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第18章 是谁“掘”出大海

长期以来,地球的不断变化形成了今天凹凸不平的表面和各式各样的地形。事实上,这些变化通常都极其缓慢,很难为人察觉,但偶尔也有急剧激烈的变化,如火山喷出熔岩、大地震动裂开、泥土随山崩泻而下等。这时,人类才会发现塑造地貌的力量有多么强大。

塑造地貌的三种力量

塑造地貌的力量主要来自地球内部的热能、太阳的热能,以及重力(地心引力)这三种能量。整体来说,所有地形都是由这三种能量造成的。

地球内部的温度很高,约为5000℃,主要是因为放射性元素分裂,释放出热能。而热力又会推动大陆板块,在地球表面漂移,引起火山喷发、地震和造山运动。

在太阳系的几大行星中,只有地球表面有液态的水,在地貌的塑造上,这也是一股重要力量。太阳热力蒸发了海面及湖面的水,蒸汽上升后逐渐冷却、凝结成云,降落为雨和雪。雨水降于地面后,会对岩石进行冲刷并带走岩屑,这就形成了各种各样的地形。而冰川的移动,侵蚀地面,又造成一些独特的地形。太阳热力推动气流,使风和浪产生,对地表又起到风化作用。

塑造地貌的第三种能量就是重力。重力会造成潮汐和山崩。潮汐会使潮水冲击岸边,改变地形;而山崩则可改变山岳的形状。雨水在重力的作用下,还会冲刷岩石,形成河床山谷。江河的冲刷力更强,更能造出各种地形,并把岩屑砂粒带到洋底。日积月累,洋底沉积物变为岩石;遇上地壳活动,洋底隆起,把这些岩石升到地面,成为新的山脉。

大陆为何不断漂移

地球上所有的大陆都在不断漂移,漂移速度虽然很慢,但产生的力量却超乎我们的想象。

我们知道,地壳由7大板块构成,而每块板块也在各自不断地进行漂移。每年移动虽不过数厘米,但经过漫长的地质年代,有些板块可能已由地球的一边漂移到另一边去了。这种学说也被称为板块构造学说。而板块漂移,则是塑造地貌的最重要力量。

地壳由两种岩石板块构成,一种是大陆板块,是人类居住和活动的场所;另一种是较重的海洋板块,构成海床。大陆地壳比洋底地壳要厚得多,一般要厚4万米以上;而洋底地壳的厚度一般都不超过8千米。

大陆地壳和洋底地壳都在地幔之上移动。地幔是地心与地壳间的厚层,密度较大,主要由岩石构成。由于温度高,部分岩石半熔化,因而可以缓慢流动,就像刚从冰箱里取出的糖浆一样。地心是白炽的金属,温度更高,它的热量可以引起对流作用,即下部地幔温度高,向上升起,四散流开,热量散失,然后下降。正是这种对流作用,才使得大陆不断发生漂移现象。

洋底下面的对流作用,逐渐熔化了洋底岩石,使得岩浆上升,形成火山熔岩。熔岩再慢慢渗出洋底,冷凝成洋底火山。堆积得较高时,就形成了火山岛。例如冰岛及旁边的瑟特塞岛,就是这样形成的。

洋底的山岭下,半熔岩石会向两边散开,从而带动地壳的固体岩板和地幔顶层一起移开。同时,洋底山岭的火山还会不断喷出熔岩,熔岩冷凝成为新的洋底地壳,取代了移开了的部分。这样,新的洋底地壳就会不断形成,海洋板块也不断扩大。大西洋的西岸,是北美洲板块和南美洲板块,东岸则为非洲板块和欧洲板块。两岸板块被对流推开,距离每年约增加25厘米。哥伦布1492年横渡大西洋时,大西洋比今天窄12米左右。

如果所有洋底都不断扩大,那么地球表面就一定会扩阔。然而事实并非如此,相反,太平洋目前正在不断缩小。在太平洋边缘,海洋板块随对流沉潜到亚洲板块和美洲板块下面。在板块的不断摩擦作用之下,使得一圈火山形成于太平洋边缘,引发频繁的地震,称为“太平洋火圈”。海洋板块潜没到地幔处,叫做俯冲带,此处有非常深的海沟。其中以菲律宾海的马里亚纳海沟最深,有1.1万米之深,其深度与珠穆朗玛峰的高度比起来,还多出2100米。

大西洋的扩大并不是无限的,两岸边缘会有俯冲带出现,最终,南美洲和非洲会聚合在一起,形成一个新的大洲。在1.5亿年前,这些板块原本就属于同一个大洲。

谁证明了大陆漂移学说

地球自诞生以来,在漫长的46亿年间,大陆板块一直都是分分合合,使得无数的海洋扩展又消失。而这种现象,还会一直继续下去。

首次提出大陆漂移学说的,是德国天文和气象学家韦格纳,他为此终生受人讪笑。

1915年,韦格纳发表了大陆漂移学说,称地球虽然看上去是个固体的岩石球,其实大陆板块是在地表上不断漂移的。他列举证据指出:大陆板块曾经分裂,并离开原来的位置,但他却无法解释所需的巨大力量来自何处?不过他深信:非洲边缘与南美洲边缘配合得天衣无缝绝不是偶然,所有的大陆板块都曾属于同一个超级大陆,被海水包围,他称之为联合占陆。韦格纳还从各大洲中找到类似的岩石和化石,比如在巴西和南非都找到了舌羊齿植物的化石,由此猜测2亿年前这两大板块间没有大西洋阻隔。韦格纳认为:西伯利亚埋有必须形成于热带的煤,非洲发现古冰川遗迹。而这一切,都表明大陆板块曾由一个气候带漂移到另一个气候带。此外,韦格纳又提出,板块相撞处岩石受挤压而隆起成为山脉。而一般地质学家则相信是地球收缩,使地壳起皱成为山脉的。

1930年,韦格纳在格陵兰探险时去世,终年50岁。20多年后,他的学说才被公众接受。1931年,英国地质学家霍姆斯提出,半液态地幔的对流可引起部分地壳移动。

1963年,科学家获得确凿证据证明洋底扩展,把大陆板块向两旁推开。

熔岩凝固时,会录下地球磁场。地球磁场过去逆转多次。现在已发现,洋底山脊两边地壳录下的磁场记录完全对称,而且离山脊越远的岩石越古老。显然证明:熔岩从山脊中部涌出,构成新生地壳,继而向两边移开。就此,科学家终于找到了韦格纳大陆漂移说中所需的动力。

小知识——海水的不同颜色

造成海水有不同颜色的原因主要来自海水的光学性质,即海水对太阳光线的吸收、反射和散射。我们知道,太阳光是由7种光复合而成的,即:红、橙、黄、绿、青、蓝、紫,而7种颜色具有长短不一的光波,波长从红光到紫光,渐渐由长变短。其中波长较长的红光、橙光、黄光具有较强的穿透力,最容易为水分子吸收;蓝光、紫光,波长较短且穿透力弱,在碰到纯净海水时,最容易被散射和反射。又由于人眼对不同颜色的光的敏感度不同,对紫光很不敏感而常常视而不见,但对蓝光却比较敏感。所以,我们所见到的海洋就呈现出一片蔚蓝色或深蓝色了。若将海水盛出放在碗中,则看起来就和普通水一样无色透明。

实际上,海水看上去并不完全是蓝色的,还有红、黄、白、黑等。因为海水颜色除受到上述因素影响之外,海水中的悬浮物质、海水深度、云层等其他因素也会对其产生影响。比如我国的黄海看似一片黄绿色,这是由于海水被古代黄河携带的大量泥沙“染黄”之故。现在黄河虽然改道汇入渤海,但由于有宽阔的渤海海峡与黄海北部相连,加上淮河等河水的注入,所以黄海海面仍然呈现出浅黄色。

红海地处亚非两洲之间,因其水温很高,生长有一种水藻,水藻大量死亡后为红褐色,海水也被染成了红色,红海便得名于此。

因为黑海有多瑙河、顿河、第聂伯河等河水流入其中,所以它的表层,有很小的密度,深层由于受到高盐度地中海海水的影响,有很大的密度。这样,密度上层小,下层大,且具有很大差异,难以进行上下水体间的交换。连通黑海和地中海的仅有一道窄而浅的土耳其海峡,使得海水难以在二者之间进行大量的交换,这样以来,下层的黑海海水长时间处于缺氧环境,上层海水中生物分泌的秽物以及死亡后的各种动物下沉到深处腐烂发臭,海水在大量污泥浊水的影响下逐渐变黑。

而北冰洋深向俄罗斯北部的白海,其得名则是由于它地处高纬度,常年冰雪覆盖,非常寒冷,加上有机物含量比较少,所以使海水呈现出一片白色。

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