地质缺陷主要理论学说及加固技术

2023-11-04 理论教育版权反馈

【摘要】：地球膨胀说最早是1620年提出的。引起地球膨胀的可能机制认为主要有热效应、地球内部物质的化学变化或相变、万有引力常数的缓慢减小。他们认为，大多数地表构造活动，包括板块构造理论不能解释一些构造活动现象，可用软流圈的涌动来解释。软流圈涌动的驱动机制是地球收缩引起的岩石圈塌陷。该学说认为地球自转变化是诸多地球动力因素中的一个主要的和基本的因素。也有人提出地幔对流只发生在软流圈内。

地壳是地球结构的最外层部分，地壳运动与人类生存环境息息相关，如地震、火山活动等自然灾害，经常给人类造成巨大的生命财产损失。为此，人类很早就对地壳运动进行研究并取得了大量成果，如提出收缩说、膨胀说、大陆漂移说、波动说、自转说和板块构造学等^[4]。

（1）地球收缩说。假定地球起初是一个灼热的天体，早期分异为一个铁质的核部和一个基本上是硅质的幔部。幔部从液态铁核处的基底开始向外凝固，通过传导而不是对流逐渐变冷。从地表到地心700km以下的范围内，从地球开始凝固以来还没有来得及发生任何显著的冷却或体积变化；在700～70km深度区间内，传导所引起的冷却正在发生，致使这一层收缩，并因围绕内核受到拉张而处于内部拉伸状态；在浅于70km的范围内，处于一种内部压缩状态，70km深处为应变面。收缩说认为全球的应力场是同样的，无应变面以上是压缩，无应变面以下是拉伸。

（2）地球膨胀说。地球膨胀说最早是1620年提出的。假定地球是由若干层组成的，最顶上一层代表地壳，其下相邻的一层代表膨胀层。造山效应就发源于这个膨胀层，所产生的应力又转而使地壳屈服。引起地球膨胀的可能机制认为主要有热效应、地球内部物质的化学变化或相变、万有引力常数的缓慢减小。

（3）地球脉动说。地球脉动说认为地球一段时期膨胀，另一段时期收缩，膨胀与收缩交替发生。在膨胀期，地壳受到引张作用，产生出大规模的隆起与拗陷，大型裂谷和岩浆喷发；在收缩期，地壳受到挤压作用，产生出褶皱山系，并伴有岩浆活动。

（4）涌流构造说。涌流构造是Meyerhoff等于1992年提出的。他们认为，大多数地表构造活动，包括板块构造理论不能解释一些构造活动现象，可用软流圈的涌动来解释。软流圈涌动的驱动机制是地球收缩引起的岩石圈塌陷。当冷却凝固的岩石圈块段塌陷到软流圈中时，部分岩浆按重力法则上涌，一直达到岩浆密度与周围岩石密度基本平衡的位置上，才会稳定下来。压力通过岩浆的涌动传递到各个方向，强烈的岩浆涌动对构造活动起决定作用。(www.chuimin.cn)

（5）地球自转说。该学说认为地球自转变化是诸多地球动力因素中的一个主要的和基本的因素。由于自转时其角速度不断变化，而地球各处力学性质不同以及各地块中低速层的有无、厚度、深度等的不同所造成的各地块与下部连接强度的差别，致使引起各地块对地球自转状态变化反应的不一致，造成各地块间相互作用，从而产生应力，驱动地壳运动。

（6）地幔对流说。地幔对流说认为地幔发生流动，从而驱动地壳移动。但不同的人有不同的看法，有人认为整个地幔都对流，对流的机理是重力，密度大的物质下沉，轻的物质上升。也有人提出地幔对流只发生在软流圈内。现在较多的人相信热对流，如热地柱说，认为在地幔下部放射性物质发生原子裂变，产生大量热能。这种热能使地幔中物质受热变轻，向上移动，形成一个柱状体即热地柱。当热地柱上升到岩石圈以下，分向侧面流动，在相对冷却后，又向下流动，形成地幔对流环，其原因是重力不稳定。

由于地球是一个极为复杂的巨大系统，上述任何一种学说也只是从某一测度上给出其运动规律，即使对于地球最外层的地壳，六种学说寻求其共同点，就是构造运动基本上贯穿其中。同时，构造运动与地壳的构造形态诸如褶皱、断层、裂隙、节理、软弱破碎带和泥化夹层等系列地质缺陷密切相关。

地质缺陷主要理论学说及加固技术

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