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地球演化过程的规律及其混沌性

投稿时间:2016-12-13 09:03 投稿人:王京贵 【字号: 访问量:

太阳系在大约50亿年前诞生后,大约过了5亿年,地球开始形成。地球演化的过程很漫长、很复杂。地球内部层次越来越明显,首先由很热的火球,逐渐冷却,形成地壳,而且越来越厚。下面是地幔和地核。地壳长在地幔上。在地球自转条件下,地壳在地幔上面运动,产生地壳运动。在地球的吸引力和离心力作用下,形成垂直和水平的地壳运动、岩浆活动和火山活动。

1. 地球的演化过程及其特点

1.1 地球形成初期,由于星子的聚聚和碰撞,放射性元素铀、钍、钾的放射产生的热量使地球升温,呈熔融球体。以后慢慢冷却并分异,形成地壳、地幔和地核。

1.2 定动运动:就是稳定和活动循环往复的运动。从稳定到活动。循环往复,这是地球演化过程的规律。46亿年不变的规律。总的趋势,地壳运动的规模和强度越来越弱,频数越来越低。

1.3 螺旋式上升:地球的动定运动规律不是简单的往复活动。而是螺旋式上升。每次循环进入更高层次的定动运动,不仅有新的内容,还有新的方式。其定动运动更复杂。

1.4 长久的时间和岩浆活动、火山活动使一部分地壳发生变质作用。年代越老,变质程度越深。有甚者被岩浆吞没,很难恢复其原貌,使地质研究工作更加困难。

1.5 分异左右的结果是地球内部最重要的作用,它导致了地壳及大陆的形成,并导致大气和海洋的形成。 氢和氧结合成的水,原先潜藏于一些矿物中。当原始地球变热并部分熔融时,水释放出来并随熔岩运移到地表,大部分以蒸气状态逸散,其余部分在漫长的地质历史进程中逐渐充满大洋。

1.6 某种元素的集聚就形成人类可开采的矿产。取决于当地的地质条件和地壳运动性质。

1.7 由于剥蚀运动的产生,某些地质记录被消灭了。造成对地球演化过程的研究增加难度。

1.8 大气层成分越来越复杂,早期地球的大气圈成分与现代不同,正是由于紫外辐射的能量促使原始大气成分之间发生反应,

1.9 散热的结果,地球的温度越来越低。地壳(硅铝层)越来越厚。地壳运动的规模越来越小,频率越来越少。

1.10 地球旋转的结果,地球内部受压缩,铁镍核心越来越紧密。

1.11 生命的产生与发展。

1.12 地球演化过程的动力主要是地壳运动、岩浆活动(包括火山活动)、变质作用以及后来高等动物人类的活动,改造并作用于地球的演化。

1.13 地壳运动的根本动力是旋钮运动。因此,旋钮构造是地球的基本构造。在地球围绕太阳旋转时产生圆周运动,与旋钮运动的合力形成对称构造。

2. 地球演化发展过程的规律

2.1 由热变冷。地壳越来越厚。

2.2 其活动性,总的趋势,由激烈到缓和。

2.3 地球的演化发展,由简单到复杂。从以岩浆活动为主到形成各种地质作用为主。

2.4 周期性很强。每个周期由稳定到活动。激烈活动以后又进入新的周期。每个周期其活动性越来越弱。大规模灾难越来越少。灾难程度越来越低。

2.5 地壳运动由垂直运动为主变为以水平运动为主的发展变化。

2.6 矿产资源以内生矿床为主变为以沉积矿床为主的变化。尤其在太古代前后最为显著。矿床种类越来越多。

2.7 总的趋势,地表温度越来越低。适于有机类的出现和发展。

2.8 有机物越来越多,生命产生了、发展了,由海生到路生,由简单到复杂,由低级到高级,最后出现有智慧的生物----人类。

2.9 陆地面积越来越大。尤其白垩纪前后,变化较明显。

2.10 地壳运动形式由旋钮运动变为圆周运动。

2.11 海水含盐量越来越高。

2.12 地壳运动由旋钮运动转化为对称的圆周运动。北半球陆地增多,南半球海洋增多。印度—阿拉伯搬到由南半球迁移到北半球。在旋钮运动的影响下,产生对称破缺现象,形成大西洋。

2.13 岩浆活动从面式到线式,火山活动的喷发形式,从面式到线式最后是点式。

2.14 在北半球形成3个大的对称构造,南半球形成2个大的对称构造. 最大的对称构造在南半球,是南美—非洲对称构造。

3. 地球演化过程的混沌性

3.1 地球演化过程的混沌性对初值具有极端的敏感性,对初始条件的微小变化具有高度的敏感依赖性(蝴蝶效应)。

3.2 地球演化过程可用最大 Lyapunov 指数大于零表征。

3.3 地球演化过程混沌吸引子在相空间内整体上是有界的,但是在吸引子内相轨迹具有高度不稳定性,除了最大的 Lyapunov 指数大于零外,还具有有限值的拓扑熵和测度熵。混沌映射具有拓扑传递性。

3.4 地球演化过程的混沌吸引子的几何特性是具有分形和自相似嵌套结构;具有连续功率谱。

3.5 地球演化过程的混沌吸引子具有遍历性。

3.6 地球演化过程的混沌经常与分岔、分形和多种奇怪吸引子甚至排斥子等复杂动力现象共存。

3.7 具有内在随机性。混沌性尽管具有类似随机信号的性质,但它是确定性的运动,其运动的轨迹决定于初值和混沌映射参数。从确定性非线性系统的演化过程看,它们在混沌区的行为都表现出堆积不确定性。然而这种不确定性不是来源于外部环境的随机因素对系统运动的影响。

3.8 地球演化过程在不同的尺度下具有不同的分位数。

3.9 地球演化过程具有丰富的层次性和自相似性的组织结构。

3.10 地球演化过程打破了人们头脑中的思维模式,拓宽了科学研究的新领域。

3.11 地球演化过程使人们从总体上、全局上和演化上看事物一切可能的变化。

3.12 地球演化过程能揭示自然界的本身规律。

3.13 地球演化过程显示确定性与随机性、简单性与复杂性、有序与无序之间的辩证关系。

地球演化到10亿年前,其过程是稳定和活动的交替出现。稳定期地球太平,有机界大发展。活动期引起环境大破坏,部分适应环境变化的生物进化发展,进入更高层次。部分不适应环境变化的生物被淘汰灭绝。通过不断冷却,地壳越来越厚,稳定性越来越强。由稳定到活动的周期越来越短,活动强度越来越弱。使地球成为适宜人类发展的天地,生命的乐园。

东华理工大学 退休教师 王京贵。