地球的脸庞:地貌-关于地球的常识
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    地球是太空中惟一不需太空探测船即可认识的星体,但是直到20世纪我们才真正勾勒出地球的全貌。地球是太阳系八大行星之一,按离太阳由近及远的次序是第三颗,位于水星和金星之后;在八大行星中大小排行是第四。在浩瀚的宇宙中,地球就像是广阔原野上的一粒灰尘,但是它的形成和发展却经历了十分漫长的过程。地球还是目前人类所知道的惟一一个存在生命体的星球。也是太阳系中直径、质量和密度最大的类地行星。

    太阳系与地球

    太阳是银河系里离我们最近的一颗恒星。它是一个巨大的圆球,直径有140万千米,质量约为20×1030千克。然而这个既大又重的太阳,在地球上看起来,却跟“盘子”差不多,这是因为太阳离地球的平均距离约有15×1015千米,按照目前科技水平,如果到太阳上去,乘最快的飞机也得20年。

    在太阳周围有许多行星、彗星和流星等围绕着它运转。太阳连同围绕它运转的这些星体,组成一个系统,我们叫它为太阳系。太阳系就是以太阳为中心的天体组织。因为在太阳系的全部天体中,太阳的质量特别大,它相当于太阳系其他天体质量总和的750倍。

    太阳除25天自转1周外,还带动整个太阳系的成员,以每秒20千米的速度,向着银河系中的人马星座移动。

    关于地球的常识太阳系

    在太阳系里,有成千上万的其他星体围绕太阳运转,其中最大的有8颗行星,它们是:水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。在地球上,我们用肉眼只能看到水星、金星、火星、木星和土星,其他几颗行星因离开我们较远,用肉眼看不到。这些行星本身都不发光,我们之所以能够看见它们,是它们反射太阳光的缘故。由于它们不停地绕太阳运转,所以都称它们为行星。

    对八大行星,根据它们的各种特性进行比较,大致可分为两大类型:一类是离太阳较近的水星、金星、地球和火星,称“类地行星”,它们的特征是,体积小、质量小、密度大、自转慢、卫星少(总共只有3颗),表面温度高。一类是离太阳较远的木星、土星、天王星、海王星,称“类木行星”,它们的特征是,体积大、质量大、密度小、自转快、卫星多(总共有29颗),表面温度低。

    太阳系里除八大行星以外,还有若干小行星,目前已发现的有1600多颗,它们是和地球、火星等一样的天体,只是体积很小。最大的小行星直径不过800千米,最小的直径只有1千米左右,其全部质量总和还不及地球质量的千分之一。它们绝大部分在火星和木星轨道之间的广阔空间中运动。

    彗星也是围绕太阳运转的天体。由于它的外形拖着一条长尾巴,所以通常叫它“扫帚星”。因为我们看到彗星的机会比较少,人们对这种自然现象又不理解,历代封建统治阶级就以彗星的出现,当做不祥之兆,来愚弄群众,巩固其统治地位。其实,彗星也是太阳系中的成员,它和行星一样,按一定的规律运行。彗星绕太阳运行一周需要几年、几十年,甚至更长的时间,当它运行到离太阳比较近的时候,我们才容易看到它。彗星的形状很特别,可分为彗核、彗发和彗尾3个部分。彗核由比较密集的固体质点组成,其周围的云雾状光辉叫做彗发,彗核和彗发总称为彗头,彗尾是由一些稀薄的气体所组成,形状像扫帚,它是在彗星接近太阳的时候,受到太阳光的压力才形成的。蓝色星球——地球除了彗星以外,在太阳系里还有无数的小星体、尘埃、微粒和气体,它们也绕着太阳运转。有时有极小的星体闯入地球大气层,这时在夜空就会有一划而过的亮光,人们称之为流星。这些流星体其实就是星际物质,一般体积很小,在它们还没有落到地面的时候,就已经在大气中因剧烈的摩擦而燃烧殆尽了。少数较大的流星残骸落到地面,就成了陨石。

    我们居住的地球是太阳系中的1颗行星。它的直径约12700千米,体积约11×1020立方千米,质量约60×1021吨。地球除围绕太阳运行外,自身也在不停地转动。围绕地球转动的有一颗不会发光的卫星,它就是月球,它绕地球1周是2832天。月球除公转外,还在不停地自转。由于太阳、地球、月球都在不停地转动,有时候,月球转到太阳和地球之间,正好把太阳射到地球上来的光挡住了,我们将月球遮住太阳的现象叫做“日食”。有时候,地球在太阳和月球之间,正好把太阳射到月球上的光挡住了,我们将地球影子映在月球上的现象叫做“月食”。

    地球的周围被大气层包围着,其中78%是氮,21%是氧,还有1%是水汽、尘埃和稀有气体。构成地球的主要物质是氮、氧、硅、钠、镁、铝、钙、碳和铁等,这些物质形成了空气、水、砂土和岩石等。地球的表面有高低不平的海洋和大陆。由于在地球上有空气、水和适宜的温度,很早以前,地球上就出现了生命。

    知识点子午圈

    子午圈是地平坐标系或赤道坐标系中的大圆,即在地平坐标系中经过北天极的地平经圈,或在赤道坐标系中经过天顶的赤经圈。它是地平坐标系和第一赤道坐标系中的主圈。子午圈是天球上经过北天极、天顶、南点、南天极、天底和北点的,并与天球相交的大圆。天体运动经过子午圈称为中天。

    地球的起源与演化

    一、地球的起源

    在科学还没有发达的古代,人们对地球的起源问题,要想得到正确的解答是不可能的。他们往往凭着主观猜测给予某些解释。剥削阶级为了维护自己的反动统治,竭力把地球说成是神明创造的。在我国古代,曾流传着盘古氏开天辟地的神话。说盘古氏生于天地混沌之中,后来,他用神斧把天地劈成两半,分成上天、下地。所有日、月、星、辰、风、云、田地、草木、金石,都是在他死后由身体各部分变成的。西方唯心论者也曾宣扬,是上帝用了6天时间创造了世界万物。这些神话传说只不过是人们对地球起源的美好猜想,毫无科学根基。

    1755年德国人康德在他的《宇宙发展史概论》一书中,第一个提出了太阳系起源的假说。他认为:所有的天体都是从旋转的星云团产生的。太阳系是由原始弥漫物质——星云所形成的。1796年,法国人拉普拉斯也提出了太阳和行星是从庞大的气体星云中形成的看法。由于他们两人的假说基本观点相同,所以,后来人们把康德和拉普拉斯假说,统称为“星云说”。康德和拉普拉斯的星云假说,对太阳系中各星体的形成作了详细阐述。他们认为:在宇宙空间,不仅存在着繁多的、闪闪发光的星星,而且还存在着种种浓度不同、成因不一、灼热的旋转气体团——原始星云。这种原始星云就是形成太阳、地球等天体的原始物质。原始星云当初占有比现在太阳系范围还要大的空间。原始星云的质点有的地方比较浓密,有的地方比较稀疏,质点与质点之间相互吸引着,较大较密的质点把周围较小较稀的质点吸引过来,使得原始星云的中心部分变得越来越密。这个中心部分密实而周围稀疏的庞大星云,在缓慢的转动中不断放热、冷却、收缩,因而使转动的速度也相应地不断加快,离心力也随着愈来愈大。在不断增强的离心力的影响下,星云变成了一个像铁饼形状的扁平体。随着饼状星云体的进一步冷却、收缩和旋转速度的增加,赤道部分不断增大的离心力,使饼状星云边缘部分的物质脱离星云体而形成一个类似土星那样的环。星云继续冷却,里面部分便继续收缩,这种分离过程一次又一次地重演,就形成了第二个环、第三个环,直至与行星数目相等的环。每一个环都大致处在现在某一个行星的轨道上,中心部分就收缩成为太阳。各个环以同一方向环绕着太阳旋转。各个环内的物质分布也是不均匀的,它们有稀有密。较密的部分把较稀的部分吸引过去,逐渐形成了一些集结物。由于互相吸引,小集结物又合成了大的集结物,最后就形成了地球等行星。刚形成不久的行星还是炽热的气体物质,因冷却、收缩,自转速度增加,又可能分出一些环来,这些环后来就凝聚成了卫星。像地球的卫星——月球就是这样形成的。

    “星云假说”在地球起源理论中,对人们的思想有着很深远的影响。所以在整个19世纪内,一直被看作是肯定了的科学业绩。在那种科学还深深禁锢在神学之中的时代里,康德、拉普拉斯敢于冲破上帝创造世界,否定了以为世界是一成不变的形而上学的观点,确实是科学上一个很大的进步。但是,“星云说”并不是完美无缺的,康德虽有自发的唯物论倾向的一面,但又有科学向宗教妥协的一面,他把形成地球的原始物质的运动看成是从虚无飘渺中产生的,给上帝留了一个位置,这又完全是唯心的。随着科学的不断发展,现在人们也不能把“星云说”全部地接受下来。

    20世纪开始以来,一些帝国主义御用的学者就抓住了“星云说”还不能解释的某些问题,对它进行了种种非难。他们抛弃了“星云说”中所主张的行星系统是从统一旋转着的弥漫物质中形成的这一可贵思想,而另外提出了太阳系起源假说。近几十年来,先后提出的太阳系起源假说就有30余种。其中有一类被称为“灾变说”的,认为行星是由某种外力干涉而从已经存在的太阳上分离出来的。如20世纪20年代英国人金斯所提出的潮汐分裂说,就是其中较流行的一种。据他说:大概在20亿年以前,宇宙间突然有一颗巨大的恒星向着太阳冲来,到了太阳近旁时,靠着它的强大吸引力,从太阳表面拉出一股雪茄烟状的气体物质流。这条气体物质流在它自身的引力作用下,凝聚、分裂成好几个圆球团,各个圆球团在自己的轨道上绕太阳旋转,这就形成了地球等行星。新形成的行星,又以相同的过程形成了卫星。所不同的是,从行星上拉起一条气体物质流的作用力,不是那颗突然冲来的恒星,而是太阳自己。

    金斯假说提出之后不久,就受到许多人的批驳,指出他的假说完全没有科学根据,因而不久就被大家所抛弃。

    继而,又出现了风靡一时的“俘获说”。“俘获说”认为行星等天体不是太阳的“孩子”,而是独立的构成体;地球从来就没有同其他行星及太阳成为一个整体过;地球及行星等是太阳在星际空间运行途中俘获了星际物质而形成的。如:前苏联人施密特的“地球起源假说”就是俘获说中较后起而又较流行的一种。它认为:宇宙星际空间分布着一种由固体尘埃和气体组成的巨大的宇宙云——星云。在60亿~70亿年以前,太阳在宇宙运行中,遇着了一大团宇宙云。太阳穿过这团宇宙云,由于条件的巧合,“俘获”了其中的一部分物质,并迫使这一部分物质围绕太阳旋转起来,后来,这些物质就凝聚成为地球及其他行星。同时在增长着的行星周围,形成了卫星。

    关于地球和太阳系起源还有许多假说,如碰撞说、潮汐说、大爆炸宇宙说等。自20世纪50年代以来,这些假说受到越来越多的人质疑,星云说又跃居统治地位。国内外的许多天文学家对地球和太阳系的起源不仅进行了一般理论上的定性分析,还定量地、较详细论述了行星的形成过程。

    二、地球的演化

    地球自形成到现在,有多大岁数呢?这个问题,直到现在还没有一个统一的认识。

    在18世纪中叶,有人根据地球是由炽热的太阳物质凝聚而成的假说,研究了炽热铁球的冷却速率,推算出了地球的年龄约为7万年。到了19世纪时,又有人用沉积速率估计个别地质时代长短的方法,推算出地球的年龄在几千万年到几万万年之间。直到20世纪,发现了放射性元素的固定不变的衰变速率后,才为测定地球年龄提供了较可靠的依据。近几十年来,用这种方法测定的最古老的矿石年龄是20亿~25亿年,如我国辽宁省鞍山群里的岩石是213亿~236亿年。20世纪40年代英国人霍尔姆斯用钠变化为铅的速度规律,推算出地球的年龄约为35亿年,并且还提出了地球的年龄与地壳的年龄相等的看法。但是,进入20世纪50年代以后,用这种方法,目前人们已经测出南极洲的一种岩石已有40多亿年了。我国辽宁鞍山地区也发现有33亿~34亿年前的岩石。测定地球的年龄主要用铅、铀和钍。据测定,地球的年龄为46亿年。20世纪60年代末,经过对美国阿波罗号探月飞行带回的月球岩石样品进行测定,月球年龄为44亿~46亿年,所以,地球的年龄为46亿年是目前大多数人公认的年龄值。但它并不是定论了的值,随着科学技术的发展,说不定会出现另一个更为接近、能被大家都能接受的年龄值来。

    (一)前古生代时期

    从地球形成到57亿年,这个时期可以笼统地叫做前古生代时期,一般也叫前寒武纪,这是因为古生代的最早的纪叫寒武纪。

    前古生代的前期是地球的童年时期。从距今30亿年左右起,有确切的证据说明地壳中先后出现了小块的稳定陆核。重要的是这些陆核的稳定性一直保持到现代,起着稳定大陆核心的作用。从距今30亿年左右起,地球已经进入了自己的青少年时期,大气、水、生物各圈层都有很大发展,逐步演变到了和现代相近的情况,真正的地质作用,包括内外营力两个方面,都已经开始。

    在世界各地的前古生界岩系里,蕴藏有极重要的矿产资源,如许多国家著名的铁矿、金矿和铀矿,都在这个时期形成。

    前古生代早期的岩石,因为形成的时代很久远,一般都饱经沧桑的变化,它们的本来面目已经不容易辨认。这一时期的代表性岩石组合有两类:一类是片麻岩,是一种由石英、长石、云母等矿物组成的、经历程度比较深的变质作用而形成的岩石。另一类以绿色片岩作为代表,是古老火山作用的产物,经历过中等程度的变质作用。我们刚刚提到的矿产,主要跟后一类岩石组合有关。

    前古生代岩石地貌

    古老岩石构成稳定大陆的基底,支撑着后来形成的一层层沉积岩石。相对于基底来说,后来形成的沉积岩石也叫盖层。

    这些古老的变质岩系还是许多山脉的核心,如我国境内的泰山、嵩山、恒山、五台山等的核心就都是由它们构成的。

    所以,古老岩系可以说是大陆的骨干和核心,正是它们对大陆的地质演变起着一定的控制作用。

    前面我们提到,地球在此阶段是以最早出现小块陆核作为标志的。后来的大陆就是由陆核逐渐扩大而成的。

    各大陆是怎样由陆核逐渐扩大的呢?

    现在让我们用研究程度比较好的北美大陆做例子,来说明一下这个问题。

    下图是北美大陆不同年龄的古老岩石的分布图。这张图给读者一个清晰的概念,就是年龄最老的岩石占据大陆的中部(竖线区),它们被年龄比较小的岩石所环绕(横线区),越向外去,岩石的年龄越小,这样一圈圈扩大开去。岩石年龄这样有规律的分布证实了北美地质学家早就提出的大陆扩大理论,就是大陆在地质演变的过程中由中心向外一圈圈地增生,使大陆不断扩大。

    北美大陆不同年龄的古老岩石分布北美大陆演变的模式给人以启发。其他大陆是否也按照这种方式形成的呢?

    现在了解到,其他大陆上不同年龄岩石的分布虽然不像北美大陆那样有规则,但是总可以找到年龄比较小的岩石环绕着陆核或分布在陆核之间的情况。这说明大陆扩大的理论具有一定的普遍意义。

    在距今17亿年左右,地球经历了一次最有意义的稳定大陆的形成事件。经过这次事件以后,大陆差不多都接近了它们现在的规模。然而这些新形成的大陆岩石圈还比较薄弱,也没有达到真正的稳定。有人把这个时期的大陆岩石圈叫做原地台,意思是想区别于以后的真正的地台。所谓地台就是地壳上比较稳定的地区,和地壳上强烈活动地区的所谓地槽相对立而存在。在原地台内部和周边还发育着长条形的活动区域,也就是地槽。

    为什么说在距今17亿年左右,地球经历了一次最有意义的稳定大陆的形成事件呢?

    原来,从全世界大陆增长的过程来看,自从距今30亿年左右最初的陆核形成以来,稳定大陆增长的速率是比较缓慢的。

    随着地质历史的进程,稳定大陆增长的速率有加快的趋势。到了接近距今17亿年左右的时期,稳定大陆的面积在相对比较短的历史阶段里大大增加,给人以突然的印象。

    如果我们再看一看距今17亿年以后的情况,发生在距今17亿年左右的这个稳定大陆增长事件就更显得突出。因为从距今17亿年以后直到现代,稳定大陆的面积虽然还有所增加,但是增加的规模已经很小了。

    稳定大陆增长的这种规律性无疑不是偶然的。但是到目前为止,地学界对这个问题的讨论还不多,也没有找到解释这一规律的一致认识。

    对稳定大陆增长规律的认识在地球演变历史的研究中应该是具有头等重要意义的,因为地球演变历史中古地理、古气候的变迁,生物界的演化,乃至水圈、大气圈的演化,无不受岩石圈演变的影响和支配。

    稳定大陆增长规律看来主要是由地球演变的内能所决定的。距今17亿年所形成的原地台还比较薄弱,也没有达到真正的稳定。又经过了几亿年的时间,原地台才渐渐稳定下来。从此以后,地球进入了真正的稳定地台和活动地槽两种体制并存的时期。从原地台到地台的转变时期是从距今17亿年到距今14亿年左右这段时期。这是地球岩石圈演变历史中相当重要的一个阶段。

    不少地球科学家强调距今17亿年左右原地台形成事件在划分地球演变阶段中的重要意义,这当然是有理由的。不过距今14亿年左右是稳定大陆最终形成的时期,似乎有更加重要的意义。

    从原地台到地台的转变过程,在地质学上常常叫克拉通化,克拉通就是古老稳定地台的意思。根据现在所掌握的资料看,原地台曾经多次被来自地球内部的力量所打碎,可是又不断被从下面来的岩浆物质所胶结,变得越来越厚,越来越稳定了。这个过程好比浮在水面上的一片片薄冰,随着气温的下降,变得越来越厚、越来越不容易破碎的状态。

    距今14亿年左右以后,地球岩石圈的演变进入了一个新阶段,地台和地槽两种体制处在势均力敌的局面,从此以后,地球上层物质运动的形式也有所不同了。

    (二)古生代时期

    1古生代时期的划分

    古生代,如果作为最古老生命的时代,那固然已经名不副实了;但是,从另外一种意义上来看,古生代还是反映了这个时期的特点:一方面,从古生代开始,生物界进入了空前繁盛的时期,数量之大,种类之多,确实是前所未有的;又因为从这个时期开始,大量出现了有钙质和硅质骨骼的生物,所以其中许多代表得以保存成很好的化石,成为古生物学家的研究对象。另一方面,综观这个时期的生物界,跟古生代以后的生物界面貌却又有很大不同,毕竟是属于古老生命的范围。

    古生代时期包括距今57亿年到距今23亿年这段时期,持续34亿年。古生代跟前古生代相比要短得多,但是研究程度要比前古生代高得多。

    古生代时期地层地球到这个时期已经经历了几十亿年的演变,大气圈、水圈和岩石圈的物质组成和结构跟今天地球的情况相比已经差不多了。这个时期所发生的地质作用,无论是内力的还是外力的,跟今天地球表面和上层正在进行的相比,也已经很相近了。

    古生界的地层总的说可以分为上下两部,就地质年代来说,也就是可以把古生代分成早晚两期。

    早古生代包括寒武、奥陶、志留三个纪,从距今57亿~4亿年,持续17亿年。

    晚古生代包括泥盆、石炭、二叠三个纪,从距今4亿~23亿年,持续时间跟早古生代相当。

    2早古生代地台演变

    在前古生代末期,从距今8亿~6亿年这段时期里,岩石圈经历了一系列变动。进入寒武纪以前,地球表面的大陆地势高峻,面积扩大,天寒地冻。

    从寒武纪开始,以古陆作为核心的相对稳定区——地台区经过长期的夷平作用之后,地势逐渐趋向平缓;低洼的区域屡次遭到海水浸漫,广阔的浅海不断扩大;环绕着地台区或者位于地台区之间的,是相对活动的区域——地槽区,一般是或深或浅的海槽。

    这个时期的地槽分布在古大陆地台的边缘,如北美地台的东西两侧、东欧地台的西缘、中国地台和西伯利亚地台之间、西伯利亚地台和东欧地台之间等,它们主要表现成海槽。

    我们说到早古生代地台,这是一个地质构造概念,并不就是指早古生代的大陆,而是指在早古生代处在相对稳定状况的区域。当然相对稳定并不就是绝对不动,地台特别是它的边缘还是有相当的活动性的。

    一般来说,地台是大陆规模的成片区域,由基底和盖层两部分构成。基底由古老变质岩组成,刚性比较大,对盖在上面的相对柔软的沉积层起着保护的作用。基底也并不是完整的一块,更不是完全僵死的,而是被断裂分割成若干块,块跟块之间存在着相对运动,比如有的块相对其他块上升,或者在水平方向上有相互错动等。显然,基底发生的运动会影响盖层。读者可以设想一个由几块木板拼起来的台子,上面铺了几层台布,如果木板之间发生相对移动,盖在上面的台布就会相应地产生隆起、凹陷、扭曲、褶皱甚至被撕破。这种情况和地台的运动相类似。

    从世界上比较典型的地台来看,地台的运动相对地是比较弱的,以发生在地台内部的相对升降运动的幅度说,它还不及地槽区的1/10。不过地台边缘由于受到相邻地槽的影响,运动幅度一般比较大。

    尽管寒武纪早期大陆地势陡峻,但是由于它内部的相对运动逐渐减弱,风化、剥蚀、搬运等外力地质作用渐渐占了上风。到了寒武纪中期,大陆和它邻近地区的地貌已经发生了显著的变化,一般比较均一化,比较低平了。地球表面高低差异减小,因而发生了大规模的海浸,大片的低平大陆被海水所淹盖。这种情况也影响了古气候,使它变得温和了。阳光灿烂的海滩、海水淹盖的大陆架和浅海空前广阔。

    正是在这样的环境里,海洋植物和动物得到了稳定的生活条件,大大繁盛起来。寒武纪是地球上最早出现可供利用的煤的时期,如我国南方寒武纪岩层里的一种劣质煤叫石煤的,就是由生活在滨海、浅海的海生植物遗体大量聚集、石化而形成的。大量生物遗体的埋藏还形成了农用肥料——磷矿层。

    地台内部的运动往往表现成大块大陆的升降运动。当大陆块缓缓上升的时候,它就成为高出海面不多的平原,当它缓缓下降的时候,又很容易遭到海浸,并且在海底上接受从陆地风化、剥蚀、搬运而来的沉积物。

    例如,我国华北地区在早古生代时期的经历就是这样。当古华北地区陆块稍有下降,海平面相对升高,从现代的东海之滨到太行山区都是一片汪洋。当它稍有升高,海平面相对下降,广大的古华北地区又重新露出海面。从寒武纪到奥陶纪,这样的过程不知道经历过多少次,在这里渐渐沉积了几百米厚的碳酸钙质(石灰质)和泥质沉积物。在这些沉积物转变成岩的岩层里夹有许多层所谓龟裂灰岩,就是海底的淤积物常常露出海面发生干裂现象的极好证明。

    从寒武纪到志留纪这段历史时期中,虽然在地台的某些局部曾经遭到过比较强烈的变动,但是从总体看,上面说的比较稳定的体制一直保持着。

    到了志留纪末期,情况发生了变化。这时候在地台周围和地台之间的地槽区里先后发生了翻天覆地的变化,发生了所谓加里东运动的大变动。加里东运动这个名称来自英国的一个山名。

    这场运动延续的时间是用百万年来计算的。而且就一个地区来说,运动还不只发生一次,这每一次在地质学上叫做幕,就像一个剧从序幕开始经过几幕达到剧终的情况那样,一个运动也是由几个幕组成的。

    早古生代的地台因为受到加里东运动的影响,原来低平的地区重新被抬高,简单的地貌又变得复杂起来。大片的海水从地台上退去。初始基本上水平的沉积盖层,经过这场变动之后,有的地方发生了倾斜、褶皱,有的地方发生了断裂。然而地台的这些变动的强度远不及地槽区里岩层所发生的变动的强度。志留纪末期的运动使气候也重新变得严峻,同时也难免影响到生物界。

    3早古生代地槽区演变

    地槽是成长条形状的区域,它不像地台那样具有刚性基底的保护。

    一般说来,地槽发育的早期表现是大幅度的下陷,在下陷的同时接受从上升地区剥蚀来的岩屑,再加上来自地下的火山物质,所以在地槽里往往有巨厚的堆积物,下陷幅度10倍于同期发育的地台区。

    地槽发育晚期,强烈的构造运动能使地槽里的沉积岩层和火山岩层产生剧烈褶皱和断裂破坏,同时有大量来自地下的炽热岩浆侵入,形成规模很大的侵入岩,数量最多的是大家所熟悉的一种建筑石料——花岗岩。如果一部分岩浆沿着断裂上升到地表,就会形成壮观的火山爆发。

    经过地槽晚期的强烈构造运动之后,地槽区从下陷海槽转变成了雄伟的山系——褶皱带,从此之后渐渐走向稳定。

    以上就是地槽区演变的大体过程。

    早古生代地槽经过加里东运动,转变成稳定的褶皱带,并且镶在地台边缘,这一情况可以英国的地槽作为代表。英国的加里东地槽位于古老的东欧地台的西北边缘,经过加里东运动之后,东欧地台向西北方向扩大了。另外一条类似的地槽褶皱带位于北美地台的东缘。在西伯利亚地台的南缘也有强大的由加里东运动形成的褶皱带,在我国的东南部和秦岭、祁连山、天山等地区也都有加里东皱褶带的发育。

    4晚古生代地台和地槽区的演变

    跟早古生代开始的时候情况相似,随着均夷作用的进行,地球表面的地势逐渐趋向和缓。从泥盆纪中期开始,在北半球的若干地区重新发生海浸,如我国的南方、前苏联的欧洲部分、北美大陆等地。经过泥盆纪晚期短暂的海退,到了石炭纪中期,海浸规模达到了最大。石炭纪晚期,海水又渐渐退去。

    南半球的情况有所不同。泥盆纪早期,地台内遭到过短暂的海浸,中期海水已经退出,整个晚古生代,除某些边缘地区之外,地台内部没有再受到海浸。可见南半球地台的大部分长期处在稍稍隆起的状态。

    泥盆纪时期,气候温暖,但是比较干燥。石炭纪时期,气候变得温暖潮湿。而到了二叠纪时期,气候又渐转干旱。

    晚古生代的地槽区,在开始阶段接受了厚厚的沉积物和火山物质之后,从石炭纪晚期开始,先后遭到强烈构造运动的影响,转化成褶皱山系。运动此起彼伏,一直延续到晚古生代末期才最终完成。这个运动叫华力西运动,这个名称来自阿尔卑斯山脉中的华力西山。华力西运动也叫海西运动,这个名称来自德国的哈兹山。

    华力西运动使位在欧洲和非洲之间的地槽、东欧地台和西伯利亚地台之间的乌拉尔地槽、西伯利亚、中亚和中国地台之间的广大地槽区、北美东缘的阿巴拉契亚地槽等都转化成褶皱山系,海水退出,使世界上最大的大陆——欧亚大陆连成一片。南半球大陆,随着周边地槽发展的结束,在晚古生代末期也有所扩大。

    5大陆漂移和潘加亚大陆形成

    大陆形成以后,它们的位置有没有发生过移动?就是说稳定地台除了存在差异性的升降运动(表现为海水的进退)以外,是不是还有大规模的水平位移?对待这个问题,地学界历来有两种截然对立的观点:

    一种观点认为,大陆在地史时期只有面积的增大和缩小,位置没有发生过明显的水平方向的移动。这种观点叫做固定论。

    另一种观点认为,被断裂分割成块的岩石圈曾经在软流圈上发生过大规模的水平运动,结果大陆块一再分裂和重新拼合,并且在这个过程中不断增大。这种观点叫做活动论。

    按照活动论的观点,古生代开始的时候,在古欧洲和古北美洲之间曾经有过一个古大西洋。古大西洋的宽度虽然不得而知,但是至少它曾经阻隔了两边生物的沟通,看来宽度是不小的。古生代开始以后,古欧洲和古美洲两个陆块逐渐接近,到志留纪时期才碰在一起。相碰的力量引起了加里东运动。

    类似的情况也发生在古欧洲和古非洲、古欧洲和古亚洲、古西伯利亚和古中国之间。到古生代末期,全球大陆块达到最大程度的互相接近。

    以上的推测是根据近几十年来海洋地质和地球物理的研究所提出来的板块构造理论引申的。对于古生代时期大陆是否发生过大规模水平移动的问題,虽然还有少数学者仍然持怀疑态度,但是已经有不少地质、古生物、古地理和古地磁方面的证据支持这种推测。

    在古生代末期,全球大陆块达到最大程度的相互接近,这就形成了全球的统一大陆,叫做潘加亚大陆。“潘加亚”一词是由魏格纳提出来的,潘加亚大陆意思是泛大陆。

    潘加亚大陆的北半球部分,叫做劳亚大陆。“劳亚”是加拿大东南部一个地名劳伦斯和亚洲的缩合词。劳亚大陆也叫北方大陆,范围包括北美大陆和欧亚大陆(除印度和阿拉伯半岛)。

    潘加亚大陆的南半球部分,叫做冈瓦纳大陆。“冈瓦纳”是印度中部一个地名。冈瓦纳大陆也叫南方大陆,范围包括南美洲、非洲、澳大利亚和印度半岛。

    下面的图就是冈瓦纳大陆图。这是根据现在南半球相互分开的各大陆拼合成的。图中虚线所圈定的范围是根据各地石炭纪晚期和二叠纪早期的冰碛恢复出来的古大陆冰盖的位置,箭头的指向是根据冰碛的研究所确定的古冰流的方向。大家看到它们刚好从冰盖的中心指向边缘,这进一步说明,把大陆按照如图的方案拼合起来是合理的。更有意思的是,南美冰碛中的某些砾石竟来自远在几千里之外的非洲的西南部,如果这两个大陆不曾互相毗邻的话,这个事实简直就无法解释了。

    冈瓦纳大陆的冰盖复原图

    在劳亚和冈瓦纳两古陆之间,有一个朝右方开口的三角区,这里是古地中海,叫做特提斯海。图上其他广阔的海域都是古太平洋。

    从以上所说不难看出,古生代时期大陆岩石圈演变的总趋势是继续扩大和连成一片。大陆的扩大主要是通过位于它边缘的地槽转化成褶皱带的过程实现的。古生代的褶皱带主要就是前期的加里东褶皱带和后期的华力西褶皱带。

    到了古生代末期,大陆的总面积已经跟今天地球上的大陆总面积相差无几了。

    (三)中生代时期

    1中生代时期的划分

    中生代从距今23亿年开始,延续的时间大约16亿年,到距今6700万年结束。它处在古生代和新生代之间,所以叫它中生代。

    中生代划分成3个纪:三叠、侏罗和白垩。

    三叠纪这个名称是因为它的标准剖面在德国分做上、中、下3个部分而确定的。

    “侏罗”这个名称来自法国瑞士间的侏罗山。

    白垩纪是因欧洲这一时期的地层主要是白垩沉积而得名的。

    三叠纪结束、侏罗纪开始的时间是距今195亿年,侏罗纪结束、自垩纪开始的时间是距今137亿年。

    2超级大陆的解体

    中生代开始以后,在地球史发展中出现了新的转折。

    从前面的章节我们知道,古生代岩石圈演变的总趋势是稳定的地台区阶段性地扩大,而且在古生代末期,稳定的大陆连成了一片,形成了所谓潘加亚古陆——一个超级大陆。

    可是到了中生代,潘加亚古陆又逐步解体了,各个陆块渐渐趋向于漂移到现代所处的位置。岩石圈又经历了一系列重要的变动。

    中生代开始经二三千万年,到了三叠纪末期,在北美、南美之间和欧亚、非洲之间发生了分裂,此外,在南部的几个陆块之间也发生了裂缝,开始互相移开。

    又过了五六千万年,到了侏罗纪晚期,各陆块进一步分裂。最值得注意的情况是,在北美和欧亚大陆之间、南美和非洲之间产生了一条大体上是南北方向的巨大裂隙,陆块向两边移开,海水浸进去。这就是以后的大西洋。

    3海底扩张和环太平洋火圈形成

    上面我们谈到中生代开始以后统一大陆的解体,后来又介绍了板块构造理论是怎样解释这个现象的。现在让我们来看一看,岩石圈板块发生大规模水平运动的时候在大陆边缘和内部引起了什么样的地质作用。

    潘加亚大陆解体之后,先是出现了狭窄的大西洋和印度洋,以后这两个新生的大洋面积不断扩大,而原来统一的大洋——古太平洋的面积却不断缩小,好像环绕太平洋东西两侧的大陆一齐向着它挤过去似的。这就使位在古太平洋周围的大陆边缘发生强烈的火山和岩浆活动、沉积和随后的造山作用,这就是地学界科学家们早已密切注意的环太平洋构造带,也是世界上重要的成矿带。

    环太平洋的大陆边缘发生强烈活动

    的原因解释示意图为什么偏偏在环太平洋的大陆边缘上发生这样强烈的活动呢?下面用几张图来解释一下:

    A图的左边表示的是古太平洋的一部分,右边是古美洲大陆的西缘,时代属晚古生代时期,距今大约25亿年以前。从图上可以看出,那时的古美洲西缘是平静的,只有厚度不大的从古大陆剥蚀来的沉积物(带点的区域)。

    B图表示的是中生代的三叠、侏罗纪时期,距今大约2亿年的情况。这时大洋岩石圈(虚线的区域)下插到大陆岩石圈之下,也就是发生了所谓俯冲的作用。俯冲引起了发生在大陆边缘的一系列重要现象。

    第一,在大洋岩石圈开始下弯的部位产生了一条古海沟。

    第二,在下插大洋岩石圈的上部生成了岩浆,岩浆的运动用弯曲的箭头来表示;由于岩浆的上升,在曲折的海岸线之外形成了成串的现象。

    第三,下插大洋岩石圈所引起的水平方向的压力使早先在大陆边缘形成的沉积层发生褶曲,并且在地表产生一列山脉。

    C图表示的是事件进一步发展以后的情况。大家看到,在原来成串岛弧(火山岛屿)分布的区域又形成了一列雄伟的山脉。这是发生在白垩纪早期的事情,距今大约1亿年。在新旧两排山脉之间可能有残留的海水。从弯曲箭头所代表的岩浆发生源的位置来判断,新的火山将向东移动一段距离。

    上面所说的俯冲作用一直持续到今天,雄踞在美洲西岸的落基山和安第斯山就是这一作用的产物。

    以上叙述的过程虽然举的是太平洋西岸的例子,但是大体上可以代表整个环太平洋带的情況。我国的东部,包括贺兰山、六盘山、四川西部、云南东部诸山一线以东的广大地区,都处在环太平洋带作用的影响之下。对于研究发生在大陆边缘的各种作用,以及这一作用在大陆内部的各种反映,这是一个很重要的区域。

    在地球科学中,把受到大洋岩石圈俯冲作用的大陆边缘叫做活动大陆边缘,或太平洋型大陆边缘。

    4大西洋两侧的大陆边缘

    中生代时期,大西洋两侧大陆边缘的情况跟上面说的环太平洋大陆边缘的情况不同。它们的区別主要在于,这里没有发生大洋岩石圈的俯冲作用。这种没有受到大洋岩石圈俯冲作用的大陆边缘叫稳定大陆边缘,或大西洋型大陆边缘。

    大西洋两侧大陆边缘的情况跟上面A图所表示的古生代晚期古太平洋边缘的情况相似,只有单纯的沉积作用。由于在这样的区域有丰富的浅海生物,它们死后的遗体随着沉积物一起被埋藏在海底,日久天长,富含生物遗体的沉积物往往能够积累到几千米厚。在一定的条件下,生物遗体转化成石油,并且在孔隙比较多的沉积物里富集起来。所以这类地区早已被寻找石油资源的科学家们所瞩目。

    为什么俯冲作用在太平洋边缘而不在大西洋边缘发生呢?比较流行的解释是这样的:

    软流圈物质沿着一个岩石圈裂缝上涌所形成的新大洋岩石圈(它的顶面就是新海底)仍然具有比较高的温度,所以这时它的密度和软流圈物质的密度相差不大。当新大洋岩石圈不断增生,先前形成的部分不断被推到离增生带越来越远的时候,温度也就越来越低了。我们都知道热胀冷缩的原理。逐渐变冷的大洋岩石圈体积收缩,密度逐渐增大,终于变得比它下面的软流圈物质的密度大了。重的东西被托在轻的东西之上是不稳定的,随时都有沉入轻的东西的趋势。只有当一个大洋扩张到一定的程度,或者说达到一定的宽度,在它边缘部分才会发生大洋岩石圈沉入软流圈的情况,也就是说才有发生俯冲作用的可能性。

    当然我们不能说现代的大西洋东、西边缘部分的岩石圈密度不比下面的软流圈密度大,但是大洋岩石圈开始它的俯冲运动还需要克服阻力,要有一定条件,情况是复杂的。可以这样说,扩张到今天的大西洋还没有具备开始俯冲作用的条件。也许再过几百万年之后,它的边缘才会出现俯冲作用。不过这只有留待未来的人类去观测了。

    (四)新生代时期

    1新生代时期的划分

    新生代,顾名思义是新的生命的时代,从新生代开始,生物的面貌跟现在生活在地球上的生物面貌越来越接近了。它是地质历史时期中最新的一个时代,包括现代在内。

    从延续的时间看,整个新生代有67千年,不过相当于古生代时期的一个纪的时间。

    新生代由第三纪和第四纪两个纪组成。这两个纪的名称早在18世纪就已经出现,欧洲地质工作的先驱者曾经把西欧南部的地层从老到新划分成原始系、第二系、第三系和第四系。前两个系早已被更加详尽的划分所代替,名称不再使用。后两个系的名称却沿用到现在。

    第三纪的时间是从距今67千万年至距今25百万年,第四纪更短,从距今25百万年到现在。第三纪和第四纪交界的年代,现在的意见不一。

    第三纪一般可以进一步划分成两段:老第三纪和新第三纪,也有的国家把它们当做独立的两个纪对待。老第三纪从老到新由古新世、始新世、渐新世组成;新第三纪从老到新由中新世、上新世组成。至于第四纪,它由更新世和全新世组成。全新世从距今1万年前开始。

    新生代延续的时间虽然相对比较短,但是正是在这个时期里,地球表面的海陆分布、气候状况、生物界面貌逐渐演变到现代的样子。特别是第四纪,它有很多特点。这个时期的沉积物因为形成不久,变成岩石的作用还没有完成,容易遭到破坏和再沉积,所以第四纪沉积的类型和分布跟地壳的最新构造活动的关系极其密切。第四纪因为时间很短,生物还来不及有多么显著的变化,所以跟以前各纪都不同,它的进一步划分主要是根据这个时期气候的变化,生物进化标志已经退居次要地位。第四纪还是“万物之灵”的人类的时代,因而过去也有人把第四纪叫做“人类纪”。

    因此,对新生代,特别是第四纪时期地球演变的研究跟认识人类的诞生、认识人类所处的环境有密切关系。换句话说,人们可以根据这一时期的研究认识过去环境的演变规律,进而更深刻地认识它现在的特征,并且预测它的未来。

    2新生代时期的造山运动

    新生代时期最突出的事件是非洲跟欧洲的接近和印巴次大陆跟亚洲大陆的相撞。

    它的结果使一部分岩石圈上层物质互相推挤,形成了横亘于南北半球之间、绵延几乎达到地球半周的最雄伟的山系和高原。这条山系没有统一的名称,它西起非洲北部的阿特拉斯山,经南欧的阿尔卑斯山,东延喀尔巴阡山,接高加索山、土耳其和伊朗的高原和山地、帕米尔高原和山地,再向东就是最有名的世界屋脊喜马拉雅山和我国的青藏高原,再向东南去,中南半岛和印尼诸岛的山脉也都跟它相连。

    这就是阿尔卑斯造山运动和喜马拉雅造山运动的产物。

    新生代时期,环太平洋火圈进一步发展。

    太平洋底跟周边大陆的相互挤压作用使大陆边缘的构造带持续发生强烈的变形和岩浆作用,并且伴有强烈的地震活动,这些作用一直到现在还在进行着。

    环太平洋带地区在新生代时期跟中生代时期不同现象是,在它的北部和西部,在海沟和它相伴的岛弧后面,也就是岛弧和亚洲大陆之间,存在着一系列的边缘海,自北而南,它们的名称是:白令海,鄂霍次克海,日本海,中国的黄海、东海、南海,菲律宾海,以及环绕在大洋洲北面和东面的诸海。这一系列边缘海,无论从地理或地质的意义上讲,都不是真正的大洋,它们的形成原因到现在仍然是一个存在争论的问题。不过近些年来的研究工作表明,它们的形成还是跟太平洋板块向着亚洲大陆的俯冲作用有关。

    相对比较刚硬的大陆也不是铁板一块,而是被各个地质历史时期的运动所形成的断裂切割成大大小小的块体。因为这些块体都被断裂所围限,所以把它们称做断块。断块在大陆边缘各种作用的影响之下(可能还有来自大陆岩石圈之下物质运动的影响)发生互相推挤、拉开或相对升降。表现得最清楚的是因断块有升有降而形成山地、高原或盆地、平原。

    下面我们以东亚大陆作为例子,说明一下发生在这里的断块运动。

    大体上以我国的贺兰山—龙门山这条南北走向的线作为界线,东亚大陆分成了东西两半。在这两部分大陆内部的断块运动的表现有所不同。

    下图是东亚大陆第三纪以来的盆地(用阴影线表示)分布图。

    东亚大陆第三纪以来盆地分布图

    首先我们看东部,第三纪以来的盆地虽然大小各不相同,但是大都呈长条形状,而且盆地延长的方向大都是北偏东。分布在我国东北和广西境内的盆地里,因气候潮湿、古植物繁茂而含有煤层;而华北(可向北延到下辽河)一带古气候干燥、潮湿相间,并且有几次海水的浸漫,华南一带的盆地里主要是红色碎屑岩,反映这里在当时是干旱气候条件下的山间盆地。晚第三纪到第四纪时期,华北、东北的盆地面积扩大,渐渐形成今天我们见到的华北平原和松辽平原的面貌。在华北平原以西的山区,在第四纪时期除了有些地区发育有河湖的沉积以外,还在一些岩洞里发育有洞穴堆积物,如驰名中外的“北京人”头盖骨发掘地周口店龙骨山,就发育有很好的第四纪洞穴堆积物。华南地区在晚第三纪到第四纪期间不断上升,曾经存在过比较陡峻的地形,在高出当时雪线位置的地区可能发育了山岳冰川。

    西部的盆地,如天山以北的准噶尔盆地、天山以南的塔里木盆地、青海省的柴达木盆地等,自第三纪以来不断下降,并且接受来自剥蚀区的岩屑,同时环绕盆地的山区又不断上升,两种现象相伴发生。盆地的下降和山区的上升从第三纪早期就已经开始,到了晚第三纪加速发展,这种趋势一直持续到现在。西部盆地除塔里木盆地的西部在第三纪早期曾经遭到海水侵入之外,大都处在内陆干旱气候条件下。有意思的是,这些盆地都明显成菱形,而且长对角线的方向近于东西向。

    上面所说的东部和西部盆地延长方向的不同是因为控制它们发育的边缘断裂的方向不同。我们看到,东部盆地的延长方向大体上都平行于环太平洋带西支的方向(就是北偏东方向),而西部盆地的延长方向大都平行于特提斯带的方向(近东西方向)。这种现象说明,大陆内部地质发展是受大陆边缘构造带活动的影响的。

    3第四纪的气候变化和冰期

    设想一下,如果全世界的海水平面突然升高了100多米,那时将会是什么样的情景呢?大片的滨海平原和低洼地区被淹没,地球表面的景观将有很大的变化。不言而喻,气候也会随着发生改变。

    这样的设想并不是没有根据的。不少地球科学家研究了位在地球南北两极的冰盖以及许多山岳冰川的消融或增长对海水平面变化的影响。有人认为,第四纪极地的冰盖和山岳冰川增长到最大的时期。所谓最大冰期,海水平面比现代的海平面低101米;而在这个最大冰期之后,海水平面又上升到比现代海面高10米。

    应用同位素技术来恢复古海水的温度,太平洋的赤道区洋底海水温度从新第三纪开始到第三纪末的3000万年中下降了8℃,而最近的仅仅200万年中又降低了8℃,可见第四纪过程中全球性变冷的趋势相当强烈。

    最早是在20世纪初,已经有人以阿尔卑斯山区(南欧)的研究作为基础,把第四纪划分成冰期和间冰期。到20世纪30年代,德国地质学家埃比尔作了更加详细的划分,自老而新共建立了5个冰期。经后人的订正和配上时标,如下页的表所示。第四纪冰期的划分经过大陆之间的对比研究,现在已经证明,以上划分的冰期具有全球大体上的同时性。换句话说,每一次冰期来临,都造成全球性气温下降,极地冰盖增大,雪线降低,山岳冰川发展。在两次冰期之间的间冰期,气候转暖,冰盖和冰川退缩,同时还伴随发生有普遍海浸作用。我们现在正处在玉木冰期的冰后期。

    这5次冰期中以利斯冰期最强。这个时期地球表面被冰覆盖的面积是现代覆盖面积的3倍。另一方面,由于冰增多,最终要依靠蒸发到大气中的海水来补给,所以海水面要相应地比现代的大大低下。最突出的是东亚大陆滨邻太平洋地带的情况,当时不仅中国、朝鲜、日本都连成一片,就连鄂霍次克海和白令海也是没有的。亚洲和美洲之间也以宽宽的陆地相连接。

    我国第四纪冰期的划分是由卓越的地质学家李四光根据江西省庐山和云南大理地区的研究所奠定的。就现在所知,在我国境内只有山岳冰川,冰期共有4次,自老而新依次是鄱阳冰期、大姑冰期、庐山冰期、大理冰期。

    知识点罗迪尼亚大陆

    泛大陆——罗迪尼亚超级大陆出现在大约12亿至7亿5000万年前,是由许多很古老的陆块漂移拼合在一起的。它的形成过程被称为格林维尔事件。它是其他几个超级大陆当中的一个,这些超级大陆在过去几亿年的时间历经形成又分裂的阶段,在这些超级大陆之前或许有更早期的超级大陆出现过。罗迪尼亚超级大陆的分裂牵涉到许多地壳活动,譬如格林威尔造山运动,在地球上留下许多较古老的火成岩。盘古大陆也是一个超级大陆,它的形成和分裂时间发生在罗迪尼亚超级大陆之后的几亿年。

    古人对地球的认识

    地球是绕太阳遥转的一颗行星。对于它的形状,也许不用多谈,大家就已经知道地球是个南北两极略扁平的椭球体。但这也不是一下子就认识到的,而是经过了多少世纪的探索,唯物论和唯心论、科学和宗教长期的艰苦斗争,才逐步确立起来的。

    在我国古代,曾流传着“天圆如张盖,地方如棋局”的天圆地方说。希腊也有人将地球描写成被一条大洋河团团围住的圆,“汹涌的河水在丰饶的地盾的边缘翻滚”,“在海洋的边缘上,张起了圆形天幕似的天穹”。以后又有人提出地球是个“立方体”、“圆柱体”、“像只船”等唯心论的说法。后来,经过了许多世纪,人们在长期的社会生产实践中,才逐渐抛弃了这些荒谬的东西,冲破了唯心论思想的束缚,打开了一条认识真理的道路。

    古代的游牧民族在各处流动放牧,需要经常定出方向,确定所在地的位置,于是他们学会了根据太阳和恒星来辨别方向。经过长期的观测,他们不但看到太阳、星星每天从东方升起,沿着圆弧移动,在西面的天地间徐徐落下,而且还观察到了各颗星星之间保持着相对的位置。人们面对着这些自然现象提出了一个问题:如果说地是一个没有尽头的平面,上边盖着天穹,那么,各个天体又怎么能够每天从东方升起在西方落下,然后又重新在东方升起呢?由于当时人们还没有认识到地球的真实形状,也就不能正确地回答这个问题。随着航海事业的发展,当人们乘船航行,向远处望去时,总是看到海面逐渐向下弯曲,形成一个大圆弧,天空的边缘就落在这个大圆弧上,真是天连海,海连天。可是,天空和海洋相会的边缘,谁也不能到达。当人们遥望从远处海面驶来的船只时,总是先看见桅杆顶,再看见风帆,然后才看见船身;当船向着多山的海岸行驶时,船上的人最先看见的是山顶,然后才看见山脚。但是,当船只离岸向远海行驶时,最先隐没的却是山脚,而后才是山顶。人们经过长期的观察后发觉到,只有站在凸面上才有可能看见这种种现象,从而开始认识到了地球表面是一个凸出的曲面。直到1519年5月麦哲伦及其同伙的舰只,从西班牙的港口出发,向西经过大西洋、太平洋和印度洋,于1522年9月又回到西班牙,完成了环球航行后,地球是个球体的结论才被最后确定了下来。

    当然在此前后,也有许多人用其他方法来证明地球是球形的。如人向南行,就见北方的星愈来愈低,最后没落在地平线以下;人向北行,看南方的星也是愈来愈低,最后没落在地平线下。对我们所熟悉的北极星也是一样,如果在北极地区看它,它正好在头上和地平面约成90度角,若在哈尔滨仰望北极星,它与地平面约成45度角,在济南看北极星,它与地平面约成36度角,在海南岛的海口市看北极星,它与地平面只约成20度角了。如果地球不是球形就不能出现这种现象。

    又如,在月食的时候,地球正好运行在太阳和月球之间,在月球表面出现圆弧形的地球影子,人们通过影子的外形也可分析出地球是球形的。

    我们平常说的“登高望远”,也是一个很好的证明。如我们站在平坦的原野上,最远只能看到4千米左右的地方;如果登上20米的高山,就可以看到16千米远的地方;如果我们乘坐飞机,飞到1000米的空中,那就可以看见113千米远的地方了;如果飞机飞到5000米高空,我们的视界就可扩大到252千米的地方。那么登高为什么能望远呢?就是因为地球不是一个平面而是一个球体。从以上事实,都证明了地球是个球体,地圆的学说也就为大多数人所接受,“地球”这一名称也就被确定下来了。

    知识点类地行星

    类地行星是以硅酸盐石作为主要成分的行星。它们跟类木行星有很大的分别,因为那些气体行星主要是有氢、氦、和水等组成,而不一定有固体的表面。类地行星的结构大致相同:一个主要是铁的金属中心,外层则被硅酸盐地幔所包围。它们的表面一般都有峡谷、陨石坑、山和火山。

    地球的形状

    自1957年人造卫星上天以来,人们可以借助于人造卫星和航天飞机,站在远离地球的高度来观察地球的形貌,从而对地球有了更真实、直观的了解。据对人造卫星拍摄的地球照片分析发现地球并不是标准的椭圆体,而是一个两极扁平,赤道突起的椭球体。这个椭球体的赤道半径(即地心到赤道的距离)是6378245千米,极半径(地心到南极或北极之间的距离)是6356863千米,像一个在茫茫太空中围绕着太阳旋转的大鸭梨。

    假如我们乘飞机绕赤道飞行一圈,就得飞行400757千米;如果从北极向正南直飞,绕过南极飞回原处,只要飞行40008548千米。像这种赤道半径、极半径不一样长的球体,我们称为双轴椭球体。但是以后又发现地球是双轴椭球体的结论还有些不够恰当。因为如果地球形状是双轴椭球体,它的赤道圈应该是正圆形,赤道的各半径也应该一样长。但是实际测量的结果表明,地球赤道半径的数值变动于6378351千米和6378139千米之间,两者相差212米,这个差数和半径比较,虽然微不足道,但它毕竟证明了赤道圈的形状不是正圆形而是椭圆形。像这种赤道长轴、赤道短轴和极轴长短不一样的形体,我们称它为三轴椭球体。

    这里我们所讲的地球形状,实际上并不是实在的地球自然表面的形状,而是一个简化了的地球形状,这样便于我们了解地球形状总的特点,为人们进行生产实践和科学实验服务。在天文学中,常把地球当作正球体看待;测绘部门在绘制全球性挂图或教具制造厂制作地球仪时,也把地球当作正球体;在绘制大比例尺的地形图时,又把地球当作双轴椭球体。但是,在某些生产实践和科学实验中,有时把地球简化成正球体、椭球体还不能满足需要,必须将地球形状简化成更近似于真实的形状。可是地球真实的自然表面形状是十分复杂的,有海洋和陆地,有高山和深渊,高低起伏,很不规则。为使地球的形状更接近于地球自然表面的形状,我们就把地球上的海洋面向陆地无限连续延伸,穿过崎岖不平的大陆底部,构成一个全球性的假想海面,在测量上称它为“大地水准面”。我们通常讲某某高山或高原的高度为海拔若干米就是以它为起点的。这种把地球表面看成为海洋所包围而形成的地球形状,我们称为“地球形体”或“地球体”。地球体的表面和三轴椭球体的表面比较,高差最多不过10米,这对于巨大的地球来说是微不足道的,同地球真实表面比较,这些数字也是很小的。所以地球体和实在的地球自然形状是很近似的。

    知识点盘古大陆

    盘古大陆源自希腊语,有全陆地的意思,是指在古生代至中生代期间形成的那一大片陆地。由提出大陆漂移学说的德国地质学家魏格纳所提出的。根据非洲和南美洲海岸轮郭非常相似等资料,魏格纳认为地壳的硅铝层是漂浮于硅镁层之上的,并设想全世界的大陆在古生代石炭纪以前是一个统一的整体(盘古大陆),在它的周围是辽阔的海洋。后来,特别是在中生代末期,盘古大陆在天体引潮力和地球自转所产生的离心力的作用下,破裂成若干块,在硅镁层上分离漂移,逐渐形成了今日世界上大洲和大洋的分布情况。

    地球的经纬

    地球既然被简化成了地球体,但是上面又没有任何的界线,怎样在地球上确定各地的位置呢?为了解决这个问题,古代劳动人民就利用经线、纬线形成的经纬网来确定地理位置。每当我们翻看地图时,总看到上面有许许多多纵横交错的线,我们称这些线为经、纬线。在地图上南北方向,连接地球南极和北极的线,叫经线。我国古时候用来测定方向的罗盘上面,按子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戍、亥十二个字排列,以“子”字代表北方,“午”字代表南方。因此,我们又把这种表示南北方向的线称为子午线。两条相对的经线构成一个经线圈。沿着任何一个经线圈,都可以通过地轴把地球平切成两半;每半的平面叫做经线平面。两个经线平面在地心处所构成的夹角叫做经度。因为地球是球体,所以经度一共有360度。

    经线在地球上纵列着,计算经度时从哪一条经线开始呢?在以前,世界各国都是把通过本国首都的子午线当作经度的起点。我国也曾以通过北京泡子河天文台的子午线当作起点。当时的情况是很混乱的。直到1884年,各国在华盛顿举行的国际子午线会议上,才决定以通过英国伦敦格林威治天文台的子午线为计算经度的起点,定为0度,并把这一条经线叫做本初子午线。从本初子午线向东、西各分为180度。本初子午线以东的180度叫做东经;本初子午线以西的180度叫做西经。东经180度和西经180度实际上是一条线,因此,这一条经线就不分东经、西经,只称180度的经线。

    一条经线有多长呢?目前国际上通用的“米”,就是根据经线的长度定出来的。即是把从北极到赤道的经线分成1000万等份,每一份的长度定为1米。由北极到赤道是地球经线圈的1/4,由此可知,地球的经线圈长约4万千米,一条经线则长约2万千米。

    经线和纬线在地图上与经线垂直,东西方向的线叫纬线。环绕地球的纬线叫纬线圈。因为地球是个球体,纬线圈的大小不一样,其中最大的纬线圈称为赤道。沿着赤道可把地球平切成两半,这个圆面称为赤道平面。在赤道沿经线圈向南或向北的任何地点上,与地心连成一条直线,这条直线和赤道平面形成的夹角,叫做纬度。人们以赤道作为计算纬度的起点,定为0度。从赤道向南极和北极,纬度逐渐增加,到了南、北两极,纬度均是90度。在赤道以北的纬线叫北纬;赤道以南的纬线叫南纬。南纬235度叫南回归线;北纬235度叫北回归线。南纬665度叫南极圈;北纬665度就叫北极圈。我们通常又将0度~30度的地区叫做低纬度地区;30度~60度的地区叫中纬度地区;60度~90度的地区叫高纬度地区。

    经线与纬线是垂直相交的,经、纬线相交构成了经纬网。从经纬网无数的交点上,可以确定各地的地理位置。如我们伟大祖国的首都北京,就是在东经116度24分,北纬39度54分。轮船在海上航行,飞机在高空中飞行,都可以利用经纬网来确定所在地的地理位置。

    知识点侏罗纪

    侏罗纪是一个地质时代,界于三叠纪和白垩纪之间,约1亿9960万年前(误差值为60万年)到1亿4550万年前(误差值为400万年)。侏罗纪是中生代的第二个纪,开始于三叠纪-侏罗纪灭绝事件。虽然这段时间的岩石标志非常明显和清晰,其开始和结束的准确时间却如同其他古远的地质时代一样,无法非常精确地被确定。侏罗纪的名称取自于德国、法国、瑞士边界的侏罗山。超级陆块盘古大陆此时真正开始分裂,大陆地壳上的缝生成了大西洋,非洲开始从南美洲裂开,而印度则准备移向亚洲。

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