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仇勇海的博客

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1970年中南矿冶学院地球物理勘探专业毕业后留校任教,从事电法勘探的教学和科研工作。1984年获得国家自然科学基金的资助,该项目“电流场与金属矿晕”1989年获中国有色金属工业总公司科技进步三等奖。1997年晋升为教授。“铜电解液净化工业生产试验”1999年获国家有色金属工业局科技进步三等奖。2000年获得政府特殊津贴。著作:地电化学基础及应用,译著:自然电场法文集,均为中南工业大学出版社出版。

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岩石圈重力均衡假说  

2012-12-25 17:22:17|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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现今地球的圈层结构,根据物质固、液态的性质,自内向外可以划分为固态内地核,液态外地核,固态地幔,固、液态软流圈、固态岩石圈五层。

Airy地壳均衡假说认为,山脉是靠它的地壳有更多部分沉入地幔产生浮力来支撑的。因而,山脉处的地壳厚度要厚于海洋和平原,或者说山脉下有山根。

地球岩石圈重力均衡是基于流体静力平衡原理的一种假说,如图1所示。

岩石圈重力均衡假说 - 仇勇海 - 仇勇海的博客 

据阿基米德浮力原理和岩石圈、软流圈物质的密度数据,岩石圈漂浮在软流圈之上,10%左右的岩石圈物质漂浮在地球软流圈的浮力面之上,90%左右的岩石圈物质沉在地球软流圈的浮力面之下,力求达到岩石圈重力均衡状态。

软流圈浮力面的高程为“0”,假设浮力面之上的高度为10 km,则浮力面之下的高度达到90 km左右。

莫霍界面是地壳与上地幔盖层的分界界面。中国莫霍界面如图2所示。

岩石圈重力均衡假说 - 仇勇海 - 仇勇海的博客

 

中国青藏高原的海拔高程达到4 000—5 000 m以上。内蒙古高原、云贵高原的海拔多为1 000 —2 000 m。东部地区,包括东北平原、华北平原、长江中下游平原的海拔仅数十米。中国大兴安岭-太行山-武陵山以东,地壳是逐渐减薄的,从38 km向东减低,冲绳海沟为18 km,而贺兰山-龙门山以西,地壳厚度从50 km增加到70 km。

    中国地形西高东底的整体分布特征,符合岩石圈重力均衡假说模式。

夏威夷岛面积达到11 414平方公里,主峰高出水面4 169 m,其周围水深5 486 m,海洋底到峰顶的高差达到9 655 m,比喜马拉雅山脉的珠穆朗玛峰海拔高程8 844 m还高出811m。

中心式火山喷发在地壳表面了增加重量。在地球重力作用下发生正断层地震使得地质体下沉,显然物质增加的数量越大,物体下沉越深。

根据图1所示的岩石圈重力均衡模式,毫无疑义夏威夷岛是有“山根”的。夏威夷岛上发生的中心式火山喷发使得它不断“长大”,而发生正断层地震又使它不断往下沉,正是在这种上上下下的地质运动中,使得夏威夷岛逐步趋向岩石圈重力均衡状态发展。

在太平洋中的夏威夷海岭,除了夏威夷本岛的基拉韦厄火山(Kilauea)、冒纳罗亚火山(Mauna Loa)和毛伊岛(Maui) 上的哈里阿卡拉火山(Haleakala)以外,檀香山、考爱岛、瓦胡岛等等其他岛屿几乎不发生现代火山和地震活动,故称其为无震海岭。

东经90°海岭等等火山链通过千百万次火山喷发和千百万次正断层地震后达到了岩石圈重力均衡条件,成为无震海岭。

东欧平原与西伯利亚平原之间是乌拉尔山脉。在古代,乌拉尔山脉以西是古乌拉尔海洋。由于大西洋中脊扩张,在东欧板块向东俯冲至西伯利亚板块之下的早期形成了乌拉尔岛弧;随着大西洋中脊进一步扩张,乌拉尔岛弧发展为乌拉尔山脉。

在乌拉尔海洋闭合以后相当长的一段时间内与当今的喜马拉雅山脉一样时常发生中源地震。经过成千上万次地震以后,当乌拉尔山脉达到了地球岩石圈重力均衡条件,地震便停止了。因此,在现今乌拉尔山脉无大地震发生,人们可以把乌拉尔山脉称为“无震山脉”。


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