陆地从它诞生之日起,就在不停地运动着。一方面,它给我们带来形态各异的地貌,另一方面,又给我们带来了沉重的灾难。
1.怒吼的“火神”——火山
在古代,人们由于自然地理知识的匮乏,当看见火山喷发的现象时,便把这理解为火神在发怒。
实际上,地壳以下100~150千米处,存在着大量的岩浆。这些岩浆在高温、高压状态下,从地壳薄弱的地段冲出地表,就形成了火山。
火山在地球上主要分布在地壳的断裂带上。
从世界范围来说,火山主要集中在环太平洋一带和印度尼西亚向北经缅甸、喜马拉雅山脉、中亚、西亚到地中海一带,现今地球上的活火山99%都分布在这两个带上。
火山喷发的强弱与熔岩性质有关,喷发时间也有长有短,短的几小时,长的可达上千年。
按火山活动情况可将火山分为三类:活火山、死火山和休眠火山。目前,世界上大约有活火山500座。
历史记录:《黑龙江外传》中记述了黑龙江五大连池火山群中两座火山喷发的情况。“墨尔根(今嫩江)东南,一日地中出火,石块飞腾,声振四野,越数日火熄,其地遂成池沼,此康熙五十八年事。”
(1)火山的形成
在地层深处,温度很高,这种高温足以熔化大部分岩石。岩石熔化时膨胀,需要更大的空间,从而导致了山脉的隆起,山脉的下面则形成了一个熔岩(也叫“岩浆”)库。
熔岩库里的物质沿着隆起造成的裂痕薄弱地带向地表上升。当熔岩库里的压力大于上面岩石顶盖的压力时,便向外迸发成为一座火山。火山喷出的物质主要是气体,但是大量的火山岩和固体物质也会随着喷射出来。
(2)能利用的火山资源
最具威力、最壮观的火山爆发常常发生在俯冲带。这里的火山可能在沉寂达数百年之后再度爆发,而一旦爆发,威力就特别猛烈。
这样的火山爆发时喷出的大量火山灰和火山气体,对气候造成极大的影响,还有可能冲毁道路和桥梁,淹没附近的乡村和城市,可在短期内给人类的生命财产造成巨大的损失,这是一种灾难性的自然现象。
然而火山喷发后,它能提供丰富的土地、热能和许多种矿产资源,还能提供旅游资源。
地热能是一种廉价的新能源,又无污染,因而得到了广泛的应用。现在,从医疗、旅游、农用温室、水产养殖一直到民用采暖、工业加工、发电方面,都可见到地热能的应用。
冰岛由于地处火山活动频繁地带,可开发的地热能资源就相对较为丰富。
那里的人民很好地利用了这一资源,虽然目前开发的仅占其中的7%,但已经给当地人民带来了很多效益。整个冰岛有85%的居民都通过地热取暖。地热资源干净卫生,这大大减少了石油等能源的进口。自1975年后,冰岛空气质量大为改善。冰岛人还善于提高地热资源的使用效率,包括进行温室蔬菜花草种植、建立全天候室外游泳馆、在人行道和停车场下铺设热水管道以加快冬雪融化等。
现在,全世界有十几个国家都在利用地热发电,我国西藏羊八角建立了全国最大地热试验基地,并且取得了很好的成绩。
(3)火山奇观
①间歇泉是火山喷发后期的一种自然现象。当地下的高温将地下水加温到一定压力后,水和蒸气就会从喷口处冲出,压力降低后便停止喷出,进入下一个过程。美国黄石公园的间歇泉有些可射到100多米高,其惊涛骇浪般的吼声使人惊心动魄。老忠实泉喷出的水柱可达180米左右,沸水散发出的蒸汽像一团洁白的云挂在蓝天上。它每一小时喷射一次,每次历时5分钟,非常准时因此得名“老忠实泉”。
②我国黑龙江省有一处“地下森林”,它是由7个死火山口演化而来的。由于火山喷发物质经风化后形成了肥沃的土壤,一些植物便在这大坑里安下了家。像这样的地下森林是很少见的。
③号称“世界第八奇迹”的恩戈罗火山口,它深达600多米,上面直径为18千米,面积254平方千米,底面积为260平方千米,活像一口直上直下的巨井。而在这口“井”里,还生活着狮子、长颈鹿、水牛、斑马等很多动物,简直像个热闹的动物园。
④世界上最大的破火山口是日本九州岛上的阿苏火山,这个火山口东西方向17千米,南北方向25千米,周长100多千米,从它规模就可以想象当时爆发时的巨大威力。
2.震怒的大地——地震
地震是指地壳内部在不停地变化,由此而产生力的作用,使地壳岩层变形、断裂、错动的现象。地震一般发生在地壳当中。
地震是极其频繁的,全球每年发生地震约500万次。地震波发源的地方,叫作震源。震源在地面上的垂直投影离震源最近的一点称为震中,它是接受振动最早的部位。震中到震源的深度叫做震源深度。
对于同样大小的地震,由于震源深度不一样,对地面造成的破坏程度也不一样。震源越浅,破坏越大,但波及范围也越小,反之亦然。
破坏性地震一般是浅源地震。如1976年的唐山地震的震源深度为12千米。
地震具有一定的时空分布规律。从空间上看,地震的分布呈一定的带状,称地震带,主要集中在环太平洋和地中海——喜马拉雅两大地震带。
太平洋地震带几乎集中了全世界80%以上的浅源地震(0~70千米),全部的中源(70~300千米)和深源地震(300千米以上的),所释放的地震能量约占全部能量的80%。
(1)地震现象
地震发生时,最基本的现象是地面的连续振动,表现为明显的晃动。极震区的人在感到大的晃动之前,有时首先感到上下跳动。这是因为地震波从地内向地面传来,纵波首先到达的缘故。横波接着产生大振幅的水平方向的晃动,这是造成地震灾害的主要原因。
(2)地震的类型
地震分为天然地震和人工地震两大类。此外,某些特殊情况下也会产生地震,如大陨石冲击地面(陨石冲击地震)等。
地下深处岩石破裂、错动把长期积累起来的能量急剧释放出来,以地震波的形式向四面八方传播出去,到地面引起的房摇地动称为构造地震。这类地震发生的次数最多,破坏力也最大,约占全世界地震的90%以上。
此外,火山活动、地下岩洞或矿井顶部塌陷、水库蓄水、油田注水、地下核爆炸、炸药爆破等均可引发地震。
(3)中国历史上的多次大地震
1556年中国陕西华县8级地震,死亡人数高达83万人,是目前世界已知死亡人数最多的地震。
1668年山东郯城大地震震级为8.5级。大地震破坏区面积达50万平方千米以上,是中国历史上地震中最大的地震之一,史称“旷古奇灾”。
1933年8月25日中国四川茂县叠溪镇发生震级为7.5级的大地震。地震发生时,地吐黄雾,城郭无存。巨大山崩使岷江断流,壅坝成湖。
1950年8月15日的西藏墨脱8.6级地震是中国震级最大的一次。
1975年2月4日,中国辽宁省海城县发生震级为7.3级的大地震。由于此次地震被成功预测预报预防,使更为巨大和惨重的损失得以避免,它因此被称为20世纪地球科学史和世界科技史上的奇迹。
1976年7月28日,中国河北省唐山市发生震级为7.8级的大地震。死亡24.2万人,重伤16万人,是20世纪世界上人员伤亡最大的地震。
2008年5月12日,四川省汶川县发生震级为8.0级的地震,直接严重受灾地区达10万平方千米。截至7月4日12时,四川汶川地震已造成:69225人遇难,374640人受伤,失踪18624人。
(4)全球二十世纪以来的最强地震
1960年5月22日的智利大地震,里氏8.9级(又有报为9.5级)是历史上震级最高的一次地震。
2004年12月26日印度尼西亚大地震,里氏8.7级,发生在位于印度尼西亚苏门答腊岛上的亚齐省。地震引发的海啸席卷斯里兰卡、泰国、印度尼西亚及印度等国,导致约30万人失踪或死亡。
(5)关于地震的谚语
牛马驴骡不进厩,猪不吃食拱又闹;
羊儿不安惨声叫,兔子竖耳蹦又跳;
狗上房屋狂吠嚎,家猫惊闹往外逃;
鸡不进窝树上栖,鸽子惊飞不回巢;
老鼠成群忙搬家,黄鼠狼子结队跑;
冰天雪地蛇出洞,冬眠动物复苏早;
倾听大群定向飞,蜜蜂群迁跑光了;
青蛙蛤蟆细无声,鱼翻白肚水上跃;
野鸡乱叫怪声啼,蝉儿下树不鸣叫;
园中虎豹不吃食,熊猫麋鹿惊怪嚎。
3.焦点人物探析——魏格纳
魏格纳是德国气象学家、地球物理学家,也是大陆漂移学说的创始人,1880年11月1日生于柏林。他从小就喜欢幻想和冒险,童年时就喜爱读探险家的故事。1905年,25岁的魏格纳获得了气象学博士学位,1906年他加入了著名的丹麦探险队,来到了格陵兰岛,从事气象和冰川调查。
通过对世界地图的观察并结合自己的考察发现,1912年魏格纳提出了大陆漂移的假说:古代大陆原来是联合在一起,而后由于大陆漂移而分开,分开的大陆之间出现了海洋。
此后,由于研究冰川学和古气候学的需要,魏格纳第二次去了格陵兰。第一次世界大战中,他在战场上身负重伤,养病期间他于1915年出版了《海陆的起源》一书,系统地阐述了大陆漂移学说。但由于当时科学发展水平的限制,大陆漂移由于缺乏合理的动力学机制遭到正统学者的非议。
为此,他又两次去格陵兰考察寻找证据。1930年4月,魏格纳率领一支探险队,第4次登上格陵兰岛进行考察,在零下65℃的酷寒下,大多数人失去了勇气,只有他和另外两个追随者继续前进,终于胜利地到达了中部的爱斯密特基地。11月1日,他在庆祝自己50岁的生日后,冒险返回西海岸基地。在白茫茫的冰天雪地里,他失去了踪迹。直至第二年4月才发现他的尸体。他冻得像石头一样与冰河浑然一体了。
魏格纳去世30年后,板块构造学说席卷全球,人们终于承认了大陆漂移学说的正确性。
4.地球分家立户——板块构造学说
板块构造学说是在大陆漂移学说和海底扩张学说的基础上提出的。
20世纪初,魏格纳提出的大陆漂移学说成功解释了许多地理现象,如大西洋两岸的轮廓问题;非洲与南美洲发现相同的古生物化石及现代生物的亲缘问题等。20世纪中期,美国学者赫斯提出海底扩张学说,认为地幔软流层物质的对流上升使海岭地区形成新岩石,并推动整个海底向两侧扩张,最后在海沟地区俯冲沉入大陆地壳下方。
1968年法国地质学家勒皮雄与麦肯齐、摩根等人提出了板块构造学说,它是海底扩张学说的具体延伸。
板块构造学说认为全球地壳包括六大板块:太平洋板块、亚欧板块、非洲板块、美洲板块、印度洋板块(包括澳洲)和南极板块。在板块内部,地壳相对比较稳定。而板块与板块交界处,则是地壳比较活动的地带,这里火山、地震活动以及断裂、挤压褶皱、岩浆上升、地壳俯冲等频繁发生。
随着软流层的运动,各个板块也会发生相应的水平运动。板块边界是地壳的极不稳定地带,地震几乎全部分布在板块的边界上,火山也特别多。在边界附近,其他如张裂、岩浆上升、热流增高、大规模的水平错动等,也多发生在边界线上,地壳俯冲更是碰撞边界划分的重要标志之一。