地球動力學(xué)專業(yè)介紹
地球動力學(xué)(geodynamics)研究地球大尺度運動或整體性運動的各種力學(xué)過程、力源和介質(zhì)的力學(xué)性質(zhì)的學(xué)科。固體地球物理學(xué)的分支。
簡史
1911年,洛夫(A.E.H.Love)發(fā)表了他的著作《地球動力學(xué)的若干問題》,最早使用了地球動力學(xué)這個詞。不過在19世紀(jì)下半葉,開爾文(Kelvin)就已研究過地球的整體剛度,認(rèn)為與鋼的剛度相近。達(dá)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(xué)家B.古登堡分析了地球內(nèi)部的作用力,推斷了地球內(nèi)部介質(zhì)的力學(xué)性質(zhì)。
20世紀(jì)60年代以來,板塊大地構(gòu)造學(xué)說的提出使地球動力學(xué)增添了許多新的內(nèi)容。有的學(xué)者從大地構(gòu)造學(xué)的角度出發(fā)研究了地殼的構(gòu)造運動及其力學(xué)機(jī)制。有的學(xué)者則從板塊大地構(gòu)造出發(fā),側(cè)重研究地幔對流、海底擴(kuò)張和大陸漂移。另外一些學(xué)者則致力于研究極移、固體潮和地球自由振蕩等整體性力學(xué)現(xiàn)象。甚至還有人把理論地震學(xué)等同于地球動力學(xué)。70年代,各國學(xué)者組織了地球動力學(xué)計劃,其主要內(nèi)容是驗證板塊大地構(gòu)造學(xué)說。
內(nèi)容
地球固體部分內(nèi)發(fā)生的力學(xué)現(xiàn)象多種多樣,形式復(fù)雜,內(nèi)容豐富。地球動力學(xué)的任務(wù)就是分析這些現(xiàn)象,并透過這些現(xiàn)象尋求其力學(xué)機(jī)理,掌握這些現(xiàn)象出現(xiàn)和變化的規(guī)律,預(yù)期它們今后的發(fā)展趨勢。為此,必須了解推動和支持這些現(xiàn)象的力源和地球介質(zhì)的力學(xué)特性。地球自身的引力當(dāng)然是推動構(gòu)造運動的長期作用力,日、月引潮力,地球轉(zhuǎn)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(fā)構(gòu)造運動的作用。地球內(nèi)部物質(zhì)的熱運動所產(chǎn)生的力以及它們的粘滯性亦屬必須考慮之列?!〉厍蚰P褪堑厍騽恿W(xué)的基礎(chǔ)之一。在當(dāng)代的地球動力學(xué)研究中,人們通常將地球看成是由地殼、地幔和地核3部分組成(見地球內(nèi)部的構(gòu)造和物理性質(zhì))。這3部分的相對大小、密度和它們的彈性系數(shù)、粘滯系數(shù)等力學(xué)參量尚無定值,各學(xué)者的采用值尚有差別,從而派生出許多模型,1066A、PREM就是當(dāng)前常用的兩個模型。
地球動力學(xué)的最終目標(biāo)就是了解地球整體及其所在系統(tǒng)(太陽系)的過去、現(xiàn)在和未來的行為,并利用這些認(rèn)識為人類生存提供可持續(xù)發(fā)展的物質(zhì)與環(huán)境基礎(chǔ)。
方法
由于地球動力學(xué)處理的問題,多數(shù)屬于已經(jīng)知道了某些力學(xué)后果,而要尋求它們的力學(xué)機(jī)理、力學(xué)參數(shù),以至調(diào)整或重建地球模型。它們是力學(xué)中的反演問題,因而解答不是唯一的。人們只能根據(jù)足夠多的實驗結(jié)果來限制解的變化范圍,使之逐次縮小。
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