书城科普宇宙大探秘
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第19章 地球——人类的家园(3)

海水是水圈的主体。原始的海水是较少的,而且水质也与现在大不相同。海水又苦又咸,它的咸味主要来自氯化钠,苦味主要来自氯化镁。海水由淡变咸主要有两方面的原因:一是海底火山喷发时把大量盐分直接带给海水;二是同陆地的河水注入有关,这是海水变成的主要原因。海水的唯一散失是蒸发,而蒸发出去的水总是纯净的淡水。这样,海洋中的盐分越聚越多,便逐渐变成了今天的状态含盐量高达35%了。

人类活动对水圈的影响

人类大规模的活动对水圈中水的运动过程地质学家发现,铺盖在原始地壳上的岩层,是一部地球几十亿年演变发展留下的”石头大书“,地质学上叫做地层。

翻开这部大书,地质学家找到了许多隐埋其中的特别文字和图画——化石。在大书的前几页上,是人类祖先古猿的化石;再翻下去,又发现了许多爬行类动物和两栖类动物及鱼类的化石;最后几页,找到了一些藻类和原始细菌的残骸。

地层包括各个不同地质年代所形成的沉积岩、变质岩和岩浆岩。地层形成的历史有先有后,一般先形成地层在下,后形成地层在上,越靠近地层上部的岩层形成年代越短。在地层的形成过程中,生物也不停地从低级阶段向高级阶段进化发展。

当某一时期的生物死亡后,就被掩埋在土壤之中,经过地质历史的变迁,它们以化石的形式保留在原来的地层中。于是,不同时期的地层便有不同的化石相对应,这样,地质学家就可根据化石的种类、形态来判断地层的新老关系,区分出各种不同地质年代的地层结构。

比方说,在今天的大海里生存着许多海生动物,每种海生动物对生活环境(如温度、光照、水深等)都有不同的要求。如果我们今天在远离海洋的太行山某一地层中发现了与现代类同的海生动物的化石及海洋沉积物,那么可以肯定,在那久远的过去,这里必然是一片汪洋大海,并可由此推断出当时海洋的一些大致情况。

据科学家用放射性同位素测定,世界上最古老的地层已有40~45亿年历史。地层从最古老的地质年代开始,层层叠叠地到达地表。不论在陆地还是水中,地层中的堆积物的性质和组织结构都不尽相同,它代表着不同地质年代的自然地理状态。因此,地层是记录地球发展状况的历史书。地质学家通过地质年代表把它记录下来。这个地质年代表,由国际地质学会于1881年正式通过,以后又经过不断修订补充,一直沿用到现在。

有一定的影响。大规模的砍伐森林、大面积的荒山植林、大流域的调水、大面积的排干沼泽、大量抽用地下水等,都会促使水的运动和交换过程发生相应变化,从而影响地球上水分循环的过程和水量平衡的组成。人类的经济繁荣和生产发展也都依赖和影响着水。如水力发电、灌溉、航运、渔业、工业和城市的发展,无不与水息息相关。地质学家发现,铺盖在原始地壳上的岩层,是一部地球几十亿年演变发展留下的”石头大书“,地质学上叫做地层。

翻开这部大书,地质学家找到了许多隐埋其中的特别文字和图画——化石。在大书的前几页上,是人类祖先古猿的化石;再翻下去,又发现了许多爬行类动物和两栖类动物及鱼类的化石;最后几页,找到了一些藻类和原始细菌的残骸。

地层包括各个不同地质年代所形成的沉积岩、变质岩和岩浆岩。地层形成的历史有先有后,一般先形成地层在下,后形成地层在上,越靠近地层上部的岩层形成年代越短。在地层的形成过程中,生物也不停地从低级阶段向高级阶段进化发展。

当某一时期的生物死亡后,就被掩埋在土壤之中,经过地质历史的变迁,它们以化石的形式保留在原来的地层中。于是,不同时期的地层便有不同的化石相对应,这样,地质学家就可根据化石的种类、形态来判断地层的新老关系,区分出各种不同地质年代的地层结构。

比方说,在今天的大海里生存着许多海生动物,每种海生动物对生活环境(如温度、光照、水深等)都有不同的要求。如果我们今天在远离海洋的太行山某一地层中发现了与现代类同的海生动物的化石及海洋沉积物,那么可以肯定,在那久远的过去,这里必然是一片汪洋大海,并可由此推断出当时海洋的一些大致情况。

据科学家用放射性同位素测定,世界上最古老的地层已有40~45亿年历史。地层从最古老的地质年代开始,层层叠叠地到达地表。不论在陆地还是水中,地层中的堆积物的性质和组织结构都不尽相同,它代表着不同地质年代的自然地理状态。因此,地层是记录地球发展状况的历史书。地质学家通过地质年代表把它记录下来。这个地质年代表,由国际地质学会于1881年正式通过,以后又经过不断修订补充,一直沿用到现在。

地球是由外部圈层和内部圈层两大部分构成的。外部圈层包括大气圈、水圈和生物圈;内部圈层包括地壳、地幔和地核三部分。地壳是内部圈层的最外层,由风化的土层和坚硬的岩石组成,所以地壳也可称为岩石圈。地壳只占地球体积的0.5%。如果把地幔、地核比作蛋清和蛋黄,那地壳就像蛋壳。

地壳的厚度在地球各地是不同的。有的地方较厚,如中国青藏高原厚度可达60~80千米;有的地方较薄,如大西洋海盆厚度仅有5~6千米,太平洋海盆厚约8千米。海陆地壳的平均厚度约为33千米,仅占地球半径的二百分之一。

地壳虽然很薄,但它上下层的物质结构并不相同。地壳的上部主要由密度较小、比重较轻的花岗岩组成。它的主要成分是硅、铝元素,因此,这一层又称为”硅铝层“。地壳的下部主要由密度较大、比重较重的玄武岩组成。它的主要成分是镁、铁、硅元素,所以这一层又称”硅镁层“。

在大洋底部,由于地壳已经很薄,一般只有硅铝层而没有硅镁层。此外,在地壳的最上层,还有一些厚度不大的沉积岩、沉积变质岩和风化土,它们构成地壳的表皮。

地壳并不是静止不动和永久不变的。在漫长的地球历史中,沧海桑田的巨变时有发生。大陆漂移、板块运动、火山爆发、地震等等都是地壳运动的表现形式。地壳还受到大气圈、水圈和生物圈的影响和侵蚀,形成各种不同形态和特征的地壳表面。

地质年代的概念

地质年代的划分是研究地球演化、了解各处地层所经历的时间和变化的前提。

地质年代就是指地球上各种地质事件发生的时代。它包含两方面含义:其一是指各地质事件发生的先后顺序,称为相对地质年代;其二是指各地质事件发生的距今年龄,由于主要是运用同位素技术,称为同位素地质年龄(绝对地质年代)。这两方面结合,才构成对地质事件及地球、地壳演变时代的完整认识,地质年代表正是在此基础上建立起来的。

地质年代可分为相对年代和绝对年龄(或同位素年龄)两种。相对地质年代是指岩石和地层之间的相对新老关系和它们的时代顺序。地质学家和古生物学家根据地层自然形成的先后顺序,将地层分为5代12纪。

地球的历史按等级划分为:宙、代、纪、世、期、亚期等六个地质年代单位。地质年代共分五个代:太古代、元古代、古生代、中生代、新生代。其中,古生代共分六个纪:寒武纪,奥陶纪,志留纪,泥盆纪,石炭纪,二叠纪。中生代分为三个纪:三叠纪、侏罗纪、白垩纪。新生代分为三个纪,分别是古近纪、新近纪、第四纪。

地层阶段的划分

地质学家把地层分为六个阶段:即远太古代、太古代、元古代、古生代、中生代和新生代。其中远太古代、太古代和元古代为地球的发展初期阶段,距今时间最远,经历时间也最长,当时的生物仅处于发生和孕育时期。进入古生代时,海洋里的生物已经相当多了,无论是植物还是动物都开始由低级向高级阶段进化。到了中生代和新生代,像恐龙、始祖鸟、鱼龙、古象等大型动物相继出现,地球生物界出现了空前的繁荣。

地层时代的划分

为了深入揭示各地质年代中地层和生物界的特征,地质学家又在”代“的下面划分出许多次一级的地质时代。如古生代自老到新可分为六个纪:寒武纪、奥陶纪、志留纪、泥盆纪、石炭纪和二叠纪。中生代分为:三叠纪、侏罗纪和白垩纪。新生代分为:第三纪和第四纪。

“纪”的命名

“纪”的名称听起来很古怪,但都各有各的来历。例如,在英国的威尔士地区,古时候曾居住过两个名叫“奥陶”和“志留”的民族,于是地质学家便把在这儿发现的两套标准地层称为“奥陶纪”和“志留纪”地层。又如,在德国和瑞士交界处的侏罗山里发现了另一种标准地层,就取名为“侏罗纪”地层。而“石炭纪”和“白垩纪”,则表明地层中含有丰富的煤层和白垩土,等等。

地质学表示时序的方法

地质学表示时序的方法有两种。一种为相对地质年代,即利用地层层序律、生物层序律以及切割律等来确定各种地质事件发生的先后顺序;另一种为同位素地质年龄,即利用岩石中某些放射性元素的蜕变规律,以年为单位来测算岩石形成的年龄,也称绝对地质年代。

相对年代:相对年代即把各个地质历史时期形成的岩石以及包含在岩石中的生物组合,按先后顺序确定下来,展示出岩石的新老关系。因此,相对年代只能说明各地质事件发生的早晚,而没有绝对的数量关系。确定相对年代,主要是根据岩层的叠复原理、生物群的演化规律和地质体(岩层、岩体、岩脉等)之间的切割关系这三个主要方面进行的。

绝对年代:绝对年代是指通过对岩石中放射性同位素含量的测定,根据其衰变规律而计算出该岩石的年龄。绝对地质年代是以绝对的天文单位“年”来表达地质时间的方法,绝对地质年代学可以用来确定地质事件发生、延续和结束的时间。目前较常见也较准确的测年方法是放射性同位素法。利用放射性同位素所获得的地球上最大的岩石年龄为45亿年,陨石年龄在46~47亿年之间。因此,地球的年龄应在46亿年以上。

地貌是怎样形成的

地貌的形成

当你徜徉于山水之间,为雄伟壮丽或是青秀旖旎的风光所陶醉时,也一定非常想知道大自然是如何塑造出如此千姿百态的地表形态来的吧?

原来,地表形态虽然复杂多样,但是,它们都是在内外力的相互作用下形成的。内力是指来自于地球内部的能量所产生的作用力,地壳在内力的作用下会上升或下降,还会水平移动,或是发生褶皱和断裂。地震、火山喷发和岩浆活动也都是内力的表现。外力则是指地表受到大气、水的运动以及生物作用产生的力,比如河流、湖泊、地下水、冰川、风还有波浪等,都会改变地表的形态。

内外力的配合

内力和外力是两个针锋相对的作用力。如果内力作用占优势,就会在地表形成广阔的陆地和海洋以及高耸的山地和凹陷的盆地,使得地面起伏不平。换句话说,内力是在大刀阔斧地改造着地貌。而外力,则像一个极有耐心的工匠,不断地通过风吹、日晒、雨淋等等方式精心地雕刻地貌:先是使岩石层发生崩裂和分解,形成碎屑;再通过流水、冰川、波浪、风等作用对地表冲刷侵蚀;然后把这些破坏了的物质从高处带到低处或是海洋中堆积起来;最后使高山夷为平地,把低洼的地方填起来。这些就是外力作用的四种主要方式:风化、侵蚀、搬运和堆积作用。它们相互配合,共同作用,塑造出了各种各样的地貌。

外力的表现形式

在不同的地方,外力的表现形式是不同的。在寒冷的南北两极地区,发育着大面积的冰川,不要小看了这些雪白晶莹的冰雪,它们有着非常强大的侵蚀能力,能形成独具特色的冰川地貌。闻名于世的挪威的许多深邃美丽、雄奇陡峭的峡湾,就是冰川的杰作。而在温暖湿润的地区,流水则是最主要的“工程师”。地面上的河流能在高山中刻出深深的峡谷,飞流急泄,转眼间又变成瀑布跃下深潭;到了平原地区,它偶尔还会涌出河堤,洪水泛滥,留下厚厚的淤泥;最后汇人茫茫大海。地下水也不甘示弱,雕刻出了各种各样千奇百怪、琳琅满目的岩溶洞穴,被称为岩溶地貌。而在干燥荒凉的荒漠地区,风成了魔力无穷的“魔术师”。它可以把沙丘堆成各种各样的形态,还会在岩石上盘旋打磨,形成酷似城堡的残丘。新疆地区的一些“鬼城”指的就是这些风蚀城堡。

地表的组成物质

另外,地表的组成物质对于地表形态的形成也很重要。比如坚硬的岩石,抗侵蚀能力比较强,常构成山岭和崖壁;而硬度不大,抗侵蚀能力弱小的岩石,常形成和缓起伏的低丘和岗地。像黄土,干燥的时候可以堆积得很高很厚,但一场大雨之后,在流水的侵蚀切割作用下,会形成沟谷纵横的景象。

地球上最冷的大陆

寒冷的南极洲

南极洲是地球上最冷的大陆,但冬季极端气温很少低于-40摄氏度,极端最低气温曾达-89.2摄氏度。

位于地球最南端,土地几乎都在南极圈内,四周濒太平洋、印度洋和大西洋。总面积约1400万平方千米,约占世界陆地总面积的9.4%。其中大陆面积1239.3万平方千米,陆缘冰面积158.2万平方千米,岛屿面积7.6万平方千米。

南极洲分东南极洲和西南极洲两部分。东南极洲从西经30度向东延伸到东经170度,包括科茨地、毛德皇后地、恩德比地、威尔克斯地、乔治五世海岸、维多利亚地、南极高原和极点。面积1018万平方千米。西南极洲位于西经50~160度之间,包括南极半岛、亚历山大岛、埃尔斯沃思地以及伯德地等,面积229万平方公里。

南极大陆的发现

1738年,法国人布韦航海时发现了南极附近的一个岛屿(今布韦岛)。1772年,英国入库克到达南极附近的南设得兰群岛。1820年,美国人帕尔默、沙俄人别林斯高晋和拉扎列夫、英国人布兰斯菲尔德先后发现了南极大陆。1838年,英国人罗斯、法国人迪尔维尔、美国人威尔克斯等先后考察了南极大陆。1911年12月阿蒙森等四名挪威人首次到达南极极点。1928~1929年,美国人作了几次南极飞行考察,并建立了“小亚美利加基地”。

1959年12月,由12个国家签订了《南极条约》。其主要内容是:南极洲仅用于和平目的,保证在南极地区进行科学考察的自由,促进科学考察中的国际合作,禁止在南极地区进行一切具有军事性质的活动及核爆炸和处理放射废物,冻结对南极的领土要求等。目前,世界上许多国家都加入了《南极条约》。

南极洲地形