板块漂移理论

冻结M忘忧草问题未开放回答 2019-01-01 52 地球板块漂移 地磁 日本海啸
板块漂移理论
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高一地理书上有 虽然是个错的理论:大家也许都见过在北国的初春时节。大地刚刚复苏,河流刚刚解冻,河面上大块大块的冰块 互相碰撞着,移动着。它们运动的动力来自河水在它们下面的流动。人家能否想象到,我们所居住的地球表面也类似这种情景。一望无际的大地并不是铁板一块的,也是由许多小块拼凑而成的,和河流上的大冰块一样,它们也在不断地移动着,也在不停地撞击着,只不过这种运动是缓慢的,人的肉眼是看不出来的。比如海平面每年上升1厘米,不用测量仪器是观测不到的。如果过1000年,那就是上升1米!一些沿海的大城市也许就要被淹没。六大板块的划分大陆漂移学说的奠基人是魏格纳。魏格纳是个德国人,1880年出生于柏林, 是位天文学博士。可正是这个人有力地撼动了传统地质学基础,而他却不是一个地质学家。 主要是作为气象学家的他是如何提出了大陆漂移的设想呢?他在《海陆的起源》一书中是这样叙述的:“大陆漂移的想法是著者于1910年最初得到的。有一次,我在阅读世界地图时,曾被大西洋两岸的相似性所吸引,但当时我也随即丢开,并不认为具有什么重大意义。1911 年秋,在一个偶然的机会里我从一个论文集中看到了这样的话:根据古生物的证据,巴西与非洲问曾经有过陆地相连结。这是我过去所不知道的,这段文字记载促使我对这个问题在大地测量学与古生物学的范围内为着这个目标从事仓促的研究,并得出重要的肯定的论证,由此我就深信我的想法是基本正确的。”1912年魏格纳首次公布了自己的研究成果。美洲、欧洲、非洲、格陵兰的拼合大陆漂移假说发端于大陆几何形状的可匹配性。而后,魏 格纳从地质学、生物学和古生物学、古气候学等方面对它进行了大量卓越的论证,从而使其确定为地质学中的一个科学假说。但在当时,却遭到大多数学者的非难和反对,渐渐地被遗忘了。本世纪60年代,古地磁的研究成果唤醒了人们对大陆漂移假说的记忆,强有力地支持了漂移 假说,使全世界的大部分地质学者都承认这一学说,并投入轰轰烈烈的研究之中。光谈谈什么是古地磁。地球磁场存在很长的时期了,在很古很古的年代,地磁场会把岩石中 的铁磁性物质磁化。例如,火成岩即火山喷发时喷出的岩浆冷却过程中就会被当时的地磁场所磁化。这一部分剩余磁场保留到现在,就称做天然剩磁。这里举的例子就是天然剩磁中的一种:热剩磁、采集合适的岩石标本,用放射性方法测出其地质年龄,再用微磁力仪测出剩磁的大小、方向,我们就可知当时的地磁场。用这种方法研究地磁场的科学就是古地磁学。盘古大陆的演变1954年,英国的地球物理学家,诺贝尔奖金获得者--布莱克特及其小组研究了英格兰地区的三叠纪(距今约2亿多年)红色砂岩的化石磁件后,发现了令人惊喜的结果。他们计算出的当时地磁极的位置竟然会偏离地球的地理极达30°之多;同时还测出了三叠纪英格兰地区的磁倾角约为34°,这与目前该地区的65°倾角相比,小了30°多。该地区当前与三叠纪的相对位置的巨大差异,只能用英格兰本身的移动来解释。这种解释与魏格纳当年提出的大陆漂移假说是那样地接近,这鼓舞着布莱克特继续深入探索大陆漂移之谜。布莱克特等对古地磁研究成果的解释是基于轴向偶极子的假定的,并以古磁极的平均位置作 为研究大陆运动的参照物。而以郎克恩为代表的另一批古地磁学家与其相反,他们把每一块大陆作为固定的参照物,用古地磁的研究方法去探索古地磁极移的情况。但是无情的事实迫使他们不得不放弃其最初的假定:大陆位置不变。经过多方探求,他们最后正式承认,只有魏格纳的大陆漂移学说能较为圆满地解释他们的成果。布莱克特与郎克恩两个古地磁研究小组从完全不同的出发点进行的研究,殊途同归,得到了几乎完全一致的结论:大陆发生过漂移。现在举一个有趣的例子、在太平洋上存在一串火山岛,它们的火山喷射时间有着很好的先后 次序。这可以用大陆漂移来解释:上面的大陆板块漂移着,板块下面有一个定点,下面的火山熔岩定时喷出。就像是有一杆枪固定在一张纸下面,每隔一段时间开一枪,把纸打个洞, 而纸却在不停地水平移动,结果就在纸上打出间断的一串洞来。古地磁极的迁移轨迹全球的大部分地震震中都分布在一些狭长的条带上,这些条带实际上勾 画出了板块的轮廓。例如太平洋板块与相邻板块互相挤压,发生地震,所以环太平洋有一条地震带。板块运动的动力从何处而来呢?这得往地壳下面看看了。相对于刚性地壳,地幔的上部存在 一“软流层”。在海洋下面,这层“较流层”是从大约60千米的深度开始的,而在大陆下面 ,则是从120千米的深处开地幔对流始的,并一直到200-250千米的深处。在“软流层”中,下面的热物质从下向上升,然后扩散并冷却,最后成为比较致密的物质下沉。这样的环流将把地幔上部的刚性表皮及地壳从热的上升区带到较冷的下沉区,从而形成一个对流体系。 正是这种对流,成为板块运动的动力。大陆板块的漂移可解释为地核内部的剧烈运动,导致了地幔岩浆层的内部应力发生强大的变化,内应力的变化使扩张和收缩压力的分布极不均匀,从而使陆地各大板块的部分板块不断的产生下沉和隆起,形成了相对的陆地板块漂移运动。板块学说的出现,无疑是近代地球科学的杰出成就和巨大进步,是地质科学的当之无愧的第 二次革命。地质科学的第一次革命是槽台学说的提出。可以这样认为:我们正处在一个知识爆炸的时代,近二十多年来地质科学所积累的资料和取得的进展,超过了以往的任何一个200年。一系列新思想新概念正在突破板块构造的模式并在解释板块学说无法说明的构造现象中获得了巨大的进展。这些新思想新概念汇成了一股巨大的潮流,正汹涌澎湃于全世界,揭开了地质科学第三次革命的序幕。如果LZ指电影里的歪理的话看这里:大陆漂移在几分钟内发生?在洛杉矶,大地崩裂成一条条深不见底的沟壑,岩浆涌上街道,摩天大楼像多米诺骨牌一般倾覆;在黄石公园,最大的活火山爆发了,就像数十颗核弹头爆发一样;在里约热内卢,海啸吞噬了这座拥有1500万人口的城市,耸立在城市制高点的巨大神像粉身碎骨;在喜马拉雅山,留守的僧人还没来得及敲响第三声警钟,洪水就攀上了这座“世界屋脊”,将一切都卷走……《2012》影片中这一连串惊心动魄灾难场面的“背后黑手”,就是地壳板块激烈移动和碰撞。1968年,法国地质学家勒皮雄将地壳划分为六大板块。在大板块中,还分出若干次一级的小板块。板块之间的边界是大洋中脊或海岭、深海沟、转换断层和地缝合线。一般说来,在板块内部,地壳相对比较稳定,而板块与板块交界处,则是地壳活动比较活跃的地带。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。例如,当两个板块相遇碰撞时就挤压隆起形成山脉,喜马拉雅山就是古印度洋板块与欧亚板块碰撞隆起而形成的。板块构造理论认为,不同的板块可以结合为一体,同一板块也可以在分裂之后向不同方向移动,中间形成新的大洋,大西洋就是这样形成的。电影里有这么一个情节,主人公杰克逊的飞机往西藏方向时(为了登上那儿建造的诺亚方舟),由于飞机燃油不够,原本绝望地准备迫降海上,却突然惊喜发现喜马拉雅山脉已经跑到眼前。原来,地壳因地心过热发生板块移位,亚洲版块向东漂移了1000多公里。这也就是主人公本来会降落到中国南海附近的,却迫降到了西藏高原。电影里描述的大陆漂移在几分钟内发生了,移动后的大陆板块居然还保持着完好的外形。此情节虽然多多少少和科学沾了点边,但不符合大陆板块移动规律。因为,地壳板块的运动速度相当缓慢,以至于我们通常难以觉察到板块或大陆在移动。打个比方, 一些板块的移动速度大致相当于一个人手指甲的生长速度,即每年3.65厘米。运动速度较慢的板块,其速度仅为手指甲生长速度的一半或三分之一。移动得特别快的板块,如太平洋板块,其速度约为手指甲生长速度的3倍。地壳运动使板块边缘聚集巨大的能量,当这个能量超过岩石体系的能量容量时候,岩石就发生破裂。如果地震发生在海底,就造成海底的突然沉降或者隆起,从而使海水发生上下颠簸,形成了海啸。影片中,当超级规模的地震在海底爆发时,超级海啸随之发生。浪高1500米的海啸不仅吞没了印度大陆,而且几乎盖过了喜马拉雅山。毋庸置疑,这一切完全属于艺术的夸大和虚构。尽管人类历史上曾经多次遭遇大规模海啸,但这些海啸的浪高不超过几十米。不过,地震和海啸由板块运动引起倒是有科学根据。例如,1896年6月15日,日本三陆外海的海底地震(7.6级),系由太平洋板块向西俯冲所引发,地震引发的海啸吞没了27122人。1960年5月22日,智利奥索尔诺附近的智利海沟东侧海底地震(9.5级),与太平洋东南部的纳兹卡板块向东俯冲有关。这次地震激起的海啸,从太平洋东南边缘横跨整个太平洋,抵达西北缘的日本,导致万里以外的日本112人丧生。当海啸波传至近岸,由于水深急剧变浅,特别是在港湾,河口内,能量集中,波高骤增至10米以上,构成一堵“水墙”,汹涌直扑海岸低地,造成触目惊心的深重灾难。1883年8月27日印度尼西亚拉卡塔岛喀拉喀托火山爆发并引发海啸,海浪最高达37米,造成3万6千余人死亡。2004年12月26日印度尼西亚大地震,规模9.3级,它是由印度洋板块向缅甸微板块底下俯冲过程中的逆断层作用造成的,引发海啸高达10余米,波及范围远至波斯湾的阿曼、非洲东岸索马里及毛里求斯、留尼汪等国,地震及震后海啸对东南亚及南亚地区造成30万人伤亡。 威力无比的板块活动,移动着大陆,撕开或关闭了大洋,升起了山脉,扩展着陆地。换句话说,板块的活动可以造洋,造山,造陆;而海陆的变迁和山系的形成又会促使气候以致生物环境发生变化。板块活动实际上控制了整个地质,地貌,气候和生物环境的演化,从而最终规定了当今世界的自然地理面貌。面对沧海桑田的变迁,人类不能不为大自然的力量所折服。谁能知道,明天的地球将会是怎样的呢?地球南北磁极大倒转?《2012》中另一个场景可能让很多人印象深刻。一名美国政府官员指着电脑上的地图问:“现在威斯康星州是地球的北极?”回答是:“不,实际上是南极。因为地球的南北磁极互换了。”影片设计的这个场景同样有着科学背景。地球是一个大磁体,它有两个磁极,一个是南极,一个是北极。地球的磁场不断变化,有时增强,有时变弱,而地球磁场的两极也会移动,甚至倒转方向,北极移向南方,南极跑到北方。由于岩芯中的矿物质保存着地球磁极倒转的历史纪录,地球磁极倒转现象最初是在岩石剩余磁性测量中发现的。科学家通过不同地点、不同历史时期的岩芯记录进行比较就可以确定每次地球磁极倒转所需要的时间。在过去的1亿5000万年间,地球磁场的南北两磁极以不同频率倒转了数百次。地球磁极倒转是在比较长的时间尺度上发生的。在最近600万年间发生了三次倒转。其中最短的间隔是70万年,而最长的则有150万年。不过,在最近的78万年内,都未曾发生过倒转。法国地质学家高尔斯.胡罗特认为,地球磁极可能在近期内对调,理由是地球的磁场正在减弱。美国宇航局严重驳斥影片《2012》中短期内发生地球磁极倒转的可能性,理由是:地球可能发生过这样剧烈的磁场变化,但是这一过程是一个持续数百万年的缓慢过程,如此缓慢以至于人类根本感觉不到这种变化。而磁场衰减则是倒转过程中的一种现象。目前有些地区地磁场的强度确实有下降的趋势。根据历史变化规律,地磁衰减到一定程度就会发生磁极倒转,但是目前地球的磁场会不会继续衰减下去,还有待时间来检验。地球磁极翻转造成的后果相当严重,首先一些低轨道的卫星将完全暴露在太阳电磁风暴的“吹打”中,不用多久就会被摧毁,人类高科技通信技术将会遭遇毁灭性的瘫痪。此外,许多随季节变化而移居的候鸟或动物———从燕子到羚羊,几万年来它们一直依赖先天性本能鉴别地球磁场南北极,秋移春返,到时它们的命运很难预测。关键是在磁场两极倒转的过程中,赖以保护人类免受太阳强烈辐射的地球磁场将会完全消失,地球将整个暴露在各种致命的宇宙射线下,以人类为首的大量物种可能会因此灭绝。尽管听起来颇有些危言耸听,但这一理论恐怕也有待商榷。78万年前地球也曾经历过一次严重的磁场变化,南北磁极完全颠倒,但当时生活在地球上的我们的祖先直立人似乎并没有被灭绝,反而繁衍出了今天的智慧人类。地球磁场在两极倒转过程中磁场消失的时间共有多长,一直是科学家们争议的焦点。一部分科学家认为,地球磁场消失的时间将持续几千年。在这几千年内,地球将完全暴露在太阳辐射的致命“烧烤”中。然而,另一些科学家则认为,地球磁场两极倒转导致的磁场消失,最多只会持续几个星期。不过,根据对历史上各年代地球岩石磁化方向的研究,科学家得出结论是地球曾经多次发生过地球磁极倒转的现象。但这是一个非常缓慢的过程,每两次之间需要经过几十万年到上百万年的间隔,这样的事件是无法在10年之内进行预测的。也就是说,现在预测2012年发生地球磁极大倒转是完全不可能的事情。其实,科幻灾难片作为一种艺术创造,情节的设定更多是建立在想象的基础上,并不需要严谨的科学论证。如果真要较真的话,看电影的乐趣也会大减。
yu哭乄無泪 2019-01-01 15:13:03 0条评论
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