動力地質學

研究地球表面和地球內部所發生的各種地質作用的科學。以研究地球上空氣、水和固體部分的運動以及這些運動的動力為目的。包括火山學、地震學、地貌學、構造地質學等。

基本介紹

• 中文名：動力地質學
• 外文名：dynamicgeology
• 別名：普通地質學
• 性質：研究地球內部發生動力地質作用 
• 學科：地質學的分支

研究內容

動力地質學的主要研究內容包括：（1）地殼部分的各種變動，如地殼變化、岩漿活動、地應力分布和地質構造等；（2）地殼部分變動的動力來源等。

動力地質學

學科聯繫

地球氣候的冷熱變化和地球與太陽的距離無關，黃道大波動的緣由也並非天文因素所致。“地球氣候的冷熱變化不在於太陽或天外因素，而在於地球內部的本身變化”。這就是新動力地質學與新動力氣象學基本原理。本文以“地球釋能大陸極向運動說”為根基，創立了新動力地質學，並以此為依據，解釋構造運動及海陸再分布與大氣環流及地球氣候的變遷。

關鍵字：構造運動 氣候變遷 熱帶洋流 大氣環流 冰進 冰退

在地球形成的地質年代中，地球上曾經發生過數百次大規模的冷與熱相交替。地球最冷時，極地的冰川可以伸延到較低緯度，在我國的亞熱帶地區也有過山谷冰川發育。地球最熱時，兩極的冰川大量熔化，在極地不僅有代表濕熱氣候的煤層，同時還有熱帶動植物化石存在。

天文學家確認：“在地球生成的40多億年中，太陽從沒有發生過明顯的冷與熱變化”。既然太陽不是“暴冷暴熱”，那么地球為什麼會發生如此大規模的冷與熱相交替？有人認為，這可能與地球和太陽的距離，或者與黃道的大波動等天文因素有關。然而，地球離太陽近，反而是冬天（寒冷）；距太陽遠，反而是夏天（炎熱）。這說明，地球氣候冷熱變化與地球到太陽的距離是毫無關係的。

筆者上世紀80年代提出“地球釋能大陸極向運動說”。該說認為，“地球是箇中間膨脹造陸、大陸向兩極移動的天體”。指出：早期的地球是沒有陸地的，陸地產生是熔岩上涌的結果，即：“島嶼→島弧→陸地→大陸”的生成與形成過程。該說還認為，“地球是源於太陽星雲外圍物質的一部分，是在物質聚集、收縮、旋轉中形成，其重物質被聚集中心，輕物質被分離外圍，當內部物質足以抗衡壓縮它的外部物質時，膨脹現象由此發生，使一個早期冰水交加的地球，演變成一個海、陸、冰川相分布的地球”。就是說，地球的成因是“物質集聚、能量釋放、陸地生成、地表形變”的過程。

據上可知，陸地主要生成在較低緯度，當低緯大陸生成並向兩極的移動中，就發生了海陸再分布與地球上的各種震盪運動。這不僅構成火山、地震、洋流與氣候的變遷，同時造成了地貌和地表土層（紅土、黃土、黑土等）的演變及動植物的異變和演化。所以，極地有熱帶動植物的化石，並非是極地有過熱帶氣候，而是古地質年代的熱帶地層移到了極地。同理，低緯度地區的冰川形成，也並非是太陽的輻射能量減弱，而是低緯度的大陸移走後，太陽直射區的下墊面，洋面變大、海水增多、海洋變深、海水的吸熱能力增強所致。

地球呈現著低緯度海退成陸，中緯度褶皺造山，高低緯度被極地引力收縮狀態。當低緯度陸地多，洋面少，太陽直射區下墊面反射太陽能增強，就會導致全球氣溫上升，造成兩極冰川融化，促使全球變暖（冰退）。反之，當低緯度洋面多，陸地少，太陽直射區下墊面吸收太陽能增強，就會導致全球氣溫下降，造成兩極冰川積累，發生全球性變冷（冰進）。地質年代中所形成的冰期與間冰期冷熱相交替，就是太陽直射區的下墊面海陸再分布所致，也是地球歷史上所發生大規模冷熱氣候變化的原因。

太陽賦予地球的熱能是不會變化的，而地球接收太陽的熱能也是不會改變的。其熱能不在地球的這一地區表現出來，就會在地球的另一地區體現出來。造成地球某個地區的寒冷或暴雨成災，必然伴隨著另一地區的炎熱和乾旱。因此，太陽直射區的下墊面及赤道帶上空的雲層變化，關係著全球的氣溫變化與極地冰川的前進與後退。“如果低緯度上空雲層增多增厚，那么兩極的雲層則會相對減少；如果低緯度上空的雲層減少或變薄，那么兩極的雲層則會相對增厚”。這種變化不僅導致太陽對地球熱能的重新分布，同時會發生全球性氣候帶的變遷。

赤道帶上空的雲層起到全球的恆溫作用，導致赤道帶不是最熱，太陽回歸時不是最冷（寒冷發生冬至以後），該雲層變化與全球的氣候息息相關。近代，厄爾尼諾效應的發生，就是因為低緯度構造運動增強導致了熱帶洋流變暖。而海水的增溫會使低層大氣的對流層變化，這種局部的變化曾被筆者稱為“暖池浴室”效應，即暖池移動到哪裡，那裡的降水就隨之增強。

厄爾尼諾現象發生，本是赤道帶隨地球自轉的暖洋流受南美大陸阻擋，造成南極沿大陸邊緣迴旋的冷洋流被赤道帶暖流所取代，發生南美洲西海域在聖誕節前後出現反常升溫現象，該現象被當地人稱為“聖嬰”，其西班牙語發音是“厄爾尼諾”。此現象不僅造成當地的魚類和鳥類大量死亡，同時造成太平洋東部猛降暴雨，太平洋西部卻出現乾旱少雨現象，導致南美洲暴雨成災亦造成全球性氣候反常。筆者上世紀90年代初，曾撰寫《厄爾尼諾之迷》文章對此進行過解答。1996年後，“厄爾尼諾”變成了新聞界乃至全社會關注的焦點問題。

地內能量的釋放會使海水增溫，海水溫度又反映在大氣中。地球低緯度地區主要以海洋為主，該區構造運動的強與弱關係著全球的氣候變化。所以，兩極冰川的融化，並非是太陽暴冷暴熱所致，而是海水增溫或赤道帶上空的雲層發生了變化。由於冰川對氣候非常敏感，兩極冰川的消融或積累均會造成地球質量重新分布。“當冰川消融地球自轉速率減緩時，構造運動就會相對減弱；當冰川積累地球自轉速率加快時，構造運動就會相對增強”。這就是構造運動與地球自轉速率及周期性洋流波動與大氣環流所導致的地球氣候變化原因。

太陽直射區的下墊面關係著全球氣溫的變化及冰進與冰退，關係著全球的氣候帶變遷。不僅赤道帶洋流（厄爾尼諾現象）對全球氣候有影響，赤道帶上空雲層對全球的氣候亦有影響。過去的年代中，地球低緯度構造運動增強，大量的熔岩上涌導致了洋流變暖並發生厄爾尼諾現象，由於熔岩上涌並伴有火山的噴發，火山塵在低緯上空形成屏障，阻擋了太陽對下墊面輻射能減弱，亦造成熱能向兩極方向增強，便發生兩極冰川大量融化，中緯度地區乾旱少雨，低緯度地區水患成災現象。

上世紀末，菲律賓火山多次大噴發，該火山是有人類記載歷史以來的最大規模噴發，火山塵衝上平流層轉為強勁的水平運動，它地處低緯度，構成了高空的屏障，與“厄爾尼諾”起到相同作用，造成赤道帶上空雲層變厚，阻擋了太陽對下墊面海水的熱輻射，使低緯度地區變冷，高緯度氣溫上升。然而，兩極的冰川大量消融會使海水上漲，便造成了地球質量的重新分布，使之自轉速率減緩。從而使極地反氣旋減弱亦使西北信風減弱，導致我國北方地區發生乾旱少雨氣候，而東南信風的增強，又導致了我國南方地區的降水增加（夏季的洪澇災害）。

降水本是源於海洋的蒸發，美國的氣候變化關係著太平洋的氣旋變化，西歐的氣候變化關係著大西洋與極地的氣旋變化，中國的氣候變化關係著西歐的氣旋變化。我國故有“南澇北旱”或“北澇南旱”現象，其原由是我國中部“秦嶺”褶皺帶天然屏障。但我國又屬於中緯度西風帶，由於受青藏高原的阻擋，使隨地球自轉的大氣環流，易沿著青藏高原的南緣入侵我國秦嶺以南地區。前些年的氣候反常，主要在於極地冰川的消融，導致了海水運動及大氣環流減緩，使海洋蒸發的大面積降水雲系隨地球自轉方向主要在較低緯度運動，無法從北太平洋入侵白令海峽經格陵蘭環繞西歐及西伯利亞入侵我國內陸，便發生我國北方地區出現數十年罕見的高溫與乾旱（冬季幾乎無降雪），而在我國南方及沿海卻出現了降水增多。可以預見，隨著厄爾尼諾現象的消失及極地反氣旋的增強，地球將會進入“小冰期”，而上述發生過的“北方熱、南方冷”異常現象將會消失。

總之，地球氣候的冷熱變化不在於太陽，而在於地球內部的本身變化。本是地球內部的構造運動和洋流變化導致了大氣環流與氣候的變遷，同時造成了地球質量的重新分布及冰進與冰退。然而，地球質量的重新分布，會使地球的自轉軸發生變化。即“地球低緯度的海水增多，會使地球自轉減慢並發生地軸直立；地球兩極的冰川增多，會使地球自轉加快並發生地軸傾斜”這就是黃道大波動的原因。所以，並非是太陽在天球上的運動軌跡（視運動）發生了變化，而是地球的傾斜度變化亦導致黃赤交角發生變化；並非是黃道大波動等天文因素造成了地球氣候的變遷，而是地球的本身化導致了地球氣候以及地球自轉速率與天文現象（視運動）的發生。

著名理論

關於地質作用，萊伊爾曾提出無機界兩大重要地質營力即火成作用和水成作用。英國的A.蓋基在1882年代之以內生作用和外生作用。19世紀後期，動力地質學逐漸形成一系列分支學科，如地貌學、冰川學、地震地質學等。 瑞士地質學家L.盧提麥耶首先對地貌成因作科學分析。美國的J.W.鮑威爾提出侵蝕基準面的概念（1857）。1884年,W.M.戴維斯提出“侵蝕循環”思想,他將河谷發育劃分為幼年期、壯年期和老年期3個階段,最後達到準平原化。這是河流侵蝕與地貌發育關係的總結性表述。德國的A.彭克對各種地形地貌做了大量的分析，並探討了它們的成因。在W.彭克的著作《地貌形態分析》(1924)中，強調了地殼的構造運動和侵蝕作用對地貌發育的重要影響。

有關地殼運動原因的地殼均衡說主要是根據大地測量資料提出的。1837年，英國的J.赫塞爾從侵蝕－沉積循環角度探討了地殼的動力均衡問題。19世紀中葉，在印度北部進行重力測量時，發現某些點上的實測值比預計喜馬拉雅山引起的偏差值為小。英國的J.H.普拉特由此得出喜馬拉雅山密度可能較小的結論，並認為在地下160多公里深處,質量不均得到補償，稱之為均衡補償面。G.B.艾里於1855年根據浮力原理，認為地勢愈高，下部陷入就愈深，陷入深部的部分稱為“山根”。美國的C.E.達頓於1889年提出“地殼均衡”一詞，作為地殼升降運動的普遍原因。

對歷史上的冰川作用的研究始於歐洲。瑞士的I.維內茨、J.d e沙彭吉耶都曾根據北歐廣泛分布的異地花崗岩塊推測歷史上曾經有過冰川。冰川學的奠基者瑞士的J.L.R.阿加西先後發表《冰川研究》(1840)、《冰川體系》(1847)，論述冰川作用，指出北歐在挽近的地質時期處於冰期。A.彭克和德國的E.布呂克納將阿爾卑斯冰期劃分為貢茲、民德、里斯、玉木冰期。英國的J.克勞爾從天文因素討論冰期成因，萊伊爾則認為冰期是由於海陸分布變化和陸地抬升造成的。

近代地震的研究從18世紀下半葉開始。英國的米切爾提出地震是由於彈性波在地殼中的傳播造成的。德國的 K.von澤巴赫提出震源、震中、等震線概念。關於地震成因主要有以 A.von洪堡為代表的火山成因說和以修斯為代表的構造成因說。英國的J.米爾恩等研製出近代地震儀。1900年，英國的R.D.奧爾德姆首次用地震儀記錄了初至波(P)、次波（S）以及表面波（L）3種地震波。1909年，南斯拉夫的A.莫霍洛維奇從地震波速的變化發現了地下30公里處存在將地殼和地幔分開的界面──莫霍面。其後，奧地利的V.康拉德發現了地殼內矽鋁層與矽鎂層的界面──康拉德面。1912年，美國B.古登堡發現地幔與地核的界面──古登堡面。1935年，丹麥的I.萊曼確定了液態地核與固態地核的界面。1914年，美國J.巴雷爾將地球外部劃分為岩石圈和軟流圈。地震波的研究揭示了固體地球所具有的圈層構造。19世紀末，地震分布的研究揭示了環太平洋帶和歐亞帶兩大全球性地震帶。

內動力地質作用

構造運動

構造運動的基本標誌；主要的地質構造類型及其形態組合特徵；構造運動的時間性、方向性差異：地震的概念及基本特徵。

岩漿作用

岩漿的起源和演化；岩漿作用的概念及基本類型；岩漿侵入作用及其主要特徵；火山作用及主要特徵；岩漿活動的基本規律。

變質作用

變質作用的概念和基本原理；變質作用的基本類型。

外動力地質作用

風化作用

風化作用的概念、基本類型、影響因素；風化殼。

地面流水地質作用

地面暫時流水地質作用；河流的基本特徵（水動力特徵）；河流侵蝕作用（下蝕的基本原理和造成的地質現象；側蝕的基本原理及其地質現象；溯源侵蝕的原理及其地質現象）；河流搬運作用（原理及搬運過程中的顆粒演變）；河流沉積作用（主要場所及其沉積類型）；河流地質作用與構造運動的關係。

地下水地質作用

地下水的基本特徵；地下水的剝蝕作用（溶蝕及機械剝蝕）、其搬運和沉積作用；岩溶相關概念及其形成和發育條件、主要的岩溶地貌類型。

冰川地質作用

冰川基本特徵；冰川的剝蝕作用及其地質現象；冰川搬運的原理及特徵；冰川沉積原理、沉積場所及冰磧物特徵。

海洋地質作用

海水的動力特點；淺海地質作用；半深海及深海地質作用。 湖泊和沼澤地質作用：湖水動力特點；湖泊地質作用的類型；湖泊和沼澤的生物沉積作用。

風的地質作用

風的動力特點；其剝蝕的主要方式和產物；搬運的原理和搬運過程中顆粒的變化；風沉積作用的原理和主要類型。

負荷地質作用

其原理和基本類型；崩落（塌）作用的因素和崩積物；潛移作用；滑動作用；流動作用（土石流）。