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闲谈地球动力
毛小宁博士(2020年)对从事地球动力研究的,进行了不完全统计,统计结果表明,从事这一研究的不少于三十八个个人(或团队)。从统计看,时间跨度超过100年,大致可归纳为五大动力系统:①重力;②膨胀收缩与脉动;③地幔分异与对流;④地球自转;⑤星际作用。
方曙(2016年)对地球动力研究情况有如下见解:每个研究者“从某一个或几个方面的地质现象来分析,都由其合理性,但结合不同的地质现象进行分析时,就会矛盾重重”。可见地球动力的解决绝非是一朝一夕的事,绝非是理论上创新了事,绝非理论上的创新排他了事,而是理论上的圆融、容他找出共同点,上升为理论上的更高层次。莫宣学院士(2020年)对地球动力的发展有如下的表述:“只有站在地球系统科学全局的高度,才能认识地球科学的真谛,也才能研究揭示各个具体学科的规律”。对地球动力的发展马宗晋院士(2003年)也有论述:①能对全球构造特征及其空间分布规律、构造演化过程做出解释;②所依赖的动力因子既有足够的能量,其作用方式又能合理地说明构造变形场的特征;③符合物理学的基本原理和地球内部物质的物理-化学性质。
五大动力系统全都涉及到“力”,②、③涉及到热,2019年的地球动力学术研讨会对地球驱动力达成是:“重力和热力”的共识。而“力”与“场”相关联,“热”的运行应遵守热力学定律,热的做功,又和力联系到一起,也许“场”是地球的最为重要而唯一的驱动动力。基于这一认识,在第一篇博文中,将我认识的地球动力画成一图,供大家拍砖!
[1]巫建华 刘帅 大地构造学概论与中国大地构造学纲要[M] 地质出版社 2008年10月第一版
[2]万天丰等 板块运动的机制与动力来源学术争鸣 地学前缘 2019年第25卷
下附毛小宁各种动力学统计,后两个是我补充的
各种地球动力假说汇总 |
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序号 |
作者 |
主要力源 |
特点 |
年代 |
1 |
魏格纳 |
离极力 |
Die Entstehung der Kontinente. Geol Rundsc |
1912 |
2 |
林德曼 |
地球膨胀论 |
地球表面的主要现象是断裂和扩张 |
1927 |
3 |
李四光 |
离极力 |
山字构造 |
1929 |
4 |
Lliboutry |
脊推力 |
计算了软流圈的绝对速度以及速度和剪切应力 |
1969 |
5 |
Wyllie |
放射性 |
U、TH、K |
1971 |
6 |
Turcotte |
膜应力 |
板块在不同纬度形状会变化Membranc |
1973 |
7 |
马杏垣 |
重力说 |
重力构造 |
1981 |
8 |
Rampino |
巨大陨石撞击 |
地质韵律与彗星撞击:诱发深部地幔物质上涌,板块放射性扩张 |
1984 |
9 |
万天丰 |
陨石撞击,地幔羽浮力 |
大陆裂解,放射性板块运动,碰撞破碎带产生大陆增生,不会跨掉 |
1992 |
10 |
杨志华 |
抽拉构造 |
核元素转化过程中所产生的巨大能量 |
1993 |
11 |
徐志琴 |
放射性及热 |
动力由粘滞性高热流体组成,驱动力可能为上地幔的放射性及地核释放的热量 |
1996 |
12 |
Meyerhoff |
冷收缩、涌流构造 |
地球收缩引起的岩石圈塌陷 |
1996 |
13 |
李杨鉴 |
大陆层控构造 |
水平力和重力同时作用 |
1996 |
14 |
Royden |
层流模型 |
青藏地区是大陆汇聚的结果,下地壳太弱,上地壳变形与下地幔运动脱节 |
1997 |
15 |
宋冠一 |
太阳辐射能 |
地壳“轧展”效应 |
1999 |
16 |
马宗晋 |
层块构造热涌 |
幕式排“浆”,同涌流类似 |
2000 |
17 |
李德威 |
三级层流 |
深源岩浆底劈上升是地球垂直运动的主要动力源,地球及其子系统水平运动的主要驱动力是地球内部三个软流固态流变物质的顺层流动 |
2000 |
18 |
W.P. schellart |
俯冲拉力 |
俯冲拉力约41-61Mpa |
2004 |
19 |
黄定华 |
地核偏心 |
地核偏离球心造成动力 |
2004 |
20 |
Klemperer |
层流模型 |
重力产生横向流动 |
2006 |
21 |
杨光忠 |
楔状动力 |
地心无限大应力 |
2007 |
22 |
Stem |
热边界层(岩石圈)的反向浮力 |
反向浮力和变形岩石圈与下覆粘性软流圈地幔的耗散作用 |
2007 |
23 |
李启成 |
固体潮 |
外部力才能起作用 |
2008 |
24 |
崔笃信 |
板块碰撞力 |
青藏高原的主要动力为印度板块对欧亚板块的碰撞力和与重力势能变化引起的偏应力。 |
2009 |
25 |
Masaki Ypshida |
俯冲拉力 |
2011 |
|
26 |
池顺良 |
内波生长 |
受潮汐的影响、使壳-幔界面的起伏会产生波动,相互作用导致莫霍面内波生长,为构造运动提供原动力。 |
2011 |
27 |
张培霞 |
认可层流模型,板块相互作用 |
地壳厚度差、地形高差也能产生横向力 |
2013 |
28 |
郝晓光 |
重力说地幔物质流动 |
地幔密度异常导致有升有降 |
2014 |
29 |
唐春安 |
地球大龟裂 |
地球内部的热积累造成岩石圈破裂及其由此造成的周期性热波动,是地壳周期性活动的主要驱动动力。 |
2015 |
30 |
郑永飞 |
发展板块理论 |
弧下深度(80-160km)大洋岩石圈的重力下沉是导致板块主要驱动力。 |
2015 |
31 |
方曙 |
离极力 |
地球自转离极力和旋转半径变化造成的地球自转不同步作用,大小5-8Mpa |
2016 |
32 |
滕吉文 |
放射性及热 |
内部热能、放射性或暗物质 |
2016 |
33 |
梁光河 |
地球内部热力 |
超临界流体爆炸,在地下隐爆或烟花爆炸,地幔上涌后热力驱动,如黄油,地幔上涌推动。 |
2017 |
34 |
zhang |
热力 |
超大陆裂解时地幔上涌的力35Mpa,俯冲后退力10Mpa。 |
2017 |
35 |
李三忠 |
微板块 |
驱动力应当是地幔内部热结构的非稳定性 |
2018 |
36 |
杨巍然 |
开与合相互转化 |
开合构造 |
2019 |
37 |
孙卫东 |
岩浆引擎 |
地球内部的热是驱动板块运动的主要能量,板块滑动是板块运动的主要驱动力。 |
2019 |
38 |
王瑜 |
地幔水平流动 |
软流圈中的水平流动可以驱动板块,使大陆汇聚。 |
2019 |
39 |
毛小宁 |
周向应力 |
周向应力有三种状态:1)完全被周围块体所支撑,这时,它对底部的垂向压力可能趋近于0;2)完全自由状态,这时,此块体陷落,重量直接压在软流圈上,会对应大火成岩省,或大陆裂解;3)半自由状态,就是现在各大块体的状态。 |
2019 |
40 |
马学昌 |
放射性 |
核素链式核核反应产生热能,从而使地幔柱产生,使得板块运动。 |
2014 |
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