大陸車閥說

大陸車閥說

大陸車閥說,是一種解釋地殼運動起源問題的假說。1926年由中國學者李四光提出。這種假說對地殼運動問題的基本認識是:①地殼歷史上發生的幾場大的構造運動都具有全球性和定時性;②地殼運動具有一定的方式和辰向;③地殼構造運動的發生與地球自轉速度的變更有密切關係。當地球自轉加速到一定程度,則發生經向和緯向的擠壓力,由之而產生了經向和緯向的構造帶以及各種扭動型式的構造體系。

大陸車閥說大陸車閥說
一種解釋地殼運動起源問題的假說。1926年由中國學者李四光提出。這種假說對地殼運動問題的基本認識是:①地殼歷史上發生的幾場大的構造運動都具有全球性和定時性;②地殼運動具有一定的方式和辰向;③地殼構造運動的發生與地球自轉速度的變更有密切關係。當地球自轉加速到一定程度,則發生經向和緯向的擠壓力,由之而產生了經向和緯向的構造帶以及各種扭動型式的構造體系

簡介

大陸車閥說大陸車閥說
全球構造主要存在兩大構造系統:全球緯向構造體系和全球經向構造體系。形成這兩套構造體系的構造力來源,即平行於子午線兩極向赤道的水平擠壓運動和平行於緯線的東西向的推擠和拉張運動。

這兩個方向運動的起因,是由於地球自轉角速度變化。因為任何轉動的球體上的任一點離心慣性力F,都與該點距自轉軸的半徑(r)、地球自轉角速度(w)及該點質量(m)成正比。當角速度w加快變為w+Δw時,離心力增量為ΔF,ΔF分解為切向分力Δf1和鉛直分力Δf2,Δf2與重力g抵消一部分,Δf1為正值,其方向由兩極指向赤道,地球扁度就會有加大的趨勢,也就是有將地球上層物質從高緯度推向赤道的趨勢。反之,當地球轉速減慢,Δw為負值時,則效果相反。當地球自轉加快,為正,慣性力由東向西;當地球自轉減慢,為負,慣性力由西向東。影響地球自轉角速度變化的因素,從角動量守恆定律解釋:wI=C,即地球自轉角速度w與整個地球對地軸的轉動慣量I的乘稱為一常數C。w與I成反比,即地球內部物質分配狀況的變化與地球自轉角速度變化互為因果。在重力作用控制下,地球內部物質的質量總有向地球中心集中的趨勢,即I值減小,則引起地球角速度變化快。在加快的過程中,將會引起水圈、岩石圈甚至軟流圈都有隨著地球扁度增大,從兩極向赤道運動的趨勢。其中岩石圈會由於粘著牢固程度不同,出現阻力,就會落後於角速度增加的要求,切線緯向慣性力,在不同的緯度上不同程度地向西滑移,也出現一定的阻力。與此同時,由於大規模構造運動的發生,地球深部的較重物質沿著構造斷裂向地球上部擴散導致岩漿侵入或噴出。以上種種現象都是促使I增大、w減小的因素。

類似於自動剎車機制,相反,在地球自轉變慢的過程中,又孕育著使它加快的因素。這一學說的提出,不僅圓滿地解釋了岩石圈構造規律、構造運動的動力來源與起源,也是對於當時流行的收縮說和膨脹說的統一解釋。

又稱大陸車閥理論、自動剎車機制(automatic braking of the Earth s rotation)。使加速鏇轉的地球逐漸變慢的控制作用。地質力學關於地殼運動機制的假說,認為鏇轉的地球遵守角動量守恆定律,即ωI=C。式中:ω為角速度;C為常數;轉動慣量I是與固體內質量分布有關的物理量。當固體的質量遠離轉軸時,I變大;反之,變小。

大陸車閥說探測
據此,用地球內部物質的運移解釋自轉角速度的變化,提出地殼運動中地球自轉存在自動車閥作用的論點。地球自轉加速會導致大規模地殼構造運動的發生,使埋藏在地下較深、密度較大的物質沿裂隙向地球表面侵入或噴出,或地球整體膨脹,都使其轉動慣量增大、自轉角速度變小;當地球自轉加快時,表層會由兩極向赤道推擠,以適應自轉加快要求的扁度;若某些大陸部分與地球深部黏著不太牢固,就會落後於自轉速度增加的要求,而向西滑動,並產生緯向和經向水平扭動,以及與地球深層間的摩擦,使自轉速度變慢起到自動剎車作用。反之,由於重力分異作用,當較重物質向地球深部集中、較輕物質向上部擴散時,轉動慣量變小,自轉角速度就相應地加快,若地球不能變成扁球體以適應自轉加快的要求,從改變地殼中物質的分布進行調整,便引起大規模的地殼運動由於地球自轉速度不斷加快,地殼大陸的矽鋁層與矽鎂層粘連不牢的部分,就會向西滑動,在大陸殼層間產生巨大的摩擦力,就象自動剎車的車閥一樣減慢地球自轉速度,謂之大陸車閥。

當地球自轉速度變慢之後,又可能發生與上述情況類似,但方向相反的地殼運動。也就是說,在全球性大規模的構造運動之前,地球自轉速度應該一定時期內逐漸加快,而在大規模構造運動高峰期以後,地球自轉速度就會顯著變慢,並繼續變慢,直到它的自轉速度又重新加快。

因此,地殼運動是控制地球自轉速度的自動機制,即地球自轉速度的加快,就包含著使它變慢的因素,地球自轉變慢就蘊育著使它加快的作用。

研究步驟

大陸車閥說研究儀器
大陸車閥假說地質力學研究一般遵循七個步驟

①鑑定結構要素的力學性質

②辨別構造性跡的序次和不同序次結構面力學性質的轉變;

③確定構造體系的存在和範圍

④劃分巨型構造,鑑定構造形式;

⑤分析聯合和複合的構造體系;

⑥探討岩石力學性質和各類構造體系反映的應力活動方式;

⑦構造模擬實驗

在中國,大陸車閥假說地質力學已套用於:

①探索礦床和礦田的分布規律,預測隱伏礦產;

②推斷石油和煤等能源礦產的遠景和有利地段;

③解決變形巷道的施工設計問題和分析工程建築地區的地基穩定性;

④探索地震預報的途徑與方法;

⑤研究地下水(包括地下熱水)貯集和運動的地質構造條件等,都取得了顯著成就。地質力學的一些分支學科,如礦田地質力學、石油地質力學煤田地質力學工程地質力學以及地震地質力學等。

研究人員

大陸車閥說書籍
李四光畢生研究地球科學,寫下了數百萬言的科學著作。

李四光結合自己在國內外積累的大量野外觀察實例,首先在《地球表面形象變遷之主因》一文中提出了“大陸車閥”的假說,進而完整地表述了地質力學理論,用力學的觀點研究地殼的構造和運動規律。李四光認為,地球表層的各種構造現象都是地殼運動的產物,地殼在運動中存在,必然有一種力量在起作用,這種力就是地應力。他把各種構造行跡看作是地應力的結果,建立了不同形式的構造體系,科學地探索地殼運動的產生與礦產資源的分布規律。

地質力學理論的提出,為中國構造地質學的發展注入了活力,很快形成了中國大地構造運動理論最興盛的時期,提出了“槽台學說”、“構造鑲嵌理論”、“地窪學說”、“斷塊理論”等眾多解釋地質構造運動成因的模式,豐富了構造地質學的內容,促進了中國地質科學的發展。

李四光在中國地質科學發展史上具有獨特的位置。他對科學的求實精神,嚴謹的治學態度,堅定的創新思維都對後人產生了深遠的影響。中國地質科學所取得的成就,特別是建國初期在探查資源與能源方面所取得的成就,都與李四光提出的科學理論有密切的關係,李四光奮鬥的一生為中國地球科學工作者樹立了光輝的榜樣

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