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“理想”的地球演化假说

已有 3219 次阅读 2007-9-30 20:36 |个人分类:地球科学

理想”的地球演化假说

廖永岩

广东海洋大学

电子信箱:rock6783@126.com

我们已经介绍了左右地球科学发展的重要假说(http://www.sciencetimes.com.cn/bbs/showpost.aspx?id=2945)。纵观种种研究地球的(假说)理论,我们可以看出每种有影响的(假说)理论都得到相当丰富的野外观察资料和实验成果的支持,并应用当时科学成果,做出了合乎逻辑的推论。当人类取得新的观察资料和科研成果时,又会有新的假说产生。但如果新产生的假说用这些新成果去否定、抹杀原有事实的话,应是错误的。应该认为,新假说所利用的新资料是对老资料的补充和完善,所以,新假说的提出,是使人类认识问题更趋于完善、深刻,而不是对原有事实的否定。

若以上学说都能很好地解决其动力学机制问题的话,以上学说在一定程度上,都应是正确的。由于以上学说在一定程度上,都得到一定的事实证据的支持,所以,一个真正正确的有关地球演化的学说,就应该是包括以上所有学说正确性的学说,同时还是应很好地解决其动力学机制问题的学说。

基于以上学说都具有一定的真实性这点考虑,我们先不考虑其动力学机制的问题,而尽可能地考虑每一个学说所提供的真实事实,那么,似乎一个真正正确的学说就应是:

在地球演化的某个时期或相,因某种原因地球膨胀,这样地壳表面积必然增大。因地壳岩石的弹性有限,当地球膨胀至一定体积时,在地球的某处,必然造成地壳的破裂。在膨胀力的作用下,地壳破裂或不破裂,主要由该点的膨胀力和该点地壳的抗张力大小来共同决定。由于构成地壳的岩石主要是类花岗岩和类玄武岩,它们的抗张力相差不大,所以,地壳的抗张力大小,主要由某点的膨胀力和地壳的厚度决定。因海洋壳较薄,抗张能力较小,所以,地球膨胀一旦造成破裂,应主要发生于海洋壳处。但由于大陆壳和海洋壳的复杂组合形式,这种破裂并不是同时发生于所有的海洋壳。发生破裂处,应是膨胀力最大,而所有大陆壳和海洋壳的几何构造所造成抗张合力最小的地方。一般这样的合力最小的地方,应位于大洋中心处。一旦合力最小的大洋底壳破裂,就形成洋中脊。洋中脊不断涌出岩浆,直至将造成地球膨胀的力量释放完为止。这样,地球就通过洋中脊喷发岩浆,不断形成新的海洋壳,来达到地球体积的膨胀。由于洋中脊不断形成新的海洋壳,有洋中脊的海洋自然就扩张。位于扩张海洋两侧的大陆,自然就漂移分离。洋中脊处上涌的岩浆,自然也就相当于地球深处上涌的软流圈物质,也就形成持续缓慢喷发的一种火山。洋中脊处的洋壳,在膨胀力的作用下破裂,当然会引发地震。所以,有洋中脊形成的地方,也就有地震发生。链状的洋中脊,形成链状的火山、地震带。

在地球演化的另一个时期(也可能和地球膨胀同一时期)或相,因某种原因地球收缩,这样地壳表面积必然缩小。这样,地壳将发生皱缩,直至将造成地球收缩的力量释放完为止。因大陆壳远比海洋壳厚,刚性强,不易变形,而海洋壳薄,相对大陆壳来说,刚性较弱,容易变形,所以,一旦地壳发生皱缩,应主要发生于海洋壳。一旦海洋壳发生皱缩,要么向上形成褶皱-地背斜,要么向下形成褶皱-地向斜。地背斜不断扩大,就形成海岭。地向斜不断扩大,就形成海盆。若海盆两侧刚好又是大陆壳,由于大陆壳的风化作用远比海洋壳强,大量的风化产物进入海盆。在持续的地球收缩的切向压力和海盆里大量沉积物的重力共同作用下,海盆就有可能形成地槽。在地槽形成的早期或早中期,地槽里的沉积物越来越多,地槽下沉得越来越深。当地槽底部的弯曲度超过海洋壳的承受度时,地槽底断裂。由于地槽底深插入地球深处,就好像将一个空水桶口朝上压入水里一样。压入水里的水桶一旦底破裂或出现眼洞,水将在浮力的作用下,涌进水桶。一旦地槽底破裂,地槽底部下的地球深处的高温高压物质,由于降压作用而形成岩浆。和压入水里的水桶一样,岩浆将通过破裂处涌入地槽,也有可能涌出地壳而形成溢流玄武岩式火山喷发,直至将地槽下沉造成的压力释放完为止。在地槽的两侧,由于切向挤压力的存在,在形成地槽的同时,在其两侧肯定会形成地背斜,通过地槽的下沉和地背斜的上升来共同维持重力平衡。在地槽形成的中期或中晚期,由于地槽的不断下沉,地背斜将不断上升。地背斜下面的压力下降,形成负压腔。负压腔周围的高温高压物质,由于降压的作用,将形成液态的岩浆。当变形超过连接地槽和地背斜的地壳的承受力时,连接地壳将断裂。地槽两侧的地背斜地壳将塌陷,冲击其下的岩浆。岩浆在塌陷地壳的冲击力和本身的压力共同作用下,将沿断裂裂隙上升,形成火山喷发。和两侧地背斜分离后的地槽,失去两侧地背斜的牵制。由于地槽里沉积了大量沉积岩,而沉积岩的比重,远小于海洋壳的比重,所以,总体来说,由海洋壳和大量(可达几万米)沉积岩共同构成的地槽,比重小于两侧的海洋壳。在重力均衡作用下,地槽将相对两侧的海洋壳上升,这就形成了地槽的中央隆起。经地槽过程褶皱的海洋壳,厚度大大增加,当其高出海平面时,就变为大陆壳。这样,海洋壳(没有褶皱和变质)经地槽作用,转变成了褶皱和高温、高压变质的大陆壳。

随着地球的不断收缩,水平切向压力的不断增加,地背斜形成的海岭,也会进一步加剧褶皱而隆升。当其隆升时,地壳下的压力下降,地壳下的高温、高压物质,由于降压作用而形成岩浆。由于地球不断收缩,海岭顶部的地壳不断弯曲,当弯曲度超地壳的岩石承受度时,海岭顶部有可能发生断裂。一旦断裂发生,地壳下的高压的岩浆将沿断裂裂隙上升,形成火山喷发。

在海洋壳和大陆壳的交接处,由于有大陆不断提供风化后的沉积物,也有可能形成地槽,这种地槽,也会引发相应的火山喷发和地震。而在海洋壳和大陆壳交接处与洋中脊间的大洋中心,由于沉积物缺乏,只可能形成较深的宽大海盆,其进一步转化为地槽的可能性较小。

这样,就地震来说,它主要分布于洋中脊处、地槽形成处(如大陆与大陆之间的地槽处,及海洋壳与大陆壳之间的地槽,也即海洋与陆地的边界处),在海岭处若形成火山喷发,也有可能形成地震。

由于海洋壳经地槽作用形成了褶皱,厚度增加,但宽度肯定减少。位于地槽两侧的大陆肯定漂移合拢。所以,当大陆与大陆之间形成洋中脊时,大陆因漂移而分离,当大陆与大陆之间形成地槽时,大陆因漂移而合拢,最后愈合。

在地槽形成过程中,会形成火山喷发。而地槽主要分布于大陆与大陆间形成地槽处、海洋壳与大陆壳交界处。火山喷发,会带出大量的地内热量及热物质,所以,热涌流及相当于热涌流的地幔柱,主要分布于洋中脊线、裂谷线、有地槽形成的大陆块与大陆块缝合线、能形成地槽的海洋壳与大陆壳交界线、能产生褶皱断裂的海岭线等处。

由洋壳褶皱加厚形成的大陆壳,由于其在地球膨胀或收缩过程中都相对稳定,所以,其不容易发生变化,自然可以称为稳定板块。由洋中脊形成的海洋板块,若其在地球收缩过程中还没有形成大陆与大陆间的地槽或大陆与海洋间的地槽的话,它也相对稳定,也可以被称为相对稳定的板块。这样,洋中脊、能形成地槽的陆-海交界线,就成为主要的板块界线,板块应主要沿这些界线区分才对。自然,大部分火山和地震,也就主要沿这些界线分布。

这样,就可以把历史上主要的有重要影响的地球演化方面的学说统一起来。当然,根据目前的证据来看,地球收缩和膨胀,还有两种可能,一种是膨胀和收缩交替进行,一种是收缩和膨胀同时进行。若地球由于月球的潮汐作用自转速度逐渐减慢之外,在其演化过程中,没有明显的振荡,没有明显的自转加快和减慢的时期,也即地球没有明显的收缩和膨胀的周期性变化(地球的膨胀和收缩,肯定会影响到地球的自转周期变化)的话,那么,地球的收缩和膨胀就应是同时进行的,也即洋中脊不断形成海洋壳,而地槽不断将海洋壳转化为大陆壳。除非有一种十分特殊的作用力,要不然的话,这种在洋中脊处扩张,而在大陆壳与大陆之间及大陆壳与海洋壳之间又挤压同时存在,似乎不太可能。从直觉上看,这种可能性存在的几率应该不大。

若地球存在着明显的自转周期性变化,那就说明地球存在着明显的膨胀期和收缩期之分。当然,可以先膨胀后收缩,也可以先收缩后膨胀;再有就是收缩和膨胀相间进行。而相间进行收缩和膨胀,又可以细分为大于几亿年为单位的收缩和膨胀相间,和小于几万年甚至几年的收缩和膨胀相间。这应可以通过检测地球演化过程中自转周期变化来验证。从直觉上看,这种可能性较大。只要能找出一种同期性的作用力,它在A时期使地球收缩,而在B时期又能使地球膨胀就行。

各位若想了解这方面有关的详细情况,请各位参见廖永岩著,海洋出版社20075月版的《地球科学原理》(28.00元)一书。也可以在以下网址找到这本书的详细目录:http://www.sciencenet.cn/blog/user_content.aspx?id=7010

也可以在以下网址找到有关这本书的部分相关内容:http://www.sciencenet.cn/blog/user_index.aspx?userid=3534

注:本文摘于廖永岩著《地球科学原理》一书



https://wap.sciencenet.cn/blog-3534-8102.html

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