三、地壳运动的原因

（一）地壳运动的方式和方向

根据以上各种构造体系的介绍，说明地壳运动的方式和方向是有规律可寻的。地球上纬向构造带的存在，反映沿南北方向（经向）有一股反复作用力的存在；同时，山字型构造的弧顶，在北半球几乎全部朝南，而在南半球几乎全部朝北，也就是弧顶都指向赤道。这些规律表明地壳运动的一个主要趋向，是自两极向赤道方向（经向）推动的水平运动。

地球上经向构造体系的存在，以及某些山字型构造的弧顶朝西（如祁阳山字型、巴西山字型）的现象，表明地壳运动的另一个趋向，是由东向西（纬

向）的水平运动。

相邻大陆或大陆壳和大洋壳相对扭动，或者经向力和纬向力联合作用，便产生各种扭动构造体系。

总之，各种构造体系的展布规律，表明地壳运动的主要方式是水平运动。

（二）地壳运动力的来源

地质力学认为，地壳运动的起源不是地球自转，而是地球自转速度的变化。

地球围绕太阳公转，其线速度 108000km/h；同时，地球每天自转一周，赤道上任何一点的线速度为 1674km/h。如此高速旋转的球体，除两极外，任何一点都受到不同程度的离心力作用。如图 9-11，地球上任一点 A，在自转过程中产生离心力 F。F 值的大小随着旋转轴至任一点的距离（r）的大小而变化，即自两极（在极点 F 等于 0）向赤道离心力是逐渐增加的。F 又可以分解为两个分力，一个是垂直地面的垂直分力 f2，它和重力作用方向相反，并为重力所抵消；另一个是与地面相切的水平分力（切向分力）f1，正是这个分力使地壳表层产生由两极向赤道的水平运动。可以理解，也可以计算，这个水平分力在两极等于 0（因为在两极 F 等于 0），在赤道也等于 0（因为在赤道 F 不能分解），因此，水平分力 f1 在中纬度最大。这和在中纬度全球纬向构造最为发育的事实是相符合的。

事实证明，在漫长的地质年代里，地球的自转速度是有变化的。比方，现在珊瑚的生长线，每年为 360 条，而在中泥盆世时，某种珊瑚显示一年留

下 385—410 条生长线，说明当时一年有 385—410 天，地球自转速度比现在快多了。地球不是一个理想的刚体，当自转速度变快时，它的扁度就要变大。但是，地球究竟用怎样方式变扁呢？这不外有两种方式：一是地球作为一个整体，全体变扁，就像把一个苹果或柿子使劲压扁一样，这样两极受到挤压，赤道地方就要张裂，但地球表面构造现象并非这样。另一种方式是地球内部扁度变化很小甚至不变，有变化也很缓慢，但地球表层——地壳，在自转离心力的水平分力的作用下，使之受到从高纬度向低纬度方向的挤压，在中纬度挤压更强烈，产生一系列纬向构造带，及弧顶向赤道的山字型构造。

这种地球自转速度的变化，不仅对地壳产生影响，对水圈的影响更大。当自转速度变快时，海水即从两极向赤道集中，也就是在高纬度地区普遍发生海退，而在低纬度地区普遍发生海侵。当自转速度变慢，海水即从赤道向两极方向移动，也就是在低纬度地区发生海退，而在高纬度地区发生海侵。

以上所说是经向力的来源。当地球自转速度加快时，产生一个自西向东的纬向切向分力，同时还产生一个与纬向切向分力大小相等但方向相反即自东向西的惯性力；当地球自转速度变慢时，其切向分力和惯性力的方向正好相反。好像人们乘车一样，车速忽快忽慢便会发生前仰后合的现象，车速变

快，人们向后倾倒。地壳也是如此，地球从西向东自转加速，地球外壳粘附不牢的部分，就会自东向西滑动。例如，美洲大陆相对于欧非大陆向西移动，其间分裂形成大西洋；美洲大陆西缘遇到太平洋底的阻挡，挤压形成南北向的构造（科迪勒拉山脉-安第斯山脉）。由于地球自转速度变化所形成的纬向惯性力，在赤道最大，向两极方向减小，所以在赤道附近出现大型东西向分布的旋扭构造体系可能与此有关。

（三）地球自转速度为何变化——大陆车阀说

这里应当提一下“角动量守恒原理”，即地球的自转速度不管怎么变化，它必须符合这条普遍的自然规律。角动量守恒原理可表示为：ω I＝C，式中， ω为旋转物体自转角速度，这里指地球自转角速度；I 为旋转体对它的旋转轴的转动惯量；C 为常数。可见，ω与 I 成反比关系，即角速度随转动惯量增大而变小，随转动惯量减小而增大。转动惯量为物体内所有各质点的质量与它对旋转轴的转动半径平方的乘积之总和，即 I＝Σmr2。

在地球总质量不变的情况下，转动惯量的变化取决于半径 r，即 I 与地球内部物质的分配状态有关，当地球的质量向地球中心集中时，r 变小，I 就变小，ω就相应变大，因而地球自转速度变快，以保持角动量不变；反之，当地球内部物质向外扩散时，r 变大，I 就变大，ω必然减小，因而地球自转速度变慢。

上述道理可以用一个极普通的事实加以说明，譬如一个舞蹈演员两臂并拢高速旋转，只要把两臂张开，速度便会减慢。对于地球来说，在重力分异作用下地球内较重物质向地球深部集中，地球体积缩小，便导致地球的转动惯量减小，地球自转速度加快，并导致一次全球性的大规模的地壳运动，地壳表层在水平分力的作用下，形成各种构造；同时促进岩浆侵入或喷出活动，密度大的物质向上扩散，地球体积膨胀，再加上经向和纬向水平扭错运动以及与地球深层间的摩擦作用等，消耗了一部分能量，导致地球转动惯量增大，地球自转速度变慢。这个过程就像自动刹车一样，称为“大陆车阀”，因此，地质力学又叫“大陆车阀说”。随之，因重力作用，密度较大的物质又逐渐向地球内部集中，使地球质量又趋于集中，便又孕育着新的自转加速的因素，为下一次新的更复杂的运动过程创造了条件。

总之，地质力学认为地球自转速度的变化，是由地球内部矛盾决定的，地壳构造运动是控制地球自转速度的自动机制，地球自转速度变快，就包含着使之变慢的因素在内，反之亦然，二者是对立的统一，地壳就是在这种对立统一的矛盾斗争中，不断运动和发展。