作用於地球的自然力使地球的物質組成、內部構造和地表形態發生變化的作用。引起地質作用的自然力叫地質營力。地質作用可以是物理作用,或是化學作用,也可以是生物作用。它們既發生於地表,也發生於地球內部。有的強烈急促,如地震;有的微弱緩慢,如風化作用。正在地球上進行的地質作用絕大多數在地球的歷史時期也曾以類似的方式發生過。地球的現狀是地質作用長期改造的結果。

  產生地質作用的能 所有地質營力源於能。它們有的來自地球內部,稱為內能。主要有地內熱能、重力能、地球旋轉能、化學能和結晶能。有的來自地球之外,稱為外能。主要有太陽輻射熱、潮汐能和生物能等。

  地內熱能 一般認為,放射性和重力的熱轉換是地內熱能的主要來源。①放射性熱能。地球內部的放射性元素蛻變而產生的。②重力分異產生的熱能。在地心引力作用下,組成地球的物質按不同比重發生分異,重者下沉,輕者上升。物質總的位能釋放而轉化為熱能。③沖擊、壓縮產生的熱能。一種觀點認為,地球在由星際物質聚積而成的過程中,微星體以高速沖擊地球,巨大動能轉變為熱能。另一過程是比現今地球大得多的原始地球在本身重力作用下發生壓縮,體積逐漸收縮,產生壓縮熱。此外,地球內部物質發生化學變化,結晶時也會釋放熱,構造運動的機械能也可轉化為熱能。據計算,地內每年產生的總熱量與經地表每年散失的總熱量相抵後還有剩餘,這部分熱能是發生巖漿活動、變質作用等的主要能源。

  重力能 地心引力給予物體的位能。除地球內部由於重力分異產生熱能外,在地球表面,所有物體也都處於重力場作用之下。

  地球旋轉能 重力控制下的地球自轉產生的力給予地球表層物質的能。①離心力。大小隨緯度而異,兩極為零,赤道最大。地球表層離心力的水平力平行於過地表相應點沿經向的切線,並指向低緯度,其大小在兩極和赤道均為零,中緯度最大。②離極力。促成可變形旋轉體的慣量矩具有使自己取極大值的趨勢的力稱為離極力。離極力的方向指向赤道,促成表層物質向赤道運動。③科裡奧利力。轉動系統中產生的慣性力。它影響著地球表層物質沿緯向或經向的運動。

  太陽輻射熱 太陽不斷向地球輸送熱,到達地球的太陽輻射熱中40%被反射回宇宙空間,60%為大氣、大陸和海洋吸收。太陽輻射熱是大氣圈、水圈和生物圈賴以活動、發育並相互進行物質和能量交換的主要能源,由此產生瞭一系列的外營力,如風、流水、冰川、波浪等。

  潮汐能 由於月、日對自轉著的地球各個點的引力不斷變化而產生的。在潮汐力作用下,地球海水發生定時漲落,叫潮汐。潮汐具有機械能,是海洋中地質營力之一。

  生物能 源於太陽輻射能,由於生命活動經過能量轉換而產生。動物的活動,植物的生長,特別是人類大規模改造自然的活動,都是特殊形式的能。

  此外,地球表面還有來自外層空間的宇宙射線、隕石沖擊能,以及地表物質發生化學反應和結晶釋放的熱。

  地質作用的分類 根據產生地質作用的能源及作用發生的部位,地質作用分為內力地質作用和外力地質作用兩大類。

  內力地質作用是由地球內部能產生的地質作用,主要在地下深處進行,有些可波及地表。內力地質作用使巖石圈或發生變形、變位,或發生變質,或發生物質重熔以至形成新巖石。外力地質作用主要由地球外部能產生,在地表或地表附近進行的地質作用。外力地質作用幾乎均有重力能參與,外力地質作用使地表形態和地殼的巖石組成發生變化。根據地質營力,內力地質作用分為構造運動、地震作用、巖漿作用和變質作用。外力地質作用分為河流的地質作用、地下水的地質作用、冰川的地質作用、湖泊和沼澤的地質作用、風的地質作用和海洋的地質作用等。外力地質作用還可按其發生的序列分為風化作用、斜坡重力作用、剝蝕作用、搬運作用、沉積作用和硬結成巖作用。

  構造運動 巖石圈物質的機械運動。構造運動有垂直(升降)運動和水平運動兩種表現。它們都能使巖石變位、變形、形成各種地質構造形跡,塑造巖石圈的構造,並奠定地表形態發育的基礎。構造運動還可引起海陸變遷。

  地震 巖石中蓄積的應變能以彈性波形式突然釋放而引起的地球內部的快速顫動。地震發源於地下深處,傳播而波及地表。地震是地內物質運動的表現之一。絕大多數地震是構造運動使巖石斷裂而引起的。

  巖漿作用 巖漿從形成、運動直到冷凝成巖石的整個過程。巖漿是地下巖石的高溫(800~1200℃)熔融體。它發源於地幔頂部或地殼深部,但地內並不存在連續的液態巖漿層。實驗證明巖石的熔點隨壓力增大而升高,水分的參加而降低。不相連的巖漿房是由於該處固態巖石的溫度、壓力的平衡受到擾動,巖石的熔點降低,全部或部分熔融而成的。巖漿形成後循軟弱帶從深部向淺部運動,在運動過程中,隨著溫度、壓力降低,它本身要發生變化,並與圍巖相互作用。巖漿冷凝成的巖石叫巖漿巖,是構成巖石圈的主要巖石。

  變質作用 既成巖石在風化帶之下,受溫度、壓力和流體物質的影響,在固態下轉變成新的巖石的作用。巖石變質後,原有的結構構造、礦物成分都有不同程度的變化。變質很強時,原巖的特征可完全改變。

  風化作用 在地表環境中,由於大氣溫度的變化,水分、氧、二氧化碳和生物的作用,礦物與巖石在原地分解、碎裂的作用。風化作用形成覆蓋地表的風化殼和土壤。

  斜坡重力作用 斜坡上的土或巖石的塊體,在重力作用下順坡向低處移動的地質作用。重力是主要營力,斜坡是基本條件,暴雨、地震等往往起誘發作用。塊體物質的運動可以是崩落、滑移、流動和蠕動。前三者較快,後者較慢。

  剝蝕作用 河流、地下水、風、冰川等在運動中對地表巖石和地形的破壞和改造的總稱。

  搬運作用 地質營力將風化、剝蝕作用形成的物質,從原地搬往他處的過程。

  沉積作用 各種被外營力搬運的物質,或因營力動能減小,或因介質的物化條件發生變化而堆積、沉淀的過程。

  硬結成巖作用 松散沉積物轉變為堅硬巖石的過程。松散沉積物可以是在上覆沉積物的重荷壓力作用下減少孔隙,排除水分,碎屑顆粒間的聯系力增強而固結變硬;也可以是碎屑間的孔隙中的充填物質將顆粒粘結成堅硬巖石;或者在壓力、溫度的影響下,沉積物部分溶解和再結晶而變成巖石。

  內、外力地質作用互有聯系,但發展趨勢相反。內力作用使地球內部和地殼的組成和構造復雜化,造成地表高低起伏;外力作用改變地殼的原有組成和構造,削高填低,夷平地表的起伏,向單一化發展。一般說來,內力地質作用控制著外力地質作用的過程和發展。如地殼升降會引起海平面和氣候發生變化,從而增強或減弱外力剝蝕作用,並控制沉積作用。

  

參考書目

徐成彥、趙不億著:《普通地質學》,地質出版社,北京,1988。

 R.F.Flint et al.,Physical Geology,John Wiley &Sons,Inc.,New York,1977.