我们这个地球不仅有五洲四海的海陆格局,而且在陆地上还有高山峡谷、江河沼泽、荒漠沙丘、黄土高坡、沃野平原。其上或寸草不生或绿被覆盖。这种自然地貌是怎么演变而来?是地球脉动和各圈层相互作用的结果。
在此要介绍的是板块的运动与造山、风与沙漠和黄土高原的形成、大川与峡谷和冲积平原的形成、土壤与植被的形成。
我们中国人总是自称“黄河儿女”,这不仅是因为我们渴饮黄河水、饥食黄河鱼,也不只是因为“黄河九曲唯富一套”,更重要的是因为黄河造就了作为中华五千年文明基地的大平原。是西北吹来的风,经过几十万年的持续不懈,用西伯利亚一带的沙尘,垫起了一个面积为几十万平方千米、厚约几百米的西北黄土高原。而黄河又用了一二万年的时间,以挟带泥沙的形式填海,造就成一个几十万平方千米的华北大平原。有了这平原沃壤和温带的气候环境,森林草禾才得以繁茂,中华民族才得以在这里创造自己的文明。
谁要是忘记西北风和黄河,谁就在有意无意地割断了中华民族的存在与天地之初的联系。
板块的运动与造山
在地球上,陆地的面积仅占地球表面积的29%左右。然而,就在这比例不大的陆地面积中,海拔2000米以上的高山和高原却占据着陆地面积的11%。至于海拔1000米以上的山地,竟占据着陆地总面积的28%以上,共约4200万平方千米。这个面积也恰巧与整个亚洲面积相当。再加上一些低山和丘陵,地球的陆地上可以说到处布满了山。
那么,地球上为什么有那么多山呢?
地质学家的地质力学理论认为:造山运动的主要动力是地壳的水平挤压,一般情况下有2种挤压力:①由于地球自转速度的变化而造成的东西向的水平挤压;②由于在不同纬度地球自转的线速度不同所造成的地壳向赤道方向的挤压。这两种挤压加上地壳受力不均所造成的扭曲,就形成了各种走向的山脉。
一般说来,地壳中比较结实刚硬的部分,在地壳发生运动的时候,往往发生断裂,在断裂两侧相对地上升或下降,有时也能形成高山。但许多时候是大面积地升降,可以海拔很高,地势仍然比较平坦;而在地壳中一些薄弱的地带,则往往容易发生剧烈的褶皱、隆起时变成为绵亘的山脉,世界上许多山脉就是这样形成的。我们在许多大山中,就可以见到岩层变得弯弯曲曲的,这就证明这里曾经发生过这种褶皱变动,在强大的缓慢的力的作用下,地壳中的岩层可以具有一定的塑性,从原来近于水平的状态,变得弯弯曲曲。山岳的形成是地壳运动的作用造成的,但那里地壳的性质也起了决定性的作用。
在地壳运动造成了地面的凹凸不平以后,便使地面的流水得到大肆活动的场所。地势高低相差愈多,流水的活动能力愈强,对地面凸起部分的冲刷侵蚀进行得愈快。总的趋势是要把这凸出的部分削平,风和冰川也同样进行着这种工作。因此,地球上有些高山降低了,甚至变成和平地差不多。但由于地壳的运动并未停歇,像喜马拉雅山是在距离现在200万年前的新生代第三纪喜马拉雅运动时形成的,直到现在还在继续上升。因此,现在我们的地球正处在一个巨大的造山运动之后,像喜马拉雅山经中亚到阿尔卑斯山这一大串山脉,都是在地球的历史近期隆起形成的,因此现阶段地球上的山特别多。
在流水侵蚀地面的过程中,由于地面各处岩石性质不同,它们抵抗侵蚀的强度不同,同时流水的侵蚀能力也各不相同。在一些地方,在一定时期内,它不仅没有起到削平的作用,反而把地面雕琢得高低起伏。冰川的这种作用也很显著。许多大山的形成虽然基本的原因是地壳运动,而具有现在这样的山形,是经过流水和冰川加工的。由于这些错综复杂的原因,地球上的山不但很多,而且崇山峻岭更是形象万千。
1.全球板块结构及其运动
20世纪60年代末,在大陆漂移说和海底扩张说的基础上,由美国的摩根、法国的勒比雄和英国的麦肯齐共同提出岩石圈板块构造说。地震学的研究成果支持了板块构造说,使得越来越多的人接受并承认这一学说。于是岩石圈板块的相对运动被视为岩石圈大陆构造的原因,板块构造学说也就被视为新全球构造理论。
按照岩石圈板块学说,一个刚性的岩石圈可依其地质构造特征区分成若干岩石板块。经过地质学家们的研究,多倾向把岩石圈区分为7个大板块和7个小板块,每个板块又可区分成若干地块。板块边界的地质构造主要有3种构造体系:全球洋脊构造体系、大陆新造山带构造体系和岛弧—海沟构造体系。这3种构造体系都是明显的变形破碎地带,活动性很强。因此全球的地震、火山绝大部分发生在板块的边界地带。板块的边界是某些地块的边缘。地块边缘的地质构造体系为大陆上老的褶皱带构造体系、大陆裂谷构造体系、稳定大陆边缘构造体系、洋底的海岭构造体系、大陆大断裂带构造体系和洋底大断裂带构造体系。这7个大板块是太平洋板块、亚欧板块、印澳板块、非洲板块、北美板块、南美板块和南极板块。
太平洋板块是由单一的大洋岩石圈组成的大洋型板块。这个板块有9个地块。
亚欧板块主要由大陆组成。中国地处亚欧板块之中。亚欧板块的内部结构最为复杂。亚欧板块有24个地块。
印澳板块有9个地块。
非洲板块主要是非洲大陆。大西洋的部分海域也被划分在该板块中。非洲板块有9个地块。
北美板块包括北美大陆和北冰洋盆地的绝大部分,有14个地块。
南美板块主要是南美大陆,有6个地块。
南极板块有9个地块。
地球在不停地运动着。由于地球的自转,地球内圈之间存在着相对运动,这7大板块作为一个整体相对于地球的内圈有一个向西的转动。除此之外,岩石圈的板块还存在一个离极运动。北半球的板块向赤道方向运动,南半球的板块也向赤道方向运动,但南北两半球板块的运动方向相反。因此岩石圈板块作为整体相对内圈的运动是这两种运动的合成。岩石圈板块除了有整体运动之外,各板块之间还存在相对运动。岩石圈板块之间相对运动有3种形式:板块相互分离、板块相互汇聚和板块相互平移。目前,全球岩石圈板块相对运动的速率大部分已被确定下来。根据板块的这3种相对运动形式,其边界可称为分离型板块边界、汇聚型板块边界和平移型板块边界。
板块相互分离运动一般发生在较古老的大陆块的破裂带。分离运动的结果会产生一个新生大洋盆地。
板块汇聚运动表现为板块之间的相互碰撞挤压。这种相对运动与全球大规模造山运动有密切关系。
板块平移运动表现为2个板块以简单的方式相互滑过。板块平移运动在许多情况下是沿某种形式的扭动构造带发生的,它与板块的分离运动和汇聚运动紧密联系在一起。
2.全球新造山带构造体系
如果说喜马拉雅山是从古老的大海里升出来的,看起来这真是不可思议的事情。那披着冰雪的盔甲、威严的世界屋脊,怎么能和大海联系起来呢?
而事实却证明了该理论的确凿性。当我们攀上喜马拉雅山的陡峭的崖壁,或是在幽深的山谷里,仔细观察那儿的岩层,就能找到许多古海洋动植物化石,包括三叶虫、笔石、腹足类、腕足类、鹦鹉螺、菊石、瓣鳃类、珊瑚、苔藓虫、海胆、海百合、介形虫、有孔虫、海藻和鱼龙等。由此便可以证明这儿曾是一片汪洋大海,喜马拉雅山是从古老的大海里涌现出来的。
那么,茫茫的一片古海,又怎么会摇身一变,成为世界上最雄伟的山脉呢?这是地壳上升的结果。在希夏邦马峰北坡海拔5700~5900米的地方,发现了生长在100万年前的高山栎和毡毛栎化石。这些植物,现在仍生长在我国西南广大地区海拔2200~3000米的高度范围内。虽然100万年前的气候状况和这些植物的生长环境、高度与现在不完全相同,但是可以粗略估计,该地100万年来大约上升3000米,平均每万年约上升30米。根据类似的资料推算,我国西藏定日县南某地在20万年来上升了约500米,可见在这儿的地壳隆起多么强烈。喜马拉雅山从大海里升起来成为“世界屋脊”,现在还在不断地上升着,只不过上升的速度有点慢,不易被人们所觉察罢了。
所谓新造山带指晚近地质时期,即中生代以来形成的褶皱山脉,同时又是岩石圈中现在正在发生大规模造山运动的地带。新造山带基本位于两大狭窄的地带内,相应地两大造山带分别称为环太平洋造山带和阿尔卑斯—喜马拉雅—东南亚造山带。环太平洋造山带经菲律宾、日本和阿拉斯加,以及美洲大陆西缘的落基山脉和安第斯山脉,最后延伸至南极洲。阿尔卑斯—喜马拉雅—东南亚造山带延伸,经阿尔卑斯、喜马拉雅、印度尼西亚,最后同新几内亚相接,大体横跨北非、欧洲和亚洲。
位于太平洋板块东部的北美板块,相对于地球内圈由东北向西南方向运动。北美板块的西部与太平洋板块发生碰撞挤压,使太平洋板块东部的一部分参与造山运动而被北美板块吞并,形成北美大陆西缘的巨大褶皱山系。南美板块的运动方向是向西向北的。由于南美板块接近赤道,有一部分在赤道上,所以南美板块向西的运动胜过向北的运动,它的西部边缘与太平洋板块碰撞挤压,也使南美板块西部产生巨大的褶皱山系。北美板块与南美板块西缘的由北至南的褶皱山脉连起来,成为环太平洋褶皱山系的一部分。在北美板块与南美板块的东部,则形成了蜿蜒曲折而又破碎的海岸形态。
亚欧板块主要由大陆构成,由东北向西南运动,并相对印澳板块向西推进。印澳板块包括印度半岛、印度洋东部洋底、澳大利亚及其周围部分洋底。印澳板块的9个地块有5个在南半球,2个在北半球,其余2个跨越赤道。其中大部分在南半球,小部分地区在赤道以上。印澳板块作为一个整体运动板块,其方向由东南向西北。印澳板块与亚欧板块平行挤压形成了沿东西走向的褶皱山系。世界屋脊喜马拉雅、苏莱曼等山脉构成亚欧板块的阿尔卑斯—喜马拉雅—东南亚褶皱山系的一部分。亚欧板块的北部形成了为数众多的大陆壳岛屿。印澳板块的南部使澳大利亚岛与新西兰岛分离,形成了塔斯曼盆地。
总之,环太平洋造山带和阿尔卑斯—喜马拉雅—东南亚造山带就这样形成了,它大体上可以看做是全球性的连续造山体系。