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古老造山带不存在山根的球内性质解释

已有 493 次阅读 2021-8-29 14:28 |系统分类:科研笔记

李务伦

张国伟院士等(2001)研究证实:年轻的造山带下存在山根,年老的造山带下则不存在山根。这一结论的得出源自对深部地震资料解读:“碰撞造山后,深部地质作用仍在继续,而且非常强烈,特别是地幔相互作用非常强烈,莫霍面从新调整,结果古老造山带下面几乎不存在山根,而年轻造山带之下却存在有山根”。同时“在全球造山带中都发现了发生在碰撞之后的造山作用,如山脉隆升、伸展构造、山脉垮塌等”,以及“在一些造山带核部发现由形成深度可能大于100km的地方折返地表的高压-超高压变质岩,如在阿尔卑斯山形成与300-400km深处的地幔物质在碰撞之后由于伸展作用上升到地表”。

面对造山带为什么存在去根?为什么伸展?为什么坍塌?为什么回返?用什么动力理论解释呢?用地球自转?根据目前对自转引起的应力计算,显然不太可能。用收缩、膨胀、脉动?根据这些动力的定义,显然也是不可能的。星际作用根据的计算,引力强度很小,并且周期性改变,显然也是不可能的。对流是否可以呢?造山带形成之初多事常温下的固体,即便随造山带过程不断升温,黏度降低,显然也是难以成事。分异对基本全是硅铝物的造山带来说,可以基本排除。余下的就剩下重力了。

360百科对重力有如下定义:物体由于地球的吸引而受到的力叫重力。重力的施力物体是地心。重力的方向总是竖直向下。物体受到的重力的大小跟物体的质量成正比,计算公式是:G=mg,g为比例系数,重力大小约为9.8N/kg,重力随着纬度大小改变而改变,表示质量为1kg的物体受到的重力为9.8N。重力作用在物体上的作用点叫重心。在解释其成因上:由于地球的吸引而使物体受到的阻力,叫做重力。方向总是竖直向下,但不一定是指向地心的(只有在赤道和两极指向地心)。然而,国内外各种课本及参考书对重力概念的定义不尽一致,存在以下三类定义。第一类定义很明确,重力就是指地球对物体的吸引力。重力即是力,就是矢量,其方向就是地球对物体引力的方向,即竖直指向地球中心。按这类定义,重力就成了引力的同义词,但重力并不代表万有引力。其实,这类定义只有在不考虑地球自转所引起的效果时才有意义。第二类定义:“质点以线悬挂并相对于地球静止时,质点所受重力的方向沿悬线且竖直向下,其大小在数值上等于质点对悬线的拉力”。“实际上,重力就是悬线对质点拉力的平衡力”。“物体在地球表面附近自由下落时,有一竖直方向的重力加速度g,产生此重力加速度的力称为重力”。第三类定义分别从静力学形式和动力学形式给出了重力的操作性定义”,并暗示了重力不是纯地球引力,而是把地球自转影响考虑在内的地球引力和物体随地球绕地轴转动所受的向心力之差.这类定义美中不足的是未能明确表达出重力的主要本质,即“地球引力”这一本质因素重力综上所述,以上三类关于重力的定义都不够确切.重力的比较确切的定义是:随地球一起转动的物体,所表现出的、所受地球的引力,称物体的重力。”根据这种定义,重力概念的内涵有:(1)重力的本质来源是地球的引力。(2)重力是一个表观的概念,是物体随地球一起转动时受到地球的引力。(3)重力等于物体受地球的引力和随地球绕轴转动所需向心力的矢量差。(4)重力的方向总是竖直向下的(不是垂直向下)5)重力是由于地球的吸引产生的,但不能说重力就是地球的引力。

从上述对重力的定义的叙述看,重力是一种力,这种力更多是表述整体的地球对不属于地球的物体,且不扰动力场的地球所形成立场的一种区域性地球浅处极限表达。这对于造山带这样巨型地体,显然难以用上述任一以重力概念解释造山带隆升、坍塌、去根、伸展等。在此我们不去探究造山带的力源,但根据造山带目前形成的共识:两大硅铝地体碰撞在一起,薄弱的硅铝地体边缘在水平力的作用下发生各种变形,而地球的表层所受的约束较少,首先表现上部隆升,而下部除横向作用外,还带来压力增大,以及造成局部的球内力场强度的改变。地球是一个整体,硅铝物的横向缩短,造成底部压力增加,破坏原有压力准平衡,硅铝物向上隆起的同时,根据常说的重力均衡原理,必然下展,从而形成山根。而重力均衡原理暗含了压力,进而暗含了球内硅镁物质的反向转移。硅铝物和硅镁物存在密度差异,嵌入硅镁物的硅铝物在同一半径上的内部压力自然小于外部硅镁物的压力,自然造成压力不平衡。在形成造山过程中,不断下展的硅铝物接受来自硅镁的热能,使得硅铝物黏度变小,由于力不平衡,于是开始横展,也就是去根;同时由于接受热,内部因密度的横向不均引起的压力不均,以及隆起的地方的内部压力大于外部,于是伸展、坍塌自然产生。而这些与球内性质做一比较,显然这些正是球内性的作用与表现。所以伴随造山作用发生,球内原有平衡改变,球内性质将在不断升温的硅铝物内部产生影响,从而使得造山带去根、伸展、坍塌、深部回返以及刚性硅铝物在伸展作用下断裂等。如果没有错误理解层流理论、渠流理论”,这理论正是球内性质的一种部分表述。

在上述分析中涉及了热与球内性质,这与由梁光河、毛小平等(2019)发起的地球动力学会议锁定重力和热力为地球主要动力相合(如有错解它们的结论,请谅解!)。但根据前面的分析,用重力分析对地质动力影响,笔者认为应当有所欠缺,因此希望大家关注重力作用的同时,能进一步思考万有引力使所有星球为球的动力原因,以及所形成的性质。对上述的观点请大家批评指教!




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1 杨正瓴

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