地球內力

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，內力作用起着主導作用。

（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，即沿着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。我國的崑崙山、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。地殼物質沿着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座山峯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羣島。

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週期，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米餘的波牆，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。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，我國唐山發生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；巖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，軟巖易受蝕成谷地，硬巖抗蝕力強，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巖塊發生相對位移，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.大陸漂移説 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，這一假説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説回答了這個問題。

2.海底擴張説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，每年以幾釐米速度移動，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。擴張着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）板塊構造説① 板塊構造説是大陸漂移、海底擴張説的進一步引伸，三者彼此聯繫，形成全球大地構造體系。板塊説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，從而造成我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、地震分佈圖。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。