内力作用指由地球内部的能,主要是放射热能、重力能、
地球旋转能、地球内的
化学能等所引起的
地质作用。。其能量主要包括来自
地球自转产生的旋转能和
放射性元素衰变产生的热能。内力作用的表现形式有
地壳运动、
岩浆活动、
变质作用和地震等。内力作用的结果,使地球表面变得高低不平,形成高山和盆地。成为塑造地球
表面形态的
主力军,对地壳物质的形成和发展起主导作用,也是形成地形的基本力量。
来源
地球内部作用力来自热能、
化学能、重力能以及
地球旋转能等。由地球内部这些力所产生的作用,称为地球的内力作用。大陆上的山地、盆地、高原等,大洋底部海岭、
海盆、海沟等地形的形成过程中,内力作用起着主导作用。
表现形式
内力作用表现形式有两种
垂直运动 或
水平运动 ,具体体现为
地壳运动、地球深处
岩浆活动和
变质作用以及地震。
地壳运动
地壳运动又称
构造运动或大地构造运动,是指引起地壳结构改变和地壳物质变位的一种运动。例如,
海侵、
海退、隆起和拗陷,等等。根据
地壳运动方向,可分为水平运动和
垂直运动两种基本形式。地壳物质大致平行于地球表面,即沿着
大地水准面切线方向进行运动,叫水平运动。它主要是由于地球
水平方向作用力引起的,表现为地壳岩层的水平移动,使岩层在水平方向上遭受不同程度的
挤压力和引张力,产生褶皱和
断裂构造。我国的
昆仑山、
祁连山等以及世界上许多山脉,就是通过挤压褶皱而形成的。所以,有人将水平运动称
造山运动。地壳物质沿着
地球半径方向缓慢的升降运动称垂直运动。升降运动通常表现为大规模隆起和相邻地区拗陷,引起地势起伏或
海陆变迁,故有人将垂直运动称
造陆运动。水平和垂直运动虽有区别,但实际在时空上常有联系。
火山爆发
地球内部能量的积聚和释放可能表现为
岩浆活动。地球内部热能累积到一定程度,变为灼热的
岩浆产生巨大压力,它冲破地壳薄弱常喷出地表,即为
火山喷发。
火山喷发物包括气体、熔岩、
火山灰等,通过
火山口喷出,其中大部分火山物质在火山口周围堆积,形成
火山锥。如长白山顶部
天池即为火山口积水而成,周围16座山峰都是
火山岩堆积而成。大洋底部同样有火山喷发,有的火山物质堆积露出海面,形成
火山岛,如
太平洋中的
夏威夷群岛。
地震
地壳自然快速颤动叫地震,它是地球内部能量释放经常发生的有规律的
自然现象。地下发生地震处称
震源,它在地面下的深度即
震源深度。和震源相对应的地面上的一点叫震中。地震引起的振动以波的形式从
震源向四周传播,称
地震波。质点振动方向与
震波传播方向一致,称
纵波,在地壳内
波速约5—6公里/秒;质点振动方向与震波传播方向相垂直,称
横波,在地壳内的波速约3—4公里/秒。由于地震波波形不同,波速不等,地震时纵波速最快,故人们首先感到上下跳动,而后横波到达,人们才感到左右摇晃。
地震强度以震级和
烈度来表示。震级是地震能量等级和
释放能量的大小。烈度是地震在一定地点产生或可能产生的破坏程度的度量。
一次地震只有一个震级,它是根据地震台站
地震图上记录的最大
振幅的地动位移与相应周期,参考有关数据,按一定公式计算出来的。震级与释放的震波能量密切相关,震级每增大一级,能量约增33倍。震级无上限。迄今记录到最
大震级是1960年5月在
智利发生的8.9级地震,它掀起的巨大海啸,推起10米余的波墙,震感波及到万余公里的日本海岸。多数地震人们无感受,称
微震;人们可直接感受到的,称
有感地震,约3级;5—7级地震,对地表和
地物会有不同程度破坏,称
强震或
破坏性地震;7级以上为大地震,破坏性很大。同一次地震,各地破坏程度不一。一般离震中越近,
烈度越大;离震中远,地震渐减弱,烈度减小。在震级相同下,
震源越浅,破坏性越大;震源越深,破坏减小。国际上通用的
地震烈度分为12级,人无感的为1度,一切建筑物被毁为12级。强震是一种严重
自然灾害。1976年7月28日,我国
唐山发生7.8级大震,死亡24万多人。
地震的诱发因素有多种,由地下岩石的构造活动而引起的叫
构造地震,最常见,波及范围广,并可造成巨大破坏;由
火山喷发而引起的叫
火山地震,一般影响范围和强度均不大;岩洞崩塌引起
陷落地震;人们钻探、修水库等也可
诱发地震,称人为地震。按震源深度可分为
深源地震,深300—700公里;
中源地震,深70—300公里,
浅源地震,深<70公里;其破坏性大。
地震可能造成巨大灾难,故要做好
地震预报工作
实践证明,震前是有异常现象的,如
地球磁场、
重力场异常,
地应力、
地倾斜变化,
地下水位及
地下水化学成分突变,某些动、植物及天气异常等。人们综合各方面的预兆,提前发出即将发生地震的地点、时间和强度的地震预报和
临震预报,但地震具有一定的突发性,或发生
震中迁移,所以准确预报并不容易。
褶皱断层
褶皱和断层是地壳内力作用引起
地壳运动的重要证据,它使
地壳变形成岭、谷和盆地。
褶皱
沉积岩层原始状态呈水平层状。经
地壳运动,原始岩层受挤压,产生波状弯曲,称为褶皱。
褶皱的基本形式分为
背斜和
向斜。背斜是指褶皱中心岩层向上隆起,两侧岩层向外倾斜;
向斜是指褶皱中心向下凹陷,两侧岩层向中心倾斜。背斜成山,向斜成谷。但也可能出现背斜是谷,向斜成山的地形。这是因背斜中心部分岩层向上变曲产生张力,导止岩层破裂,易受风化和剥蚀,被蚀成谷,称
次成谷;向斜部分受挤,凹地接受风化崩落物堆积,基岩受保护,最后反而残留成山,称
次成山。有的背斜一侧可能岩层软硬相间,
软岩易受蚀成谷地,
硬岩抗蚀力强,突起成岭。所以背斜和向斜应根据岩层倾向和向新老接触
关系来判别(见图1-30)。
断层
岩层受力产生破裂称为节理,破裂所在的面称为节理面。
地壳运动沿节理面两侧
岩块发生
相对位移,称为断层。断层种类很多,最基本的是
正断层和
逆断层(图1-31)。断层可能组合出现,两侧断裂上升,中间陷落成为陷落谷地。
研究褶皱、断层等
地质构造现象对建设有重要意义。例如,地下水常在断层带出露;电站、桥梁、水坝不宜设在有断层的部位,因
断层带岩石破碎,地基不稳。
地壳运动原因
根据地壳物质的结构、构造、形态及各大陆物质的对比人们发现地壳是不断地发生运动,有时缓慢,有时剧烈。地球的各个部分运动的速度和规模时空上也有差别。地壳为什么会发生运动呢?科学家们根据已获得的资料,对地壳的运动提出以下几种推理:
大陆漂移
1912年,德国地球
物理学家魏格纳根据
大西洋两岸大陆存在的许多
相似性,包括两岸海岸线形状的吻合。地层和
古生物的一致,认为构成地壳大陆硅铝质物质较轻,它像航船一样漂浮在地壳基层,质较重的
硅镁层之上移动。到本世纪五十年代中期以后,这一假说得到大量而有力的
科学资料所证实。这些资料认为在地壳发展历史延续到
古生代的
二叠纪时,地球上只有一个
联合古陆(图1-32(1)),大西洋和
印度洋均不存在,
非洲东岸与
南极大陆相连。此后,由于联合古大陆分离向各方漂移,才逐渐步入今日全球海陆分布的势态(图1-32)。
大陆为什么会发生漂移?以后产生的
海底扩张说回答了这个问题。
海底扩张
六十年代初,科学家们根据大洋地质、地貌、
地球物理和海底测量资料,认为
大洋地壳在
地幔软流圈对流的驱动下,每年以几厘米速度移动,由于
岩浆通过
洋中脊上升,到达顶部冷却、固结形成新的大洋地壳;而后,继续上升的岩浆把已经形成的大洋地壳推向两侧,从而使海底得到不断扩张。扩张着的大洋地壳移动到
岛弧一
海沟带,便俯冲到
大陆地壳之下,为
地幔所吸收同化。正是由于海底不断扩张,比较轻的
硅铝层大陆也就可以在比较重的硅镁层上移动。
板块构造说
板块构造说是
大陆漂移、
海底扩张说的进一步引伸,三者彼此联系,形成全球
大地构造体系。板块说认为漂浮于
软流圈之上的地球
岩石圈并非铁板一块,而是被一些构造
活动带(例如
海岭、
岛弧、水平大断裂)所分割,形成
不连续的单元,称为板块。全球共划分六大基本板块:
亚欧板块、
美洲板块、
非洲板块、
太平洋板块、
印度洋板块和
南极洲板块。除
太平洋板块完全是水域外,其余板块包括大陆和领近的海洋。板块内部地壳相对稳定,两个相邻板块交接带,正是地壳活动带,火山、地震活动强烈频繁。两个板块相碰撞,岩层受到挤压形成山岭,同时有岩浆侵入与
火山喷发。
喜马拉雅山正是由于印度洋板块向北漂移,受到亚欧板块抵抗而隆起的,今日的
雅鲁藏布江谷地就是印度洋板块与亚欧板块交接带,称为
地缝合线;印度洋板块斜插到亚欧板块之下,两个板块相叠加,从而造成
青藏高原巨厚地壳。
太平洋板块从东南方向由
岛弧外海斜插到亚欧板块之下,受到亚欧板块抵抗,从而造成我国东南部一系列北东走向山岭,同时产生大面积岩浆侵入与火山喷发。
板块构造
全世界大约有2000多座
死火山,500多座
活火山,受
岩浆活动的影响有的在近期仍有喷发。地球上受
地壳运动的影响,差不多时刻都有地震发生。平均每年约有500多万次地震。当然,绝大多数是需借助灵敏的
地震仪才能测到。一般
有感地震每年也有5万次,7级以上的大地震每年约有20次。火山和地震的分布都有一定规律。一是
环太平洋的沿岸和岛屿地带;二是
地中海沿岸向东经喜马拉雅山与
环太平洋带汇合;三是大洋海岭带、
大陆裂谷带(
如东非大
断裂带)(见图)。
对照世界
六大板块分布与火山、
地震分布图。人们清晰地看到,火山和地震都集中在各板块之间 的
缝合带或
俯冲带上环太平洋火山、
地震带正处于
太平洋板块与东岸的美洲板块,西岸的亚欧板块的交接带上两个板块之间相撞,岩层受挤压,隆起成高山,同时有
岩浆侵入,火山喷发。用板块的理论,解释火山、
地震分布的规律已广泛的被人们所接受。
总结:在地球几十亿年的漫长的变化过程中,内力作用是导致地形变化的一个重要因素。