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第25章 李四光创立地质力学

李四光,是我国杰出的地质学家、地质力学的创造者和新中国地质事业的开拓者与奠基人。

创立地质力学,是李四光对地球科学的最大贡献。近代地质学发展到20世纪初期,基本上形成了两大派:一派主张地壳运动以垂直运动为主,一直居正统地位;另一派主张以水平运动为主,垂直运动是派生的,当时属于新起之说。1926年,李四光发表了《地球表面形象变迁之主因》一文,提出了自己的见解,参加到国际上两大派别关于地壳运动问题的讨论行列。他在批判了一些正统学派某些观点的同时,对主张以水平运动为主的E.苏士、F.B.泰勒、A.L.魏格纳、J.约里等人的理论,给予了很高的评价。认为他们的理论是“革命性的理论”,提供了基本事实,“是不可忽视的宝贵财富”。

李四光首先假定地球形状为一理想的旋转椭球体,并暂时仅考虑其表面为很薄的一层。当这个椭球体围绕着南北的短轴旋转时,其扁度随着转速的增加而增加。在转速增加到一定量的时候,椭球体表面的物质,整体的被水平力推向赤道。按照力学计算,这个力是从两极至南、北纬45度不断加大,然后从这个位置向赤道逐渐减小,在赤道和两极均为零。也就是说在高纬度一般为张力,在低纬度则为挤压。沿着这个思路,就可以预见到在南、北半球连续伸展的大陆上,产生走向大致与赤道平行的长条山脉,乃是一个必然的结果。当大陆整体向赤道挤压前进时,在某些地方或地点,遇到了对称或不很对称的阻力时,出现扭动形迹,应是一种比较普通的现象。李四光在论述决定地壳运动方向的因素时,认为应该考虑的不是地球自转,而是地球自转速度变化问题,并提出地球自转速度变化的主要原因是地球内部的重力作用。他设想当地球内部较重的物质由浅部向深部集中时,地球的转速就由慢变快;随着自转的加快,地球内部较重的物质,又由深部向浅部移动,转速就由快变慢。也可以说,在地球自转速度加快的时候,已经包含着使它变慢的作用。

地壳是在运动中存在的,它有缓慢的长期运动,也有急促的剧烈运动。地球表面出现的各种构造形迹,乃是长期和多次急剧运动加在一起的综合现象。所有的构造形迹,都有自己发育的过程,都不是孤立存在的。李四光在这些思路的指引下,把应用力学引入到地质学中,用力学观点研究地壳构造和地壳运动规律,建立了构造型式和构造体系的概念和理论,从而创立了地质力学这门新兴的边缘学科。

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李四光认识到,地壳是在运动中存在的,它有缓慢的长期运动,也有急促的剧烈运动。地球表面出现的各种构造形迹,乃是长期和多次急剧运动加在一起的综合现象。在这些思路的指引下,李四光把应用力学引入到地质学中,用力学观点研究地壳构造和地壳运动规律,从而创立了地质力学这门新兴的边缘学科。可见,只有在正确的思路指引下进行分析,才能将别的学科引入到科学研究中来。