16日下午-地球被撞击后为什么能自我修复

1、地球被撞击后为什么能“自我修复”？认识“地球正常密度假说”中国测量与地球物理中国测绘地理信息学会大地测量与导航专业（长沙）2015学术年会2012年科学杂志刊登，提出了“忒”（Theia ）与地球碰撞形成月球的假说，2014年科学杂志刊登，给出了支持这一假说的。实际上，关于月球自地球而生的观点自19世纪起就出现了，著名的G.H.Darwin爵士（Sir Ge就是这一观点的提出者，他给出的可见，那就是太平洋。e Howard）在地球上人人人们不禁要问，为什么火星般大小（约地球质量1/10）的“忒”的巨大撞击，地球没有“分崩离析”而是进行了“自我修复”呢？又是什么力量完成的这种“自我修复”呢？就是

2、：地球自身的重力地球正常密度理论。“地球正常密度理论”研究地球的形状和密度，是地球重力学的两项基本任务。在地球重力学中，关于地球形状的理论与方法已得到充分发展，而关于地球密度的理论与方法则显得比较薄弱。经典的司托克斯理论与基理论都是以回避地球密度分布为数学前提来研究地球形状的。随着空间大地测量技术的迅速发展和地球形状学理论的不断完善，地球形状不应该是地球重力学不变的，而关于地球整体密度分布方式的板块运动、地幔物质、海底扩张等新问题的不断出现，也要求地球重力学的研究重点从地球形状转移到地球密度上来。椭球的引力问题比较复杂，用了几个球体的比例方法，仅仅只求出了匀质椭球上赤道与极点的引力比例。后来，

3、经过麦林、雅可比、日、J.Ivory及M.Chasles等人的研究，才完备解决了匀质旋转椭球的引力问题。然而，地球并不是匀质的，但大体上是分层的。所以，研究“分层旋转椭球”的引力问题，在地球重力学中有重要意义。bbn ia e n, ea,b, M ,“深度参数”和“密度参数”：“参数椭球”概念an na nb0 n 1bn13M( ) 04a 2bi0een3参数椭球是分层相似的双参数椭球：界面深度参数和密度参数（内密度参数或外密度参数）。P 2 2 a 4 cos 2 B Q2b4 sin 2 Bg g B, n,a 2 cos 2 B b2 sin 2 Be参数椭球表面重力的封闭公式 (

4、r)最早用于研究地球密度的地球重力学理论，是法国的克莱劳于1743年勒让德（1793）和的平衡形状理论。（1825）根据这个理论得到了地球的密度定律。此后，文（1884）、维歇特（1897）、（1954）、F.Birch（1964）、（1975），也分别得到了类似的密度定律。但是，以上密度定律得到都是地球的径向密度分布：而没有得到纬向密度分布： (B) (r)从地球密度的“径向分布”到“纬向分布” ()r0“纬向密度”概念r0 e (B) ir1地幔纬向正常密度函数 e (B) 4.650852 cosB 4.666229 sinB2222 a 2 v赤ei 2 cos sin ( , r)

5、( ,0) ( , r ) ( , r)d 2 cos sin ( , r ) ( ,0)d2GE 0赤1赤赤0赤1赤0赤2 v极pi 1 cos sin( , r) ( ,0) ( , r ) ( , r)d 2 cos sin( , r ) ( ,0)d 2GE 0极1极极0极1极0极1 (B) 2 cos2 B 2 sin2 BeEP既满足准等位条件又符合平均椭球核幔模型 i i e (B)n 0.544872,i 9.968内匀外纬地幔的正常密度是按“地幔纬向正常密度函数”规则分布的；如果地幔的密度是正常分布的，其 物质分布状态在水平方向就是稳定的；而如果地 幔的密度是异常分布的，其物

6、质分布状态在水平 方向就是不稳定的，与“地幔纬向正常密度函数”不符的“地幔密度异常”就会引起“水平重力”。 “水平重力”总是把地幔物质从“密度异常高”的地区推向“密度异常低”的地区，最终达到地幔密度的正常分布。地球正常密度假说岩石圈板块的水平运动与垂直运动是一种辨证关系。一方面，“水平重力”驱动岩石圈沿水平方向由“密度异常高”的地区向“密度异常低”的地区运动。另一方面，因“水平重力”驱动软流圈物质沿水平方向运动而使得岩石圈沿垂直方向发生运动；“密度异常高”地区的岩石圈会因为软流圈物质的流出而下沉造成盆地沉陷，“密度异常低”地区的岩石圈会因为软流圈物质的流入而上升造成山脉。板块运动的重力学机制山

7、脉盆地沉陷先生在探讨地槽沉降运动的起因时：不得，那个槽子的物质哪里去了？如果否定槽子的物质向侧面迁移，以致在它的侧面形成隆起地带，就无法答复上面问题。.克鲁泡特金等在探讨岛弧和海沟区的重力异常时：这种变化可能与壳下基底中物质水平方向上的流出与流入有关，或者至少可能与基底的致密情况有关。长期的垂直运动是由于深部物质的水平运动而产生。在岛弧和深海沟共轭体系的成因时：海沟区地壳下面有部分物质被抽出，加添到岛弧区地壳下面，这种过程使得岛弧隆起和海沟相应下降。研究盆地和山脉的成因时：盆地区上地幔相对、山脉区上地幔相对沉降，盆地区被抬升和加热的下地壳物质向山脉下地壳方向蠕动。从盆充到山根部位，迫使山脉地壳

8、抽出的物质填，而盆地沉降，两者同步进行，形成盆山运动。地质学家已经深部物质侧向迁移的必要性：地壳物质的垂直运动是由于地幔物质的水平运动造成的。山脉和盆地（或岛弧和海沟）是共轭诞生的，山脉的隆起是由于盆地的沉降引起的。山脉隆起的成因是由于该地区地幔物质的流进造成的，而盆地沉降的成因是由于该地区地幔物质的流出造成的。盆地与山脉的演化过程是一种此消彼长的互动关系，称为“盆山耦合关系”。尽管地质学家没有这种物质运动的驱动力，但是，地质实践要求存在这种物质运动形式，就为进一步的探索了方向。值得注意的是，按照“地球正常密度假说”和“板块运动重力机制”从理论上“盆山辨证关系”与地质学家根据地质事实总结提出的

9、“盆山耦合关系”不谋而合，这说明理论假设和实践检验达到了异曲同工。也许会有这种担心：重力或自引力的效应肯定是有的，但这种效应是否太小，以克服板块运动的摩擦力或阻力。曾与（J.Wheeler）合写名著引力的加利福尼亚理工学院物理学教授索恩（KipS.Thorne）的观点应该能够打消这种顾虑，他写道：“即使认为在所有力中最强的核力也顶不住引力的挤压”。实际上，只要质量足够大，自引力是一种不可阻挡的力量，且不说“小小的”板块运动阻力，它甚至能够克服“所有力中最强的核力”而打破原子核，把一颗冷恒星“挤压”成一颗半径只有十几公里、密度为每立方厘米上亿吨的“中子星”。 (r)有些地质学家认为，山脉褶皱是由

10、于地壳的水平运动挤压所产生的，构造运动的动力是水平力。但另一些地质学家认为，山脉隆起是由于地壳的垂直运动所产生的，构造运动的动力是垂直力。在海洋里，构造运动的主要特征是海底扩张，因此可认为海洋构造运动的主要动力是水平力。在大陆上，构造运动的主要特征是山脉的隆起和盆地的沉陷，因此可认为大陆构造运动的主要动力是垂直力。迄今为止，还没有一种动力理论能够同时解释海洋和大陆不同类型的构造运动。构造运动垂直动力与水平动力的 (r)建立板块运动模型，最早是由Lchon于1968年提出来的，所建立的板块运动模型为LP68。此后，随着观测资料的积累和研究工作的深入，Chase于1972年和1978年建立了板块运

11、动模型CH72和P071， Minster和Jordon于1974年和1978年建立了板块运动模型RM1和RM2，DeMets和 Gordon于1990年和1994年建立了板块运动模型NUVEL-1和NUVEL-1A。板块运动模型与动力模型的对立与目前，关于“板块运动模型”的研究已经取得丰硕成果。然而，与之形成鲜明对照的是，关于“板块动力模型”的研究却还没有取得实质性的进展。板块运动最有可能的动力是地幔对流，这一点已为大多数地球科学家所共识。但由于地幔物质的成因至今尚未查明，所以板块构造学说研究仍处于“板块运动模型”阶段，而没有进入“板块动力模型”阶段。如果说“大碰撞”真的发生了，那么地球的演

12、化史就必须要改写。因为，“大碰撞”是45亿年前发生的，而联合古陆（Pangaea）的裂解是约2亿年前的事，大陆漂移与板块运动已经研究得很充分了，而“大碰撞”发生到Pangaea裂解这一段43亿年漫长的“自我修复”过程的研究则必须重新开始。对于后面这2亿年，有理由相信，地球的“自我修复”或“物质调整”主要是在地幔（含地壳）中进行的，按照“地球正常密度假说”的观点，地幔的“物质调整”是由与“地幔正常密度 ”不符的“地幔密度异常”驱动的，采用地球重力资料可以计算出不同深度的“地幔密度异常”，以深度为300km的“地幔密度异常”为代表，绘制出“地幔物质调整模型图”。软流圈板块概念如果地幔密度异常真是驱

13、动地幔物质的成因，那么就有可能在“地球正常密度理论”的框架下建立全球的地幔密度异常驱动模式。如果驱动地幔物质的动力是地幔密度异常的话，那么软流圈中就有可能存在着动力特性不同的区域，区域的边界可以按照地幔密度异常的正、负值域来进行划分。不妨把这种按照动力特性划分的软流圈区域称为“软流圈板块”，“软流圈板块”的特性应该有两种，地幔密度正异常代表物质多余、区域内的物质要向区域外移动、可称为 “张力板块”，地幔密度负异常代表物质亏损、区域外的物质要向区域内移动、可称为“引力板块”。从“大碰撞”发生后开始、再到Pangaea裂解，地幔物质一直调整至今，而软流圈物质的水平运动，又使搭载其上的岩石圈板块发生运动。也就是说，地球自“大碰撞”后的“自我修复”一直没有停止，并以板块运动的方式呈现在人们面前；就像宇宙背景微波辐射是“大”的遗迹一样，板块运动应该是“大碰撞”的遗迹。按照“地球正常密度假说”的观点，只有地幔密度满足“地幔正常密度函数”而达到规则分布时，地球的 “自我修复”才会结束，板块运动也才会停止。实际上，“大碰撞”后地球的“自我修复”是“地球正常密度假说”最好的验证，而“地球正常密度假说”同时也是“大