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一、地球的內力作用
(一)力的來源  地球內部作用力來自熱能、化學能、重力能以及地球旋轉能等。由地球內部這些力所產生的作用,稱為地球的內力作用。大陸上的山地、盆地、高原等,大洋底部海嶺、海盆、海溝等地形的形成過程中,內力作用起著主導作用。
(二)內力作用主要表現形式  內力作用表現形式多種多樣,主要有地殼運動、地球深處岩漿活動和地震等。
1.地殼運動  地殼運動又稱構造運動或大地構造運動,是指引起地殼結構改變和地殼物質變位的一種運動。例如,海侵、海退、隆起和拗陷,等等。根據地殼運動方向,可分為水平運動和垂直運動兩種基本形式。地殼物質大致平行於地球表面,即沿著大地水準面切線方向進行運動,叫水平運動。它主要是由於地球水平方向作用力引起的,表現為地殼岩層的水平移動,使岩層在水平方向上遭受不同程度的擠壓力和引張力,產生褶皺和斷裂構造。中國的昆崙山、祁連山等以及世界上許多山脈,就是通過擠壓褶皺而形成的。所以,有人將水平運動稱造山運動。地殼物質沿著地球半徑方向緩慢的升降運動稱垂直運動。升降運動通常表現為大規模隆起和相鄰地區拗陷,引起地勢起伏或海陸變遷,故有人將垂直運動稱造陸運動。水平和垂直運動雖有區別,但實際在時空上常有聯繫。
2.岩漿活動  地球內部能量的積聚和釋放可能表現為岩漿活動。地球內部熱能累積到一定程度,變為灼熱的岩漿產生巨大壓力,它衝破地殼薄弱常噴出地表,即為火山噴發。火山噴發物包括氣體、熔岩、火山灰等,通過火山口噴出,其中大部分火山物質在火山口周圍堆積,形成火山錐。如長白山頂部天池即為火山口積水而成,周圍16座山峰都是火山岩堆積而成。大洋底部同樣有火山噴發,有的火山物質堆積露出海面,形成火山島,如太平洋中的夏威夷群島。
3.地震  地殼自然快速顫動叫地震,它是地球內部能量釋放經常發生的有規律的自然現象。地下發生地震處稱震源,它在地面下的深度即震源深度。和震源相對應的地面上的一點叫震中。地震引起的振動以波的形式從震源向四周傳播,稱地震波。質點振動方向與震波傳播方向一致,稱縱波,在地殼內波速約5—6公里/秒;質點振動方向與震波傳播方向相垂直,稱橫波,在地殼內的波速約3—4公里/秒。由於地震波波形不同,波速不等,地震時縱波速最快,故人們首先感到上下跳動,而後橫波到達,人們才感到左右搖晃。地震強度以震級和烈度來表示。震級是地震能量等級和釋放能量的大小。烈度是地震在一定地點產生或可能產生的破壞程度的度量。
一次地震只有一個震級,它是根據地震台站地震圖上記錄的最大振幅的地動位移與相應周期,參考有關數據,按一定公式計算出來的。震級與釋放的震波能量密切相關,震級每增大一級,能量約增33倍。震級無上限。迄今記錄到最大震級是1960年5月在智利發生的8.9級地震,它掀起的巨大海嘯,推起10米余的波牆,震感波及到萬餘公里的日本海岸。多數地震人們無感受,稱微震;人們可直接感受到的,稱有感地震,約3級;5—7級地震,對地表和地物會有不同程度破壞,稱強震或破壞性地震;7級以上為大地震,破壞性很大。同一次地震,各地破壞程度不一。一般離震中越近,烈度越大;離震中遠,地震漸減弱,烈度減小。在震級相同下,震源越淺,破壞性越大;震源越深,破壞減小。目前國際上通用的地震烈度分為12級,人無感的為1度,一切建築物被毀為12度。強震是一種嚴重自然災害。1976年7月28日,中國唐山發生7.8級大震,死亡24萬多人。
地震的誘發因素有多種,由地下岩石的構造活動而引起的叫構造地震,最常見,波及範圍廣,並可造成巨大破壞;由火山噴發而引起的叫火山地震,一般影響範圍和強度均不大;岩洞崩塌引起陷落地震;人們鑽探、修水庫等也可誘發地震,稱人為地震。按震源深度可分為深源地震,深300—700公里;中源地震,深70—300公里,淺源地震,深<70公里;其破壞性大。
地震可能造成巨大災難,故要做好地震預報工作實踐證明,震前是有異常現象的,如地球磁場、重力場異常,地應力、地傾斜變化,地下水位及地下水化學成分突變,某些動、植物及天氣異常等。人們綜合各方面的預兆,提前發出即將發生地震的地點、時間和強度的地震預報和臨震預報,但地震具有一定的突發性,或發生震中遷移,所以準確預報並不容易。
(三)褶皺和斷層  褶皺和斷層是地殼內力作用引起地殼運動的重要證據,它使地殼變形成嶺、谷和盆地。
1.褶皺  沉積岩層原始狀態呈水平層狀。經地殼運動,原始岩層受擠壓,產生波狀彎曲,稱為褶皺。
褶皺的基本形式分為背斜和向斜。背斜是指褶皺中心岩層向上隆起,兩側岩層向外傾斜;向斜是指褶皺中心向下凹陷,兩側岩層向中心傾斜。背斜成山,向斜成谷。但也可能出現背斜是谷,向斜成山的地形。這是因背斜中心部分岩層向上變曲產生張力,導止岩層破裂,易受風化和剝蝕,被蝕成谷,稱次成谷;向斜部分受擠,凹地接受風化崩落物堆積,基岩受保護,最後反而殘留成山,稱次成山。有的背斜一側可能岩層軟硬相間,軟岩易受蝕成谷地,硬岩抗蝕力強,突起成嶺。所以背斜和向斜應根據岩層傾向和向新老接觸關係來判別(見圖1-30)。
2.斷層  岩層受力產生破裂稱為節理,破裂所在的面稱為節理面。地殼運動沿節理面兩側岩塊發生相對位移,稱為斷層。斷層種類很多,最基本的是正斷層和逆斷層(圖1-31)。斷層可能組合出現,兩側斷裂上升,中間陷落成為陷落谷地。
研究褶皺、斷層等地質構造現象對建設有重要意義。例如,地下水常在斷層帶出露;電站、橋樑、水壩不宜設在有斷層的部位,因斷層帶岩石破碎,地基不穩。
(四)地殼運動的原因
根據地殼物質的結構、構造、形態及各大陸物質的對比人們發現地殼是不斷地發生運動,有時緩慢,有時劇烈。地球的各個部分運動的速度和規模時空上也有差別。地殼為什麼會發生運動呢?科學家們根據已獲得的資料,對地殼的運動提出以下幾種推理:
1.大陸漂移說  1912年,德國地球物理學家魏格納根據大西洋兩岸大陸存在的許多相似性,包括兩岸海岸線形狀的吻合。地層和古生物的一致,認為構成地殼大陸硅鋁質物質較輕,它像航船一樣漂浮在地殼基層,質較重的硅鎂層之上移動。到本世紀五十年代中期以後,這一假說得到大量而有力的科學資料所證實。這些資料認為在地殼發展歷史延續到古生代的二疊紀時,地球上只有一個聯合古陸(圖1-32(1)),大西洋和印度洋均不存在,非洲東岸與南極大陸相連。此後,由於聯合古大陸分離向各方漂移,才逐漸步入今日全球海陸分佈的勢態(圖1-32)。
大陸為什麼會發生漂移?以後產生的海底擴張說回答了這個問題。
2.海底擴張說①  六十年代初,科學家們根據大洋地質、地貌、地球物理和海底測量資料,認為大洋地殼在地幔軟流圈對流的驅動下,每年以幾厘米速度移動,由於岩漿通過洋中脊上升,到達頂部冷卻、固結形成新的大洋地殼;而後,繼續上升的岩漿把已經形成的大洋地殼推向兩側,從而使海底得到不斷擴張。擴張著的大洋地殼移動到島弧一海溝帶,便俯衝到大陸地殼之下,為地幔所吸收同化。正是由於海底不斷擴張,比較輕的硅鋁層大陸也就可以在比較重的硅鎂層上移動。
(三)板塊構造說①  板塊構造說是大陸漂移、海底擴張說的進一步引伸,三者彼此聯繫,形成全球大地構造體系。板塊說認為漂浮於軟流圈之上的地球岩石圈並非鐵板一塊,而是被一些構造活動帶(例如海嶺、島弧、水平大斷裂)所分割,形成不連續的單元,稱為板塊。全球共劃分六大基本板塊:亞歐板塊、美洲板塊、非洲板塊、太平洋板塊、印度洋板塊和南極洲板塊。除太平洋板塊完全是水域外,其餘板塊包括大陸和領近的海洋。板塊內部地殼相對穩定,兩個相鄰板塊交接帶,正是地殼活動帶,火山、地震活動強烈頻繁。兩個板塊相碰撞,岩層受到擠壓形成山嶺,同時有岩漿侵入與火山噴發。喜馬拉雅山正是由於印度洋板塊向北漂移,受到亞歐板塊抵抗而隆起的,今日的雅魯藏布江谷地就是印度洋板塊與亞歐板塊交接帶,稱為地縫合線;印度洋板塊斜插到亞歐板塊之下,兩個板塊相疊加,從而造成青藏高原巨厚地殼。太平洋板塊從東南方向由島弧外海斜插到亞歐板塊之下,受到亞歐板塊抵抗,從而造成中國東南部一系列北東走向山嶺,同時產生大面積岩漿侵入與火山噴發。
(五)世界火山、地震分佈與板塊構造
全世界大約有2000多座死火山,500多座活火山,受岩漿活動的影響有的在近期仍有噴發。地球上受地殼運動的影響,差不多時刻都有地震發生。平均每年約有500多萬次地震。當然,絕大多數是需藉助靈敏的地震儀才能測到。一般有感地震每年也有5萬次,7級以上的大地震每年約有20次。火山和地震的分佈都有一定規律。一是環太平洋的沿岸和島嶼地帶;二是地中海沿岸向東經喜馬拉雅山與環太平洋帶匯合;三是大洋海嶺帶、大陸裂谷帶(如東非大斷裂帶)(見圖1-35)。
對照世界六大板塊分佈與火山、地震分布圖。人們清晰地看到,火山和地震都集中在各板塊之間  的縫合帶或俯衝帶上環太平洋火山、地震帶正處於太平洋板塊與東岸的美洲板塊,西岸的亞歐板塊的交接帶上兩個板塊之間相撞,岩層受擠壓,隆起成高山,同時有岩漿侵入,火山噴發。用板塊的理論,解釋火山、地震分佈的規律已廣泛的被人們所接受。

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