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第3章 无与伦比的地球

1.椭圆的球体——地球的内部构造

人类在地球上已经生活了二三百万年,那它的内部到底是个什么样子呢?有人建议:向地心挖洞,把地球对直挖通,这样不就可以到达地球的另一端了吗?

然而,这是很不现实的。目前世界上最深的钻孔也仅为地球半径的1/500,所以人类对地球内部的认识还不是很准确。

随着科学的发展,人们从火山喷发出来的物质中了解到地球内部的物理性质和化学组成,同时利用地震波揭示了地球内部的许多秘密。

地球的形状呈椭圆形,赤道半径约为6378千米,两极半径约为6356千米。

地表最主要的地形区划分为陆地和海洋。由大陆、岛屿等组成的陆地,又分为山地、丘陵、平原、高原、裂谷等地形单元。海洋也分为洋脊、海沟、大洋盆地、岛屿与海山、大陆边缘等地形单元。

地壳是地球最外面的一层,一般厚33千米(大陆)或7千米(海洋)。地壳分为上下两层,其间是康拉德面,在10千米左右。上部地壳只有大陆有,海洋基本缺失。上部地壳主要为花岗岩层,下部地壳主要为玄武岩层。在地壳和地核之间的部分则是地幔,平均厚度为2870千米左右。地幔也分为上下两层,分界面在1000千米左右。

在上地幔分布着一个呈部分熔融状态的软流圈,其深度在60~400千米之间,人们一般认为这里是岩浆的发源地,把地壳和软流圈以上的地幔部分统称为岩石圈。

地球的中心部分为地核,半径在3473千米左右。地核又可分为外核和内核。根据对地震波传播速度的测定,外核可能是液态物质,内核则是固态物质。

2.地球在运动——地壳变动和地表形态

地质作用一般是指引起地壳组成物质、地壳构造、地表形态等不断变化和形成的作用。地质作用的能量来源于两个方面,一方面来自地球内部的热能、重力能、地球旋转能、化学能和结晶能;另一方面是来自地球外部的,称为外能,主要有太阳辐射热能、位能、潮汐能和生物能等。

(1)根据能量来源的不同,地质作用可分为外力作用和内力作用

外力作用包括风化作用、侵蚀作用、搬运作用、沉积作用、固结成岩作用。风化作用使地表形成松散的风化壳,为外力侵蚀作用打下了基础。侵蚀作用是在风化作用的基础上,流水、风、冰川、生物等外力对地表进行的破坏作用。其中流水侵蚀能形成沟(河)谷、喀斯特地貌等,如黄土高原的千沟万壑、桂林山水、路南石林等;风力侵蚀能形成戈壁、裸岩、荒漠等;冰川侵蚀能形成U型谷、角峰、刃脊等;海浪侵蚀能形成海蚀崖、海蚀洞、海蚀柱等。流水沉积能形成三角洲、冲积平原等,如长江三角洲。风力沉积能形成沙漠、黄土堆积等,如撒哈拉沙漠、塔克拉玛干沙漠、黄土高原等。固结成岩作用最终形成沉积岩。

内力作用包括地震、火山爆发、地壳运动、变质作用。

总之,地球的地表现状是地球内外力共同作用并长期改造的结果。内力作用使地球内部和地壳的组成与结构变得复杂,造成地表的高低起伏。外力作用使地壳原有的组成和构造改变,使地表变得平缓。

内外力既发生于地表,也发生于地球内部。有的强烈急促,如地震;有的微弱缓慢,如风化作用。一般来说,内力作用控制着外力作用的过程和发展。

地壳运动通常是指在地球的内力和外力作用下,地壳经常所处的运动状态。地球表面的断层、褶皱、高山、盆地、火山、海沟等都是各种地壳运动的结果。同时,大陆漂移、地面上升和沉降以及地震都是这种地壳运动的反映。

地壳运动与地球内部物质的运动是紧密相联的,它们可以导致地球重力场和地磁场的改变。科学家通过研究地壳运动,就可以提供地球内部组成、结构、状态以及演化历史的种种信息。

(2)地壳运动的分类

地壳运动按运动方向可分为水平运动和垂直运动。

①水平运动指组成地壳的岩层,沿平行于地球表面的方向运动,也称造山运动或褶皱运动。该种运动常常形成巨大的褶皱山系、海沟等。

②垂直运动,又称升降运动、造陆运动,岩层表现为隆起和相邻区的下降,可形成高原、断块山、盆地和平原,能够引起海陆的变迁。

地壳运动控制着地球表面的海陆分布,影响各种地质作用的发生和发展,形成各种构造的形态,改变岩层的原始状态,所以有人也把地壳运动称构造运动。按运动规律来讲,地壳运动以水平运动为主。

地壳运动使沉积岩层发生弯曲,产生裂缝或断裂,并留下永久形迹,这样就形成了地质构造。地壳运动是形成地质构造的原因,地质构造则是地壳运动的结果。

3.焦点人物探析——莫霍

1910年,前南斯拉夫地震学家莫霍洛维奇契意外地发现,地震波在传到地下50千米处有折射现象发生。他认为,这个发生折射的地带,就是地壳和地壳下面不同物质的分界面。1914年,德国地震学家古登堡发现,在地下2900千米深处,存在着另一个不同物质的分界面。

后来,人们为了纪念他们,就将两个面分别命名为“莫霍面”和“古登堡面”,并根据这两个面把地球分为地壳、地幔和地核三个圈层。

莫霍面以上的地壳,是以硅酸盐矿物为主体组合而成的岩石构成的,上下有所不同,上部的岩石含铝较多,花岗岩是它们的代表;下部含镁较多,玄武岩是它们的代表。由于存在差异,地震波在通过时,速度也就不同。在从花岗岩层进到玄武岩层时,便会在地震记录上表现出来。1923年,奥地利地震学家康拉德发现了这个界面,他也因而留名后世,这个界面被命名为康拉德面。

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