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第21章 地质矿产(2)

古波痕不仅是古河流存在的最直接证据,还为地质工作者测算古水流方向、流速等提供重要数据,对恢复古地理、古气候和古环境等均具有重要意义。

燃烧的群山

山也能燃烧吗?答案是肯定的。

我国新疆准噶尔盆地南缘有一个叫红沟的地方,那里的群山深处就在燃烧,而且已经燃烧了好长时间。这是怎么回事呢?我们还是去那里看一看吧!

驱车从石河子市出发向南,经紫泥泉种羊场再向东,进入一片丘陵起伏的山区,沿着山间公路一直向南,便可进入红沟地区。源于天山融雪的玛纳斯河从这里蜿蜒流过,即使在炎炎夏日,掬一捧河水仍感到彻骨的冰凉。起伏的山坡上长满了三叶草、车前、蒿类及一些紫草科和禾本草类。四五月间,山坡上盛开着一丛丛黄灿灿的锦鸡儿,胡杨、榆树、梭梭等自由舒展着腰身,散布其间。时聚时散的羊群好似远处雪山上飘来的朵朵白云……可是,你能想象得到吗?在这迷人画卷之下的大山深处,埋藏着一个日夜燃烧不止的巨大火炉!

这还得从地下宝藏——煤说起。红沟地区是准噶尔盆地重要的煤炭产地,稍加留意,你就会发现,公路旁和没有植被覆盖的山坡上,大多是灰色或灰黑色的岩石,这就是人们常说的含煤地层。这些地层形成于距今约一亿七千五百万年前至一亿六千万年前的中侏罗世。当时的准噶尔盆地气候温暖湿润,地表河流纵横,蕨类、裸子植物等十分繁茂,形成了大片乔木及灌木丛林。由于此后的气候变化及地壳运动,这些植物被埋藏在地层中,又经过漫长而复杂的地质作用,植物遗体变成了煤。如今,煤矿工人们正将这些黑色的宝藏源源不断地开采出来,为人们的生产和生活服务。

然而,大自然也不总是把这些宝藏全部慷慨地留给人类。在红沟地区经常可以看到一些不协调的颜色:灰色或灰黑色的岩层中经常出现一些醒目的砖红色或红褐色夹层,这叫烧变层,是煤层自燃后留下的灰烬。地下深处的煤往往处于高温高压状态,当温度压力达到一定值时,煤便可发火自燃。由于火在大山深处,地表一般见不到火苗,但日久天长,山体将热量散发出来,人们能明显感觉到该地区偏热的小气候。

在一处山路边还可以看到冒着缕缕青烟的褐黑色、红黑色条带,并伴有一股刺鼻的硫黄味,距离两三米远就能感到热气灼烤,这就是地下煤火在地表的露头,是烧变层的“雏形”。由于目前还没什么有效的措施能扑灭地下深处的火,人们只能一边加紧开采,一边眼睁睁看着地下煤火自生自灭。有一处地方,一年前笔者经过时还是比较平缓的山坡,时隔一年再去看时,地下的煤火已将那里烧空,山坡坍塌成半米多深、直径三米多的凹坑,坑的周围依然热气逼人。

夏威夷群岛形成于“热泉”还是“板块裂缝”

凡去过夏威夷的人,都会被它那旖旎的风光所倾倒,这里是太平洋怀抱中的群岛。若是沿着群岛向西北行进,你会发现这些岛变得越来越小,也越来越缺少活力。在海底观察,你会发现有许多古老的死火山绵延数千里,成为一条线,横亘在深深的海洋底,这便是帝王海岭。

令地质学家感兴趣的是,夏威夷的火山岛,是从太平洋的中部掘地而起的。一般来说,火山大多出现于2个地壳板块之间的交接处。但是,夏威夷所在地并不是板块交接处,反而处于太平洋板块的中部。

那么,夏威夷群岛究竟是怎样形成的呢?几十年来,众说纷纭。

热泉之说

早在20世纪60年代,地质学家曾提出用夏威夷岛下暗藏的热泉活动来解释夏威夷的奇异地貌。所谓热泉,是指地球内部有异乎寻常的热度熔岩的地方。地质学家认为,太平洋板块在夏威夷热泉的上方缓慢移动,就好像是一张纸在一根点燃的蜡烛上移动,移到哪里,哪里就开始喷发火山,形成火山岛。

20世纪70年代,美国普林斯顿大学的物理学家贾森·摩根提出,热泉的热量来自地核内不断上升的岩浆的喷发。他把这种岩浆喷发叫做“地幔烟囱”。摩根认为世界上有20个存在“地幔烟囱”的地方,例如冰岛共和国和美国黄石国家公园,以及夏威夷。

目前还没有足够的证据证明摩根的理论,但大多数地质学家都认可这一理论。许多地质学家还用这种理论来解释世界上许多火山的成因。

虽然许多人一直在坚持不懈地寻找热泉之说的证据,但是一无所获。美国西北大学的塞斯和伊利诺伊大学的卡罗·施太恩夫妻俩花了数年时间来测量世界各地海底的热量,以检验“地幔烟囱”的观点是否正确。他们说,夏威夷周围的海底散发的热量并不比其他地方多。因此,夏威夷的热泉之说站不住脚。

还有一些研究者尝试利用地震波来找到“地幔烟囱”。地震波在通过不同的岩层、不同的热度时,会有不同的速度,因此可以根据地震数据来检测地质构造。但是,研究人员试图寻找“地幔烟囱”的种种努力也许是徒劳的。有人认为,美国黄石国家公园内原来有所谓的“地幔烟囱”,但现在已不复存在。

板块裂缝之说

如果“地幔烟囱”根本不存在,那么夏威夷群岛是如何形成的呢?美国加州理工大学的研究人员唐·安得森认为,夏威夷这样的系列岛屿链,是沿太平洋板块中部的裂缝造成的。这种板块裂缝是在数百万年来板块移动过程中形成的。板块之间的挤压用力造成了裂缝,使得熔岩有机可乘向上喷发。在上升过程中压力下降,岩浆变成岩石形成岛屿。

为什么夏威夷群岛的西北方向的岛比较古老呢?我们可以想象拿出一张太平洋地图,标出裂缝,从地图左上角开始撕,并向下移动直抵右下角。在撕开的区域熔岩就会沿缝隙喷发上来形成火山,最新的火山则是正在发展的缝隙的边缘部分。安得森认为,所有火山都是沿板块的裂缝形成的。

但也有人认为,地球上不可能仅有一种形式的火山。法国巴黎地球物理研究所的文森特·古荻罗认为,热泉之说和“板块裂缝”之说可能都有正确的部分,不过要真正弄清楚夏威夷火山岛屿链的成因,还需科学家进一步探究。

我国的稀土资源

我国的稀土蕴藏量和产量在世界上都排第一位,是举世公认的稀土资源大国。稀土工业和应用稀土是在20世纪60年代伴随着世界性新技术潮流而迅猛崛起的一项新兴产业。稀土和应用稀土的产品已经广泛地深入到我们生活的各个领域,但是人们对稀土还是很陌生的。

什么是稀土?稀土是一组金属的简称,包括化学元素周期表第三副族中称为镧系元素的镧、铈、镨、钕、钜、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥,以及性质与其相近的钪和钇。稀土是从18世纪末被发现时而得名,当时认为它们很稀贵,其氧化物又有难溶于水的土性,故当时称它们为“稀土”。现在看来稀土在地壳中的含量并不稀少,它们在地壳中的重量百分含量比铜、铅、锌、银等常见的金属还要高,性质也不像土,而是一组性质十分活泼的金属。但是“稀土”这个奇特名称却被沿用至今。

从1794年发现第一个稀土元素钇到1792年发现自然界中的稀土元素钜,共经历了178年,才把17种稀土元素全部在自然界中找齐。近年由于工业提纯和冶炼技术的发展,除元素钜以外,都能获得高纯度的稀土氧化物和稀土金属。稀土的应用也随着科技的发展,从19世纪末应用稀土制造汽灯纱罩、打火石和弧光灯碳棒等初级产品,发展到现在把稀土广泛地应用于彩电荧光屏、三基色节能灯、绿色高能充电电池、汽车尾气净化催化剂、电脑驱动器、核磁共振成像仪、固体激光器和磁悬浮列车等高科技领域。

我国是稀土资源最丰富的国家,最大的稀土产地在内蒙古的白云鄂博和四川的凉山州,山东的微山地区,也蕴藏着丰富优质的氟碳铈镧型轻稀土矿,广东、广西、湖南、福建等省蕴藏着我国所特有的又极丰富的离子型稀土矿,它以中重稀土为主。