地球各圈层将产生潮汐运动 。它们是使地球内部质点产生运动的主动力。
引潮力周期 月球 、太阳与地球的相对位置有周期性变化,所以它们对地球的引潮力(矢量)也有周期性变化。对于固连于自转地球的坐标系,月球和太阳对地球的引潮力有以下周期变化:
方向变化的周期项有:①18.6年周期 ,即白道与黄道的交点西移周期;②半年周期 。这是太阳连续通过二分点(或二至点)的周期;③半个月周期。这是月球连续通过白道与赤道在天球上的两个交点的周期。
大小变化的周期项有:①约13.5个月(413天)周期 。这是月球近地点与太阳的地心黄经相同的周期;②周年周期,即地球公转运动周期;③朔望月周期 。这是月球与太阳的地心黄经相同的周期;④近点月周期,即月球公转运动周期。
1.3 地球内部圈层运动的基本形态
自转运动、潮汐运动和旋进运动是地球内部圈层运动的基本形态 。
自转运动 地球自转是惯性运动 ,随地球自转是地球内部各圈层运动的一种基本形态。
潮汐运动 在月球和太阳的引潮力的作用下,不仅大气圈、水圈会产生气潮、海潮,由于地球内部具有流变性分层构造 ,地球内部各圈层也会产生不同性质的潮汐运动。其中,固态圈层产生周期形变;液态圈层产生潮汐流动 。
旋进运动 月球和太阳对地球的引潮力是地球外力,并具有周期性变化。在月球和太阳的引潮力的作用下 ,地球内部各圈层的质心产生周期性偏移运动,它在地球自转时形成了周期性变化的离心惯性力矩,使地球内部各圈层产生周期旋进;地球内部圈层的潮汐摩擦 ,在地球自转时形成了与地球自转方向相反的摩擦力偶,使地球内部各圈层产生长期旋进。
1.4 地球内部圈层运动产生的现象
按照驱动过程和性质来划分,地球内部圈层运动产生的现象可以为潮汐运动现象 、旋进运动现象、洋中脊裂谷扩张和岩石圈长期旋进组合的现象、电磁现象。
潮汐运动现象 可以分为两个子系列现象:①岩石圈周期形变及其后续现象,包括中低纬地带洋中脊裂谷扩张 、厄尔尼诺和拉尼娜、地壳水平相对运动、非极纬度变化 、地壳构造活动等;②内部圈层潮汐运动及其后续现象 ,包括核幔边界以及岩石圈与软流圈边界的温度跃升、重力变化、自转速度变化 、地球的周期旋进和长期旋转等 。
旋进运动现象 可以分为3个子系列现象:①地球整体旋转现象,包括章动、岁差、自转速度长期减慢等;②岩石圈旋进与地球整体旋转的差异产生的现象,包周期极移 、长期极移、日长增加等;③内部圈层差速转动产生的电磁现象。
洋中脊裂谷扩张和岩石圈长期旋进组合的现象 洋中脊裂谷扩张和岩石圈长期旋进形成了海底扩张、大陆漂移;岩石圈长期旋进形成了构造旋回、海进海退 、沉积旋回、冰期间冰期等旋回现象。
电磁现象 地球内部导体在球心温差电场中旋转产生地磁场 。来自上地幔盖层和软流圈的磁场与来自地幔的磁场产生共振 ,在地外空间形成层状分布的能带,使臭氧层、电离层和辐射带形成层状构造。岩石圈与地幔相对旋转方向的变化使地磁极性发生倒转。
1.5地球内部动力学系统的证明
地球内部动力学系统是由地球物理模型 、地球力源、地球内部运动、地球内部运动的现象4个要素按照确定方式有序联结的,要证明这个系统就必须证明这些要素特性的真实和要素结构的真实 。
要素特性真实的证明 ①地球物理模型可以由地震波速度分布 、能量衰减以及力学和热力学的一般原理证明。②地球力源可以由力学一般原理证明。③地球内部圈层的运动形态可以根据地球物理模型和地球力源 ,按照力学一般原理证明 。④地球内部运动的现象可以直接观测或由地史证据证明。
要素结构真实的证明 ①地球内部运动产生的各种周期现象(如中低纬度地带洋中脊裂谷扩张、厄尔尼诺和拉尼娜、重力变化 、自转速度变化、章动、极移等)具有与月球和太阳对地球引潮力变化相应的规律。②地球内部运动产生的各种长期现象(如海底扩张 、大陆漂移、构造旋回、海进海退、沉积旋回 、冰期间冰期等)具有对应关系,并与岁差、长期极移等现象对应或统计对应 。③各种现象的起因以及它们的级序,符合力学、热力学 、电磁学以及其他科学的一般原理。④地球内部圈层运动与地球整体运动共轭。
2 地球内部圈层潮汐运动的现象
2.1 岩石圈周期形变及其现象
岩石圈周期形变 岩石圈是地球表面的固态圈层 ,因此岩石圈周期形变就是固体地球物理学所说的固体潮。岩石圈的周期形变是月球和太阳的引潮力的直接作用和软流圈潮汐从岩石圈底部对其推动的结果 。对于固连于地球自转的坐标系,岩石圈形变的主要周期是月球交点西移18.6年周期、近点顺行引起的约13.5个月周期和太阳对地球引潮力的大小和方向变化的周年周期和半年周期。
洋中脊裂谷扩张 洋中脊裂谷扩张是引潮力周期变化产生的现象。当作用于地球赤道地带的引潮力增大时,岩石圈扁率增大 ,赤道附近地壳最薄弱的洋中脊区域曲面穹隆上升,其裂谷产生张裂,这时上地幔盖层的炽热岩浆在引潮力和软流圈潮汐的推动下,向上蠕动侵入其裂缝;进入裂缝的炽热岩浆会被海水冷却而转变为裂谷轴部的新生洋壳 。当作用于赤道地带的引潮力变小时 ,岩石圈扁率减小,赤道附近的洋中脊区域曲面下沉平展。这时充斥于洋中脊裂谷轴部的新生洋壳相当于在裂谷缝隙楔入刚性岩石,在洋中脊区域下沉的过程中推动裂谷两侧的洋壳向外移动。当岩石圈扁率再次增大时 ,赤道地带的洋中脊裂谷又产生新的张裂,上地幔盖层炽热岩浆再次侵入裂缝转变为新生洋壳 。因此,随着月球与太阳对地球的引潮力的周期变化 ,上地幔盖层岩浆不断地向上侵入洋中脊轴部转变为新生洋壳,并以洋中脊裂谷为轴线不断地推动洋壳向两侧移动。洋中脊裂谷扩张示意图见图2。黄赤交角约23°27′,黄白交角约5°09′ ,只有在中低纬地带上的地壳才会受到张力作用,因此,在任何一个地质时期 ,只有当时位于中低纬地带上的洋中脊裂谷才会扩张 。
厄尔尼诺和拉尼娜 厄尔尼诺和拉尼娜是在中低纬地带上的洋中脊裂谷的扩张速率发生变化产生的后续现象。当作用于赤道地带的引潮力增大时,位于赤道地带的洋中脊裂谷的扩张速率增大,侵入裂谷的上地幔盖层炽热岩浆的数量增多,这些岩浆在被海水冷却的同时也加热了海水 ,使这个区域的海水温度异常升高;反之,当作用于赤道地带的引潮力减小时,赤道地带的洋中脊区域下降平展 ,其裂谷的扩张速率减小,侵入裂谷的上地幔盖层岩浆的数量减少,造成该海域水温低于正常温度。赤道地带的洋中脊海域水温的变化 ,会引起信风方向的变化和大气中水汽含量的变化,而水汽是大气中变化最大的温室气体并改变大气热容 。因此,赤道地带的洋中脊海域水温的变化所带来的信风方向的变化和大气中水汽含量的变化会造成地球气候反常。
厄尔尼诺和拉尼娜的基本周期是交点西移(18.6年)周期 ,当白道的降交点在春分点附近时,赤道地带洋中脊裂谷扩张速率增大,侵入裂谷的上地幔盖层炽热岩浆增多 ,将产生厄尔尼诺现象;当白道的升交点在春分点附近时,赤道地带洋中脊裂谷扩张速率减小,侵入裂谷的上地幔盖层炽热岩浆减少,将产生拉尼娜现象。由于月球近点顺行和地球公转 ,月球和太阳对地球的引潮力也有大小的变化,使赤道地带洋中脊裂谷的扩张速率的变化复杂化,厄尔尼诺在统计上的平均2~7年的周期 ,主要是近点顺行和地球公转产生的。赤道海域的洋中脊有东太平洋中脊、中印度洋中脊和中大西洋中脊等,由于东太平洋中脊裂谷的扩张速率最大,其海域升温明显 ,并且由于地球位于近日点附近时太阳对地球的引潮力最大,因此,厄尔尼诺现象通常于圣诞节前后在东太平洋赤道海域首先出现 。
非极纬度变化 地壳水平运动有两种基本成分:一种成分是由岩石圈旋进引起的。地壳随岩石圈旋进而整体移动 ,地面上任意两点之间没有相对距离的变化,只有方位关系的变化,由此引起的地面上各点的纬度变化与极移的性质相同;另一种成分是由洋中脊裂谷扩张引起的。洋壳以洋中脊裂谷为轴线向两侧移动 ,进而推动大陆地壳移动 、变形,地面上两个定点之间既有方位关系的变化,又有相对距离的变化,由此所引起的地面上各点的纬度变化与极移无关 ,称为非极纬度变化 。
构造运动 主要是由洋中脊裂谷扩张的水平推力和径向重力共同作用产生的。地壳构造运动示意图见图3。早期的地壳很薄弱,火山活动频繁,一些火山活动地带逐渐发育而形成古地台;受引潮力作用 ,洋壳最薄弱的地带产生张裂,逐渐形成洋中脊(图3a) 。在引潮力作用下,上地幔盖层岩浆不断地侵入裂谷转变为新生洋壳 ,并推动前期生成的洋壳以洋中脊裂谷为轴线向两侧移动。古地台是地壳质量较大的区域,成为洋壳水平移动的阻力中心,洋壳向古地台方向推移时潜入其内部 ,使古地台隆升、变形、增厚,发展为古陆(图3b)。古陆质量的发展使洋壳向古陆方向推移的阻力进一步增大,洋壳向古陆方向推移时继续潜入其内部 ,并在其边缘逐渐发展形成多字形褶皱系,最终演变成为现代大陆(图3c) 。洋壳向陆地方向推移是在莫霍界面(Mohorovi?i? discontinuity)上进行的。洋壳潜入大陆内部时,在大陆内部产生了一个次生断面,称为康拉德界面(Conrad discontinuity)。因此 ,有时又以康拉德界面为界,将大陆地壳分为上地壳和下地壳 。
梨形地球 梨形地球是太阳对南半球的引潮力大于对北半球的引潮力产生的。最近的这个地质时期,地球近日点靠近冬至点 ,而远日点靠近夏至点,因此,太阳对南半球的引潮力大于对北半球的引潮力 ,地球南回归线附近地带外张,而北回归线附近地带稍缩,使地球略呈梨形。
2.2 地球内部圈层潮汐运动的现象
核幔边界和岩石圈与软流圈边界升温 核幔边界和岩石圈与软流圈边界的温度跃升是潮汐摩擦作用产生的。岩石圈是地球表面一个较薄的圈层 ,软流圈潮汐的能量一部分用于推动岩石圈形变,另一部分因潮汐摩擦而产生热效应,其热能使软流圈与岩石圈的界面升温 ,并使岩石圈底层的岩石熔融,形成部分熔融的上地幔盖层 。而地幔是地球内部质量和厚度最大的地层,液核潮汐不足于推动地幔变形,其潮汐能量主要转变为热能 ,使核幔边界升温,并形成部分熔融的下地幔D〃层。
重力变化 引潮力(矢量)的变化使地球上各点的重力都发生变化,不仅不同纬度上的各点的重力不同 ,同一纬度上的各点的重力也不同,并且各点的重力随时间而变化。
地球自转速度的周期变化和不规则变化 地球自转速度的周期变化和不规则变化是地球对于自转轴的转动惯量发生变化产生的 。周期变化主要是周年变化和半年变化,周年变化由是太阳对地球引潮力的大小发生变化所引起的;半年变化是太阳对地球的引潮力方向的变化引起的。由于地球内部圈层对引潮力变化的响应存在滞迟 ,使短周期项的振幅明显减小。地球自转速度的不规则变化是月球交点西行和近点顺行引起的 。其主要周期是交点西行的18.6年周期和由于近点顺行产生的月球近地点与太阳地心黄经相对变化的约13.5个周期。由于交点西移 、近点顺行和地球公转的复杂运动,形成了地球自转速度的不规则变化。
章动 章动是地球质心偏移引起的 。引潮力是地球的外力,引潮力作用会使地球质心向引潮力作用的方向偏移 ,它在地球自转时形成离心惯性力矩,使地球产生章动。章动的主项18.6年周期与月球交点西行周期对应,半年周期项与太阳对地球引潮力的方向变化周期对应 ,半月周期项与月球对地球引潮力的方向变化周期对应。
岁差 地球自转速度长期减慢 岁差起因于地球内部的潮汐摩擦 。受引潮力作用,地球内部产生潮汐摩擦,这种潮汐摩擦在地球自转时形成了与地球自转方向相反的摩擦力偶,使地球自转轴围绕黄道轴向西运动 ,形成岁差,并使地球自转速度长期减慢。由于岩石圈具有相对于自转轴的长期运动,因此地球自转速度长期减慢与日长增长并不等值。
3 地球内部圈层旋进运动的现象
3.1 岩石圈相对于地球自转轴运动的现象
极移 极移的本质是地球瞬时自转轴相对于岩石圈的运动(或称岩石圈相对于地球瞬时自转轴的运动)。周期极移是岩石圈同整个地球从离心惯性力矩获得的旋进角速度的差异产生的 。引潮力的周期变化使地球各圈层的质心以及整个地球的质心产生周期性偏移 ,并在地球自转时形成周期变化的离心惯性力矩。由于整个地球从离心惯性力矩获得的旋进角速度同岩石圈从离心惯性力矩获得的旋进角速度不同,且整个地球的旋进接近于规则旋进,而岩石圈的旋进为非规则旋进 ,因此,地球瞬时自转轴有相对于岩石圈的周期运动。引潮力的大小变化有约13.5个月(平均约413天)周期(即张德勒周期)、周年周期,以及近点月周期和朔望月周期等 ,从而产生相应的周期极移 。
长期极移 长期极移是岩石圈同整个地球从摩擦力偶获得的旋进角速度不同产生的现象。受地球内部摩擦力偶的作用,地球及其内部圈层有与地球自转方向相反的长期旋进。岩石圈从摩擦力偶获得的旋进角速度与整个地球从摩擦力偶获得的旋进角速度存在着差异,由于地球的旋进接近于规则旋进 ,而岩石圈的旋进为非规则旋进,它在地球自转轴围绕黄道轴的周期运动中并不复位,使地极在地面上的位置产生长期变化 。这种现象也可以称为“岩石圈漂移”。
3.2 地球内部圈层差速转动
地球内部各圈层的质量、自转惯量 、流变性质、在地球内部所处的位置均不相同,它们从离心惯性力矩或摩擦力偶获得的旋进角速度也不同 ,因此,圈层之间存在着差速转动。圈层之间的差速转动不能直接观测,但可以用地极移动和地磁极移动等现象来证明 。
4 洋中脊裂谷扩张和岩石圈长期旋进组合的现象
4.1海底扩张 大陆漂移
海底扩张和大陆漂移是洋中脊裂谷扩张和岩石圈长期旋进产生的现象 ,大陆漂移是海底扩张的后续现象。引潮力持续性的周期变化,它使洋中脊裂谷周期性地隆升张裂,使上地幔盖层岩浆反复涌动进入裂隙转变为新生洋壳 ,并在洋中脊曲面下降平展的过程中推动两侧洋壳向外移动,形成海底扩张。海底扩张只发生在中低纬地带的洋中脊区域,现在各大洋的洋中脊是不同的地质时期形成的 。岩石圈的长期旋进改变了地极和赤道在地球面上的位置 ,有的洋中脊随着岩石圈旋进进入中低纬地带而处于扩张活动时期,而有的洋中脊随着岩石圈旋进进入高纬地带处于相对平静时期。由于有岩石圈长期旋进的旋回运动,各洋中脊都有扩张活动和相对平静的交替旋回过程。
所谓大陆漂移是中低纬地带的洋中脊裂谷扩张和岩石圈长期旋进产生的。洋中脊裂谷是地壳水平相对运动的起点 ,而质量较大的古地台(或古地台群)是地壳水平运动的阻力中心,大陆一般是围绕古地台逐渐发展形成,其质量中心在地球表面的位置不会有很大变化,也不会跨越洋中脊移动 ,因此,大陆的水平移动是有限的运动 。大陆的方位角和所处的纬度地带的长期变化,主要是“岩石圈漂移 ”的结果。
4.2旋回现象
构造旋回 地壳构造运动是从中低纬地带上的洋中脊裂谷扩张开始的。由于岩石圈长期旋进 ,地极和赤道在地面上的位置有长期变化,因此,地壳构造的发展历史反映了岩石圈长期旋进的历史过程 。图4为构造阶段的示意图(地质时期的大陆轮廓与现代大陆的轮廓有很大的差异 ,图中使用现代大陆轮廓只是用来表示当时该区域所处的纬度位置)。图4a为休伦阶段,当时赤道通过北美,北美地壳隆升张裂 ,北冰洋的门捷列夫海岭、罗蒙诺索夫海岭等相继进入扩张时期,北极褶皱带形成。图4b为加里东阶段,当时赤道通过欧亚大陆 ,雷克雅内斯海岭、中大西洋中脊北端等相继进入扩张时期,加里东褶皱带形成 。图4c为海西阶段,当时赤道通过古地中海(特提斯海 Tethys),中大西洋中脊扩张地带南移 ,古地中海扩张,海西褶皱带和阿尔卑斯山脉形成。图4d为阿尔卑斯阶段,这时赤道位置逐渐向现代位置转变 ,这个时期非洲北部进入赤道地带隆升张裂,红海 、中西非裂谷、东非裂谷形成;卡尔斯伯格海岭、中印度洋中脊相继扩张,南亚陆块向北推移 ,喜马拉雅山脉和青藏高原隆升形成;东太平洋中脊 、科科斯海岭张裂,北美和南美西部的科迪勒拉山系逐渐形成;中大西洋中脊扩张地带继续南移,南美东部和非洲西部的地形逐渐形成。
海进 海退 海进和海退是岩石圈长期旋进引起的 。受地球自转离心力和月球、太阳引潮力的作用 ,水圈和岩石圈的表面的平均形状均为扁球面,但水圈扁球面的扁率大于岩石圈扁球面的扁率,当大陆随岩石圈旋进从高纬地带进入低纬地带时 ,这个大陆将出现海进现象。反之,当大陆随岩石圈旋进从低纬地带进入高纬地带时,将出现海退现象。由于各大陆在地球上所处的位置不同,发生海进或海退的时期一般也不会相同 。全球海进或海退的规模 ,取决于各大陆随岩石圈旋进从高纬地带进入低纬地带或从低纬地带进入高纬地带的规模。
沉积旋回 在海进和海退过程中,由于沉积环境变化而形成的一个由不同岩石组成的地层,在地层学中称为旋回层[16]。一个旋回层是一个海进海退旋回形成的 ,它的沉积过程称为沉积旋回。
冰期 间冰期 冰期或间冰期主要是岩石圈长期旋进引起的 。太阳辐射是地球表面热量和大气运动的主要能源,到达地球表面的太阳辐射量基本上随地球纬度而变化。岩石圈长期旋进对地球气候的影响主要表现在两个方面: ①对个别大陆的影响。随着岩石圈长期旋进,各大陆所处的纬度有长期变化 ,当大陆随岩石圈旋进进入低纬地带时,气候变为温热;而当大陆随岩石圈旋进进入高纬地带,气候则变为寒冷 。②各纬度地带水陆分配发生变化的影响。地球表面水陆分布不均 ,陆地对太阳辐射的反射率大于水面对太阳辐射的反射率。随着岩石圈旋进,当进入低纬地带的大陆面积增大,而南、北极圈被海洋占领时 ,这时地球吸收太阳辐射的总能量减少,大气中的水汽含量也减少(水汽是大气中含量变化最大的温室气体),全球气候进入相对寒冷的时期;当进入低纬地带的海洋面积增大,而南 、北极圈被陆地占领时 ,地球吸收太阳辐射的总能量增加,大气中的水汽含量也增加,全球气候则进入相对温暖的时期 。在一个地质时期 ,这两种因素对某一个或几个大陆的影响有可能是叠加的,而对另一个或几个大陆的影响则可能是相抵的,因此对各个大陆的冰期的辨别 ,很可能是不一致的。
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