广东海洋大学 廖永岩 （电子信箱： rock6783@126.com ） 为了说明冰川的形成和消融为什么会造成地球的均衡调整，我们先来做一个木块浸水小实验。将一些不同形状、大小及比重的木块，放入一盆水中（见图 1 ）。因为木块的比重比水小，木块将浮在水中。根据阿基米德原理（浮力定理），由于水对浸入水中部分的木块产生的浮力与木块的重量相等，不管木块的体积大小（只要不大于盆的水体），不管木块的比重大小（只要小于水的比重），不管木块的形状，也不管木块位于盆中水的什么高度，只要没有外力作用，最后，木块都会因为浮力作用，而停留在水面上。我们将这时的盆内水面，叫做浮力面（见图 1 ， a, e ）。 图 1. 木块浸水平衡实验 . A ，大比重木块； B ，普通比重木块； C ，小比重木块； D ，木块； E ，加在上面的小木块； F ，加在下面的小木块 . 不管木块是什么形状和大小，比重较大时，木块浸入水中的部分较多，比重较小时，木块浸入水中的部分较少 ( 见图 1 ， a) 。 不管是什么形状、大小及比重的木块，若在水面下木块上增加一小块木块（浸入水中）（见图 1 ， f ），由于增加的浮力大于增加的重力，则整个木块要相对浮力面上升，后又在浮力面处重新形成平衡（见图 1 ， g ）；若我们在水面上木块上增加一小块木块 ( 见图 1 ， c) ，由于浮力不变，而重力增加，木块将要相对浮力面下降，后又在浮力面处重新形成平衡（见图 1 ， d ）。我们将这种浮力面两侧的浮力和重力改变后又重新形成平衡的现象，叫做浮力面平衡（见图 1 ）。 地球从外到内由地核、地幔和岩石圈构成 ( 见图 2) 。海洋岩石圈外是水和大气，大陆岩石圈外是大气。地幔部分可当成一种流体（见图 2 ， B ， C ， D ）。若把岩石圈看成是由很多个小块（岩石壳小块，将级成岩石圈的一部分称为岩石壳）组成，每个岩石壳小块都浮在比重较大的地幔流体上。不管岩石壳小块原来位于什么高度（距地心的距离），由于岩石壳小块的重力（包括岩石圈上的水和大气的重力）和地幔对浸入地幔中岩石壳部分产生的浮力相等，岩石壳小块和地幔最后会在上面的木块浸水实验中的浮力面处达到一种流体静力学平衡。我们将这个地幔和岩石壳形成的浮力面称作地幔浮力面（图 2 ， F ）。地幔浮力面是一个想象平面。因为，在实际的地球中，地幔外全部被岩石圈包围，是看不到这个地幔浮力面的。 假设不考虑月球及其它星球对地球的影响及自转因素的话，地球的地幔浮力面是一个圆球面。若考虑到地球的自转，过两极作一个切面，地球的地幔浮力面是以赤道为长轴，两极为短轴的椭圆。所以，地幔浮力面和大地水准面的形状相似，只是比大地水准面稍小，且位于地壳下方。 假设没有外力的影响，地幔处于流体静力学平衡状态。不管是大陆岩石壳或海洋岩石壳，岩石圈、水和大气的重量和地幔对其的浮力相等，都在地幔浮力面处保持平衡。根据上面的木块浮力实验可知：若在地幔浮力面下加一岩石壳（比地幔比重小）物质，整个岩石壳将上升；后又在地幔浮力面处重新形成平衡；若在地幔浮力面上加一岩石壳物质，岩石壳将下降，后又在地幔浮力面处重新形成平衡。我们将这种地幔浮力面两侧的浮力和重力改变后又重新形成平衡叫做地幔浮力面平衡。 图 2. 地球的内部结构 . A ，岩石圈； B ，软流圈； C ，部分上地幔； D ，下地幔； E ，地核； F ，地幔浮力面 . 根据地幔浮力面平衡原理，若某一处的岩石壳地幔浮力面下生出了多余的根，那它必须相对于地幔浮力面上升，也就是它必须长出相应的枝来。反过来，或某一岩石壳在地上长出了一定重量的多余 枝，由于它的重量增加，那它必须相对地幔浮力面下降，也就是说，它必须相应地长出根来。 从以上我们知道了冰川的形成和消融能造成地球均衡调整，那么，冰川形成为什么会有造海作用？什么叫做诱发地震？且听下回分解。 未完，待续。 下回预告 ： 地球科学原理之 12 诱发地震及冰川形成时的造海作用 （注： 本地球科学原理系列，是根据廖永岩著，海洋出版社（ 2007 年 5 月）出版的《地球科学原理》一书改编而来，转载者请署明出处，请不要用于商业用途 ）
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