地球動力學

地球動力學

地球動力學,固體地球物理學的分支學科,研究地球大尺度運動或整體性運動的各種力學過程、力源和介質的力學性質。

  • 中文名稱
    地球動力學
  • 發    展
    70年代以後,有較快的發展
  • 最終目標
    了解地球整體及其所在系統
  • 簡    史
    《地球動力學的若幹問題》的發表

地球動力學

地球動力學地球動力學

地球動力學

正文

固體地球物理學的分支學科,研究地球大尺度運動或整體性運動的各種力學過程、力源和介質的力學性質。

簡史

1911年,洛夫(A.E.H.Love)發表了他的著作《地球動力學的若幹問題》,最早使用了地球動力學這個詞。不過在19世紀下半葉,開爾文(Kelvin)就已研究過地球的整體剛度,認為與鋼的剛度相近。達爾文(G.H.Darwin) 等還研究了粘性球體在引潮力作用下的形變。美國地球物理學家B.古登堡分析了地球內部的作用力,推斷了地球內部介質的力學性質。

20世紀60年代以來,板塊大地構造學說的提出使地球動力學增添了許多新的內容。有的學者從大地構造學的角度出發研究了地殼的構造運動及其力學機製。有的學者則從板塊大地構造出發,側重研究地幔對流、海底擴張和大陸漂移。另外一些學者則致力于研究極移、固體潮地球自由振蕩等整體性力學現象。甚至還有人把理論地震學等同于地球動力學。70年代,各國學者組織了地球動力學計畫,其主要內容是驗證板塊大地構造學說。

內容地球固體部分內發生的力學現象多種多樣,形式復雜,內容豐富。地球動力學的任務就是分析這些現象,並透過這些現象尋求其力學機理,掌握這些現象出現和變化的規律,預期它們今後的發展趨勢。為此,必須了解推動和支持這些現象的力源和地球介質的力學特徵。地球自身的引力當然是推動構造運動的長期作用力,日、月引潮力,地球轉動和擺動引起的慣性力也必須考慮。它們之中有的雖然極小,但可以起到觸發構造運動的作用。地球內部物質的熱運動所產生的力以及它們的粘滯性亦屬必須考慮之列。

地球模型是地球動力學的基礎之一。在當代的地球動力學研究中,人們通常將地球看成是由彈性外殼、液核和固體核心 3部分組成(見地球內部的構造和物理性質)。這 3部分的相對大小、密度和它們的彈性系數、粘滯系數等力學參量尚無定值,各學者的採用值尚有差別,從而派生出許多模型,1066A、PREM就是當前常用的兩個模型。

方法由于地球動力學處理的問題,多數屬于已經知道了某些力學後果,而要尋求它們的力學機理、力學參數,以至調整或重建地球模型。它們是力學中的反演問題,因而解答不是唯一的。人們隻能根據足夠多的實驗結果來限製解的變化範圍,使之逐次縮小。

發展70年代以後,地球動力學理論有較快的發展。例如史密斯(M.L.Smith)-瓦爾(J.Wahr)理論,以一定的地球模型為基礎,用連續介質力學的方法,以整個地球為對象,統一研究了地球章動、固體潮及地球內波。這一理論的系統性較好,結果也符合實際。隨著實測和計算技術的發展,數學、力學理論的不斷前進,反演問題的精度將日益提高。地球動力學在闡明地球結構的形成和演化上將起更大的作用。

參考書目

D.L.Turcotte and G.Schubert, Geodynamics-Applications of Continuum Physics to GeologicalProblems, John Wiley & Sons,New York,1982.

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