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地球動力學新理論 版權信息
- ISBN:9787030751577
- 條形碼:9787030751577 ; 978-7-03-075157-7
- 裝幀:一般膠版紙
- 冊數:暫無
- 重量:暫無
- 所屬分類:>
地球動力學新理論 內容簡介
周期性、全球性、方向性、宇宙觀,是蘊藏在地球構造運動的基因密碼。構造運動的本質問題是產生構造運動動力屬性問題,動力屬性是構造運動的本質屬性。針對地球構造運動所包含的周期性、方向性、全球性等特殊性,運用李四光提倡的宇宙觀,建立起太陽、地球、球面板塊三者的天體運動分析體系,研究了地殼板塊的運動學特征、動力學特征,獲得了導致地球整體發生體積改變的地球的脹縮力、球面板塊產生水平位移的強中緯力;研究了脹縮力的做功問題、突破機理;研究基于數學物理演繹推理,研究結論具有普遍性。
地球動力學新理論 目錄
**章 認識地球 1
**節 地球認識的形成 1
第二節 地球重力認識 5
第三節 引力中的平方反比認識 7
第四節 地球的脈動認識 10
第五節 地球的宇宙位置認識 11
第六節 地球的圈層結構 16
一、大氣圈 17
二、水圈 17
三、生物圈 17
四、巖石圈 18
五、軟流圈 19
六、地幔圈 19
七、地核圈 20
第七節 一般認識 21
第二章 地球體力方程 24
**節 地球運動特性分析 25
一、構造運動的全球性、脈動性 25
二、構造運動的周期性 29
三、構造運動的方向性 31
四、構造運動的區域性、一致性 34
第二節 地球公轉運動學特性 34
一、橢圓極坐標變換 35
二、數理分析 35
第三節 地球的脹縮力 37
一、體力屬性 37
二、地球均勻承受膨脹力與壓縮力 39
三、地球膨脹及脈動總趨勢 39
第四節 薄壁球殼的受力 41
一、地球脹縮的正演算法 41
二、地球周期性脹縮 43
第三章 板塊動力方程 46
**節 板塊運動特性分析 46
一、構造運動區域性 47
二、構造運動一致性 52
第二節 地球板塊的運動分析 54
一、平面質點運動分析 55
二、空間質點運動分析 57
三、規范化整理 58
第三節 地球的潮汐力 59
一、潮汐力定義 60
二、潮汐力特性 61
三、分布地域 66
四、適用領域 66
第四節 地球的強中緯力 66
一、強中緯力定義 67
二、強中緯力特性 67
三、分布地域 69
四、適用范圍 69
五、表達式 69
六、應用前景 69
第四章 運動定律與動力 71
**節 角動量守恒定律 72
一、地球自轉角動量分析 73
二、地球公轉角動量分析 76
第二節 守恒定律派生力 80
一、公轉守恒派生力 80
二、物質上升偏轉力 83
三、物質平移偏轉力 85
第三節 帕斯卡定律及應用 85
一、帕斯卡定律 86
二、固體地球構造 87
三、脹縮力的傳遞 89
第五章 地層、地質年代與地候 97
**節 地層與地質年代 98
一、地層 98
二、層型 103
三、金釘子 105
四、地質年代 106
第二節 氣候與地候 107
一、氣候的理論劃分 108
二、地候的理論劃分 112
第三節 中國地質年代 114
一、第四紀 115
二、新近紀 115
三、古近紀 116
四、白堊紀 116
五、侏羅紀 116
六、三疊紀 117
七、二疊紀 118
八、石炭紀 118
九、泥盆紀 119
十、志留紀 119
十一、奧陶紀 120
十二、寒武紀 120
十三、埃迪卡拉紀 121
第四節 理論地質年代 121
第六章 地殼剖面結構 125
**節 基本結構與影響因素 126
一、基本結構 127
二、影響因素 130
第二節 地殼成分 132
一、原始地殼成分 132
二、地殼巖石類型與礦物豐度 133
第三節 大陸地殼 135
一、陸殼的縮短方式 135
二、陸殼縮短表現形式 139
第四節 大洋地殼 143
第五節 板塊的對接 146
一、板塊對接類別 146
二、板塊對接方式 147
三、印度-歐亞板塊對接 149
第七章 地球的收縮運動 150
**節 造山運動 151
一、造山的方式 151
二、規律性造山 152
三、隨機性造山 154
四、板塊造山 154
五、關于超高壓變質帶 155
六、火山活動 155
七、造山動力機制 156
第二節 收縮運動形式 158
一、深層物質上返 158
二、地殼板塊相會 159
三、大型陸殼坍縮 160
四、地殼表層揉皺 161
第三節 收縮運動階段 162
一、中部隆升 163
二、側向推覆 165
三、頂部滑覆 165
第四節 收縮變量算法 167
一、收縮量的求取 169
二、地球收縮中的地方性裂谷 173
三、地球收縮中的地方性海侵 174
第八章 地球的膨脹運動 176
**節 地球膨脹現象 177
一、全球性的海水泛濫 177
二、全球性的洋中脊擴張 179
三、地殼膨脹運動表現 181
第二節 地球膨脹階段性 184
一、膨脹中的中部隆升 185
二、大陸裂谷生成 186
三、大洋裂谷生成 195
四、螺旋式膨脹 197
第三節 膨脹參數算法 198
一、膨脹參數的求取 198
二、地球的膨脹造山問題 201
第九章 臺風運動 202
**節 早期云團的初始位移 203
第二節 初始轉動的作用力 205
第三節 臺風路徑 207
一、西移路徑 208
二、西北移路徑 209
三、東北移路徑 209
四、轉向路徑 209
五、特殊路徑 210
第四節 運行軌跡規律 211
一、水汽自身的上升運動 211
二、地球轉動角動量守恒定律導致的位移 211
三、強中緯力作用形成的運動 212
第十章 地球的海流 215
**節 海流現象 216
一、海流分類 216
二、海流路徑分析 220
三、海流規律運行 223
四、海水的守恒運動 225
五、海流數值模擬 226
六、厄爾尼諾暖流 226
第二節 典型海流 227
一、大洋環流 228
二、西風漂流 231
三、暖流 232
第三節 其他流體流動 233
一、河流 233
二、地下油流 235
三、熱液型礦體 235
四、煤礦瓦斯 236
第十一章 地球盆山演化 240
**節 不同參照系作用力比較 240
一、關于脹縮力 241
二、參照系與動力 242
三、動力分論 244
第二節 強中緯力全球分帶 248
一、兩極極地帶 250
二、南、北半球*大強中緯力作用帶 250
三、穿切黃道面帶 250
四、應用 250
第三節 地塊的強中緯力作用 251
一、地質響應 251
二、其他地質應用 256
第四節 一個地塊的理論運動軌跡 257
一、地塊在高緯度帶的運移 258
二、地塊在中緯度帶的運移 259
三、地塊在低緯度帶的運移 260
四、其他 261
第十二章 地球的潮汐 262
**節 潮汐現象 262
一、海水潮汐 262
二、大氣潮汐 264
三、地殼潮汐 265
四、井潮 272
第二節 軌道關系 272
一、二級軌道運動 273
二、月球軌道運動 274
第三節 反作用潮汐 277
一、地月潮 278
二、涌浪 279
三、日月地潮 280
第四節 潮汐分布 281
一、空間分布 281
二、時移分布 283
第五節 潮汐疊加 284
一、天體潮疊加 285
二、楊氏疊加 286
第六節 潮汐書虛 287
一、三個疑問 288
二、三個說明 289
三、兩個解釋 289
四、關于引潮力 290
第十三章 地球磁場起源 291
**節 粒子的規律性運動 292
一、規律性運動的驅動力 292
二、規律性運動的運動定律 294
第二節 粒子起電理論 296
一、二相流界面的雙電層理論 296
二、流動起電電流 298
第三節 電生磁理論 299
一、運動電荷產生的磁場 300
二、直線電流的磁感應 300
三、圓電流的磁感應 301
四、螺旋線載流的磁感應 301
第四節 地球磁場的疊加 301
一、動力成因磁場 302
二、定律成因磁場 306
三、磁場疊加 310
第五節 磁場倒轉 314
一、起電電荷電性與變化 314
二、圓電流磁場的此消彼長 315
三、氣旋磁場的出現 316
四、大氣磁場的擾動 316
五、局部線電流磁場影響 317
六、關于地磁場倒轉特性認識 318
第十四章 齊古斷褶帶演化 319
**節 地殼收縮與天山抬升 320
一、塊端掀斜映射天山隆升 320
二、巖體滑覆映射地球半徑縮短 321
三、深淵返升映射地球體積減小 321
四、鄰塊斷褶映射地球周長縮短 322
五、側向擠壓嵌入映射收縮持續 323
第二節 天山抬升具有階段性 324
一、天山初步隆升 324
二、側向擠壓褶皺階段 325
三、大型斷褶滑覆階段 325
四、側向楔入階段 326
第三節 齊古斷褶帶特征 326
一、平面上分區特征 328
二、構造上分帶特征 329
三、構造演化階段 330
第四節 構造演化簡史 331
一、區域地質簡況 331
二、地質發展簡史 332
參考文獻 334
地球動力學新理論 節選
無生有,有生非,無本真空 **章認識地球 地球從誕生到現在,經歷了46億-50億年。*早的人類是大約350萬年前從東非開始演進的。人類認識地球的過程是一個逆演的過程,按照人類學研究成果之觀點,也就是地史新近紀晚期,人類的祖先是一種早期猿屬“Australopithecus”(南方古猿)。隨著足跡遍及北非、歐洲、亞洲,他們為適應不同環境的氣候條件,發展形成了幾個不同的種屬,既有身材魁梧、肌肉發達的尼安德特人(Homo neanderthalensis),也有身材矮小,四肢細短的弗洛勒斯人(Homo floresiensis)。從這些人種的生活遺跡看,他們都曾經歷了地史更迭中的第四紀構造運動。也就是說,從地學與人類社會學學科交叉發展角度講,經過了第四紀構造運動及一些伴生和次生的巨大地質災害性事件,如火山噴發、地震、地表張裂、熔巖涌流等活動后,與智人科同屬的其他兄弟姐妹人科的人種都分別絕跡了,地球上只留下了智人一種。 智人從對植物、動物的采集,狩獵、蓄養、馴化,到農業革命,所針對的只是對自然界動植物的利用,意識上以能避免環境變惡劣、能輕松平穩地延續生命為目的。有學者聲稱,人類的農業革命是人類憑腦力所推動的認知世界的一次大躍進,為人類提升腦力、解開大自然秘密完成了*初的鋪墊。而對于自然界在人身上能否達到“自我意識”--為什么會是這樣的?自然界怎么會是這樣的?自然界原來是這么回事--等形而上學問題,他們的腦力明顯是不夠的。 尼安德特人從東非遷徙到歐洲,與弗洛勒斯人從東非遷徙到印尼的弗洛勒斯島,可能分別具有不同的驅動原因,但更多的可能在于受地質災害頻發的影響。無論怎樣,早期人類首先考慮的一定是生存問題,不可能去思考大地與海洋、星空的關系。在10萬-20萬年以前,智人也不可能思考所依托的大地原來只是被后人稱為宇宙中的一粒塵埃這類問題的。 **節地球認識的形成 地球上物質的運動形式既存在著隨機性運動,也存在著規律性運動。無論是隨機性,還是規律性,在早期人類看來,都是混沌一片。在認識逐步分異過程中,人們認識到,隨機性運動是不可捉摸的運動,規律性運動則是可以研究確定機理的。地球的軌道運動具有高度的規律性,因而通過研究地球運動是可以得到其控制機理的。 在地學工作者看來,人類認識地球的著眼點應該選在人類對地球的改造和科學地利用地球動力學新理論地球上,確切地說,關注的應該是人類有意識地利用地殼和巖石圈,如修建陷阱、戰壕、堡壘、居穴、城池和開墾農田(改變地表屬性)等,并根據這些史實來劃分地球科學的發展階段,但是,這顯然有些離題。 從太陽系誕生起,地球每天就是這樣公轉與自轉延續著。按照宇宙大爆炸理論,我們的宇宙處在持續膨脹過程中,只有暴脹與滯脹的區別,即加快膨脹與膨脹減緩之別,不存在收縮的可能。所以,地球本身是處在持續膨脹中的,按照角動量守恒定律分析,體積不斷變大的地球,其自轉轉速應該不斷地變慢。 地球在繞日旋轉過程中,隨著宇宙膨脹,這一年比上一年經過的距離實際上是增加了,所以,如果沒有其他因素影響,地球公轉一圈的時間應該是在逐漸地增長。地球自誕生以來,除了發生星際碰撞能改變運行軌道與自轉速度,公轉周期增加與自轉速度變慢應該會在地史古生物方面有所體現。 珊瑚古生物研究的成果表明:地球公轉周期在晚奧陶世為412d,中志留世為400d,中泥盆世為398d,晚石炭世為385d,白堊紀為376d,現在是365.25d。地球公轉的不斷加快似乎證明宇宙大爆炸理論存在值得商榷之處,可能還存在其他原因。但是,公轉周期由大變小,似乎又在驗證地球自轉逐漸變慢這一點。 現代天體物理學的計算結果,證明了地球自轉速度正在變慢。南京大學天文學系教授蕭耐園等表示,大約100年后,地球每自轉一圈就要增加1.8ms。 缺少現代技術條件的原始人是無法感受到地球一天的時間發生長短變化的。 地震引起巖石圈斷塊或地殼板塊位置的錯動,如果形成了高緯度地區的分配質量多于低緯度地區的質量,則地震使得地球自轉加快,反之則減慢;如果形成同一區域地塊凸出,地塊轉動半徑增大,則地震引起地球自轉變慢,反之則加快。這是由角動量守恒定律決定的。 【2011年3月11日,日本本州島附近海域發生8.9級地震(后修正為9.0級),這次日本地震是1900年以來第五大強震。在果殼網的一篇關于這次地震的文章中指出,根據美國國家航空航天局(National Aeronautics and Space Administration,NASA)地球物理學家理查德 葛羅斯(Richard Gross)的計算,它導致地球每天的自轉時間減少了1.6μs。有心的讀者應該還記得,類似的情況在2010年智利地震之后也出現了,當時的計算結果是地球自轉時間減少1.26μs。而2004年發生在蘇門答臘的地震,則使得地球自轉快了6.8μs。】 層序地層學研究成果表明,地史上海平面升高的總時間長過海平面下降的總時間(圖1-1)。有人據此認為,如果地球H2O總質量不變,地史上無冰或少冰時期比有冰時期長得多,矮小的弗洛勒斯人一定是在有冰期海水大量退卻時進入印度尼西亞弗洛勒斯島的。 利用冰期和間冰期判斷地球自轉速度快慢變化問題,顯然存在著不確定性,如果冰期形成的質量重新分配,低緯度帶高寒地區多于高緯度帶,則地球自轉相對變慢,相反,則變快。 人類誕生以后,地球冰與非冰情況是怎樣的?是否與人類生存演化有關? 影響地球上結冰的因素,一是大氣的溫度,二是受地溫梯度影響的地表溫度。 大氣的溫度受透射陽光多寡的影響,也就是大氣透明度決定了冰期與間冰期的存在。大氣的透明度受制于大氣中粉塵的含量及其化學成分。所以火山噴發、CO2含量增加,會使冰蓋加厚或融化。 受構造運動影響的地表溫度是這樣推理的,構造運動導致地殼板塊移動,形成地殼巖石圈的厚與薄改變,影響地溫梯度的減與增,從而影響冰蓋的厚度。當然,地球在不同季節,地表溫度也會不同,但影響不大。 作為地球一部分的東非大裂谷與東非高原,在地質歷史時期的火山活動和生物活動,使大氣圈中CO2含量及火山塵埃含量經常發生變化,形成遮天蔽日的火山塵云,使地球大氣溫度減小,而較高的CO2含量又會形成溫室效應,火山塵云與CO2在改變全球大氣溫度的同時,嚴重影響原始人類的生存條件。 已有研究成果表明,地球第四紀大冰期曾經出現過幾次亞冰期和亞間冰期,時間短則幾千年,長則數萬年或十幾萬年,改變了地表水體分布,大量的滄海變桑田或曾經的桑田變滄海,如晚新生代大冰期,全球海平面大約下降了100m,完全改變了全球氣候帶的分布,大量喜暖性動植物種滅絕。 原始人類正是在第四紀冰期和間冰期的氣候變化中,發展成為現代人。 與人類起源于東非地域一致,人類文明起源地之一-埃及,也屬于東非。古埃及文明在公元前約5450年形成于埃及的法尤姆地區,他們對地球物產的利用、再利用,體現在對生活地域的擴張、神廟的修建及對永生的追求上。這些歷史遺跡顯示,他們的精神世界對于“神”的認識深厚,對“地與天”的認識較匱乏一些。 相對于其他古老文明,出現在殷周時期的我國古人的“天命論”,也許能夠算得上人類*早的關于宇宙的“意識”成果,這些從已發掘的古器物銘文與甲骨卜辭中,不止一次出現“受命于天”刻辭可見。 三皇五帝、鴻蒙沆茫、大禹治水的傳說中所展現的中華遠古、上古時期,洪水滔滔于天地之間的情形,恐怕與地史上的間冰期能夠對應掛鉤,也就是說這些起源于無文字時期的神話故事,應該可以找到相應地質依據,可算是中華古人對認識地球做出的貢獻之一。 如果說1869年蘇伊士運河的建成通航與1914年巴拿馬運河的建成通航,是人類進行生物地質作用所完成的巨大工程,那么始于春秋(公元前770-公元前476年)的京杭大運河的開鑿(公元前486年)、長城的修造、秦始皇對靈渠的修建、漢武帝時期的吐魯番坎兒井工程,就是中國先輩代表人類完成的偉大壯舉。 這些生物地質作用僅僅屬于人類對大地感性認識的作用發揮。對大地上各種物體間的結構及其屬性特征的認識,很多并不明了。例如,水為什么總是向下游流去?火為什么總是向上飄動?植物為什么總是向陽生長?等等,先哲們首先想到的是,它們是事物存在的固有特性,所表現出的是接受而不是質疑,并將其中所蘊含的機理統稱為“道”。這種“道”不可“名”,只能學習、模仿。老子(李耳,公元前571-公元前471年)觀察地上事物,看到水“處眾人之所惡,利萬物而不爭”的現象,思考的是人應該像水一樣,不要與別人相爭。 《道德經》是春秋時期老子所著的一部哲學著作,其對自然界的推究和洞察,對傳統哲學、科學、政治、宗教等產生了深刻影響,比歐洲人亞里士多德(Aristotle,公元前384-公元前322年)早約百年,為世界所公認。 老子說:“道者,萬物之奧”。顯然,他認為世間一切事物是有道的,萬物間所隱藏的奧秘就是所謂的道。他又說“有物混成,先天地生。寂兮寥兮,獨立而不改,周行而不殆,可以為天地母。吾不知其名,強字之曰道,強為之名曰大。大曰逝,逝曰遠,遠曰反。故道大,天大,地大,人亦大。域中有四大,而人居其一焉。人法地,地法天,天法道,道法自然”。可是,當函谷關關令尹喜求而問書時,他卻說“道可道,非常道,名可名,非常名”,意思是說,隱藏于萬物間的奧秘是不可以用文字描述的,也是不可以用一般名稱來表述的。這也許是中華文明*早對地球的認識。 然而,2000多年后,艾薩克 牛頓(IsaacNewton,1643-1727年)起名為“引力”的“萬物之奧”,采用一套羅伯特 胡克(Robert Hooke,1635-1703年)等絕大多數人讀不懂的數學語言寫出了《自然哲學之數學原理》(以下簡稱《原理》)。這是否表明,“要想名狀萬物之奧,必須采用新的語言”是“道可道,非常道,名可名,非常名”的科學本質之解。 筆者并不是說先賢老子曾經思考過地球的引力問題,而是說地球與萬物間的奧秘,一定被包含在老子所思所稱的“道”中。同樣是大地上物體向下掉落的現象,受時間、空間及社會進步、科技發展程度等不同條件限制,有些是可名、可道的,有些是不可名、不可道的。地學中的“風化作用”“剝蝕作用”“搬運作用”“沉積作用”等彼時無法用文字、詞組強行表述的、又普遍存在于大自然中的物理現象、數學法則、運動定律,也許都屬于老子所言之“道”。這是中華文明中流傳下來的千人萬解的《道德經》的地學貢獻。 現在看來,老子所稱之“道”,也許像“宇宙”“時間”“空間”“重力”的概念一樣,是那種看起來好像明白,說起來并不清晰的大概念、大道理。 中國古人關于大地的認識,以“天圓地方”感性傳說大行其道,*早出處在《禮記》,《禮記》為西漢禮學家戴圣(生卒年不詳)所編,南宋理學家朱熹(1130-1200年)在《周易本義》中也描述了這一說法。按“天圓地方”的古時說法,人類賴以生存的大地是圓盾,由三頭大象馱著,并且站在烏龜背上(印度教認為大地被6頭大象馱在背上),四面環繞著海水,有個渾圓的巨大天罩蓋在上面。 “天圓地方”的傳說不斷演化、充實,逐步形成了古中國人的一種宇宙結構學說--蓋天說。 蓋天說提出天和地都是球穹狀的,兩者間距4萬千米,北極位于天穹的中央,日月星辰繞之旋轉不息。日月星辰之所以循環出沒,是因為它們運行時遠近距離變化所致,離遠了就看不見,離近了就看得見。東漢學者王充解釋為:“今試使一人把大炬火,夜行于平地,去人十里,火光滅矣;非滅也,遠使然耳。今,日西轉不復見,是火滅之類也”。比較老子“大曰逝,逝曰遠,遠曰反”,可以發現,其道理一脈相承。 蓋天說中的“球穹狀”恐怕是中國古人關于地是球狀的*早認識。 大地是圓球的認識不僅體現在古希臘哲學家亞里士多德的《論天》中,還體現在古希臘人的航海認識中。 地球的本真面貌被費爾南多 德 麥哲倫(Fernando de Magallanes,1480-1521年)的環球探險所證實,是人類認識地球的偉大壯舉。
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