地球科学
对地球科学研究理论的全新思考
投稿人:社科创新人 投稿时间:2026-06-27 22:09 访问量:

一、理论研究的起点:猜测与验证

任何理论研究,尤其是地球科学理论研究,都必须首先建立在猜测的基础之上——因为人类无法解剖地球,但可以参照其他类地行星进行类比。猜测要成为真理,必须与客观现象相联系,能够准确解释事物现象间的内在联系,并预测事物现象的发生与发展过程。换言之,只有经过实践检验,猜测才能升华为真理。

以赖柏林先生的“海洋从陆域分次退出”理论为例,该理论在解释陆相与海相沉积现象上似乎合理,但它无法解释地球海平面不断上升的事实——海洋并非在退出陆域,而是在不断侵蚀陆域。地球海平面上升由三个因素造成:一是冰川融化产生的雪水;二是陆域地质剥蚀物被搬运入海;三是海底火山喷发物的注入。

二、地球科学研究的困境:认识误区

当前,人类对地球科学的理论研究仍处于“黑暗期”。这一困境源于人类对地球认识的误区——人们往往静止地看待地球,将其视为一个从一而终的演化过程进行分析。然而,地球实际上是一个“生命体”,它依靠冷暖期年轮进化演变,太阳辐射热能与地球上的水体转移运动是其年轮演变的动力源。

地球上水体在太阳辐射热能作用下,以固、液、汽三态在地表(地面及其上空)之间持续转移,使地表形态发生不同变化。这一动态过程才是理解地球演化的关键。

三、冷暖期循环:地球演化的核心机制

(一)暖化期→冷化期

当地球在太阳辐射热能影响下暖化到一定阈值后,大量水体以汽态方式转移至空中,形成包裹地球的浓厚云层。云层遮蔽太阳辐射热能,使地球进入冷化期。

在冷化期,空中的汽态水体以冰雪固态方式向地面转移。受海拔高低及陆海温差效应影响,水体向地面转移的时间和数量依次为:

地表陆域高地

地表陆域低洼地

地表浅海区

地表深海区

随着冰川水体重量的不断加入,陆域地表增重;而海洋板块因水体蒸发导致重量减轻。这一过程引发地球板块升降运动:陆域重板块下沉,带动相邻海洋轻板块上升,直至整个地表被冰川完全覆盖。在此过程中,地表发生沧海桑田的变化——陆域高地变成新的低洼地或深海区,低洼地或深海区变成新的陆域高地区。这正是现存陆域区多海相地层、海洋中存在陆相地层的根本原因。

与此同时,地表形成许多板块分区,典型表现为海洋中的海沟和陆域上的地槽——它们是地表板块的分界线。陆域上的地槽因地质剥蚀物填充,深度不及海沟(如河西走廊);有些地槽甚至被完全掩埋(如塔里木盆地凹陷区、成都平原凹陷区)。

(二)冷化期→暖化期

当地球表面大量水体以固态形式覆盖时,地表开始接收太阳辐射热能,进入暖化期。

在暖化期,地表冰川水体以液态方式向地势低洼处转移,由此开启陆域与海洋的划分。受太阳辐射热能大小和地表冰川覆盖数量影响,冰川水体转移的速度快慢依次为:

地表地势较高区及低纬度地带

中纬度地带

高纬度地带

高海拔山区

受此影响,荒漠区多出现在海拔较高或低纬度地带内(如中国新疆沙漠、非洲撒哈拉沙漠)。这是因为海拔较高地区处于地球地势的“半山腰”,其上覆盖的冰川水体较少且容易流失,因而易成为干旱荒漠区。高海拔山区因大气环流影响,冰川得以保留较长时间;两极地区因太阳辐射热能较低,冰川也大量保留。这些冰川直到地球暖化到一定值后才会完全融化。

值得注意的是,在地表高寒地带、深海区和深湖区,还保留了大量冰川体物质(即可燃冰),它们均是在地球冷化期内生成的。

四、冷暖期的地貌塑造作用

(一)冷化期:板块升降与造山运动

板块升降运动:形成海沟或地槽,产生断块山和侵入岩岩体地貌。

冰川造山运动:产生褶皱山和沉积岩岩体地貌。

(二)暖化期:冰川消融与剥蚀搬运

冰川融化转移:形成冰碛物、溶洞、玄武岩岩体地貌,以及陆域与海洋的划分。

地质剥蚀搬运:形成地质剥蚀物土壤层(戈壁、沙漠、黄土、粘土、淤泥)地貌,以及生物圈现象。

(三)地热流体的活动规律

冷化期:冰川包裹地球,对地层产生压缩作用,地热流体无法溢出地表,只能在地层内形成侵入岩。

暖化期:冰川融化流向低洼地,地层束缚力减弱。在板块交界处的薄弱地带,地热流体溢出地表,形成玄武岩岩体及地震现象。因此,地表玄武岩分布呈现出从陆域到海洋的年龄递减趋势,火山活动集中于大水体的包围之中(如冰岛火山、夏威夷火山、印尼火山区等)。

此外,暖化期因地热流体溢出,地表板块升降运动起伏不大;冷化期因地热流体无法溢出,板块升降运动起伏剧烈。

五、与其他类地行星的比较

“地球膨裂说”无法解释其他类地行星上无板块构造的现象。地球与其他类地行星应具有普遍联系性。其他行星上呈环状分布的陨石坑表明,其地貌形状主要受外力作用(陨石撞击)影响,而非星体内部放射性物质衰变所致。

笔者认为,地球上的板块构造和山体结构均由地球上巨量水体的转移运动这一外力作用造就。水体是轻物质体(气体等细微物质)的化合物,只有在特定的温度和压力条件下才能存在。宇航探测发现,类地行星上均有一定数量的水体物质存在:金星存在于地壳中,火星有冰冠,月球和水星的永久阴影区陨石坑中有冰物质体。而地球上以固、液、汽三态存在的大量水体,则得益于地球较大的质量体以及与太阳适中的距离所提供的适宜温度条件。

以上为笔者对地球科学理论的全新思考,旨在突破传统认识的局限,为地球演化研究提供新的视角。