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第33章 地理杂谈(2)

我们在研究地球动力时必须与天体运动相结合。不考虑天体运动就会走天文学“地心说”片面性的老路。天文学界用了400多年的艰苦努力,甚至是生命的代价才证实了日心说。现在我们发现的许多地球之谜(如地球磁场逆转,大洋洋脊生成,青藏高原隆起,超高压变质岩折返,生物灭绝,地壳磁场分布紊乱,南极有煤层,沧海变桑田,地震发生,海底扩张,大陆板块漂移的动力,地球气候的冷暖变化,大峡谷和大海沟的形成,地球自转不匀速等等)都有一个共同的指向,就是地壳受日月引潮力的影响,在有磁场的地心上作有23.5°(地轴倾斜度)的调心式旋转(地球不是像一个生鸡蛋存在着相对地心调转)。每当调了8转左右时,就使地壳在地心上形成南北大调位。调位的结果就产生了上述的许多地球之谜。这里需要指出的是地球自转使地球是一个椭圆使地壳表面有不同弧度。改变弧度就是来回曲折的过程,从而使版块漂移获得动力。这许多的地球之谜都共同指向一个焦点,就不是一个偶然现象了。这就充分说明了小质量的地壳受日月的引潮力的作用,必然在有磁场的地心上作调心式的旋转运动,这种运动也使地球的大气候有寒暖季的交替变化。

我们对工业用的轴承都不陌生,它主要有三部分组成:里壁,滚珠,外壁。我们把轴承的里壁镶嵌在旋转的轴上,在外壁不固定时,经过一定的时间我们发现轴承的外壁也与里壁同步旋转。当我们用手触摸轴承的外壁时,外壁就开始减速。我们的地球基本上也分为三部分:地核,地幔,地壳。我们的地球从诞生以来,大质量的地核通过地幔带动小质量的地壳与地核同步匀速的旋转。这与上面所说的轴承运动有些相似之处。只是轴承的里、外壁有滚道轨迹的控制作用,只能作同轴旋转。而我们的地球则不同,地核与地壳没有滚道轨迹的控制作用,地壳与地核可作万向的同球心运动。因地轴的倾斜,当地壳受的外力(日月引潮力)与地核的旋转不垂直时,地壳在地核上的旋转不但在经度上产生调转,而且在纬度上也产生有23.5°(地轴的倾斜度)角的斜向运动。这种有23.5°角的斜向运动,使地球的两个极点缓慢的以渐开线的形式向对方旋转换位(也就是岁差与章动)。导致地壳南北极的大调个(南、北极互换)。经过几亿年的这种运动,也就呈现出我们钻探地壳岩芯磁场逆转的现象。地壳上的剩磁场与地核的磁场因地壳调个,它们之间的磁场有时相抵消,有时相叠加,旋转到相抵消时也就是地球磁场在减弱。所以现在地球磁场在减弱就是这种地壳旋转运动造成的。

地壳的这种旋转运动使大陆板块漂移获得动力,使地球磁场逆转,使南极有煤的生成条件,使非洲有冰川期,使我国南方有冰臼的形成,使我们生活的地壳上有了寒期与暖期的交替变化并制造了许多地球上的不解之谜。我们都知道地球是一个椭圆体,这是因为地球自转离心力所致。当地球赤道上的某两点旋转到地球的两极,两极的海拔将升高,两极的冰川范围将扩大。冰川的扩大使地球进入了一个寒冷期。由于地球自转有离心力的原因,两极的地理高度也将缓慢的沉降(两极轴变短,气压加大),地球的气温将缓慢上升,迎来了一个地球的温暖期。两极地壳在下降的过程中,地壳的上表面拥挤、褶皱,穿插、叠层,而地壳的下表面开裂使岩浆侵入冷却后形成剩磁。两极地区旋转漂移到了赤道,因弧度的不同,在地球离心力的作用下,径向尺寸将加大,地壳在经线方向就产生了大裂谷和大海沟(如同大红灯笼一样,将它压的越扁,它的经线方向的骨架就距离越大),在46亿年的漫长岁月里大西洋的洋底就是这样形成的。这就像我们双手在揉搓一个干了皮的面团。看看大西洋的洋脊和条带状的磁异常(Linearmagneticanomaly),大洋中脊轴部AA磁异常特别显著,相互平行,正负相间,这充分说明大西洋经过反复的南北极调转同时也是东西半球的调转,每当调转一个循环时,大西洋的洋脊因地球自转离心力和日月引潮力及陨击作用下产生开裂,形成海底条状火山爆发。每次的海底条状火山爆发都将引发一场地球上的大海啸,生物化石的成群现象和物种灭绝及古人类文明的消失等等都与此有关。经过几亿年的这种循环使大西洋形成现在的这种状态。大陆火山爆发都留有火山口,海底条状火山爆发同样也有火山口,并且也是年轻的洋底。大西洋中脊的中央裂谷其实就是条状火山口,它越年轻就说明它离下一次的火山爆发就越久远。

综上所述:我们发现地球自转还使比重较轻的海水在离心力的作用下,都集中在地球低纬度的赤道地区,于是地壳的旋转使地壳上沧海与桑田交替地变化,沧海桑田的交替变化也促使了动植物的进化。地球自转的离心力使得同质量的物质在两极与赤道间显示出不同的重量。所以地壳旋转到两极因重力加大而沉降,使地壳下表面融解,尤其是当较薄的洋壳由于弧度的改变呈现出拱形塌陷的状态,断层后使大洋板块相互穿插、叠层、堆积,因地壳密度和气流的原因也就形成了今天的油层,气层,沙层,水层等等。大陆地壳旋转到赤道的部分,形成开裂现象如东非大裂谷。海洋洋壳旋转到赤道的部分由于行星与日月间的引力与陨击造成洋壳开裂引起条状的火山爆发如大西洋洋脊等。这种板块相互穿插、叠层、堆积的结果,使其中一板块的地表被叠压在另一板块的下面,地表物质经过亿年的堆积重量加大而沉降熔融,在地壳下表面开裂时进入裂缝降温固化,就是我们今天看到的超高压变质岩。我们的地球从诞生46亿年以来就是这样旋转的。地壳基本受到有四种力的影响:自转的离心力,两极大于赤道的重力,日月有角度的引潮力(刹车力),重要的月球加之八大行星联线的引力。就是上述的四种力使地壳产生揉搓性的复杂运动。随着地心温度的下降,地壳也将变得越来越厚。地核冷透地表水都将渗入地壳,我们的地球也将像火星一样地表水消失。当然这要经过一个极其漫长的岁月。

小结:我们的地球像一个干了皮的面团,在四种力巧妙结合的作用下,使地壳表面产生了极其复杂的揉搓运动。这种揉搓运动不但给大陆板块分裂移动提供了充足的动力,而且因地壳的旋转使地壳磁场形成逆转,同时也形成了许多矿脉。就是这种揉搓运动,使地壳形成气层,油层,水层,沙层等,并且也制造了地球上的许多自然之谜。在高科技发展的今天,用GPS系统将能很快的证明地壳这种揉搓运动的存在。那时“地幔动力”的假说将和天文学的“地心说”一样将被历史所淘汰。

你住的城市正在下沉

美国洛杉矶。洛杉矶地区的地表近几年一直在“沉沉浮浮”,每年的升降幅度最高可达11.43厘米。

意大利威尼斯城。意大利的水城威尼斯地面标高仅1米左右,经常遭受海水浸淹。在过去的100年中,平均地面下沉达1米,而著名的市政府大楼罗内丹宫已累积下沉了3.81米。每当狂风骤起,海水便涌入市区,市内的圣马可大广场一片汪洋。

意大利摩德纳市。12世纪古罗马大教堂因地面下沉已经开裂和倾斜。

中国13朝古都西安。自1959年首次地陷至今,市区沉降量大于500毫米的面积达30平方千米,最大累计沉降量达1800多毫米。同时,地下有13条东西走向的地裂缝,裂缝总长度超过50千米。

下游平原和冲击盆地最易下沉

地面沉降是近年来我国和世界上许多城市出现的重要的地质灾害之一,它是一种由多种因素引起的地表海拔缓慢降低的现象。由于地面沉降发生范围大且不易察觉,又多发生在经济活跃的大、中城市,因此对人民生活、生产、交通和旅游环境影响极大,已成为一种世界性环境公害。

地面沉降的危害表现在许多方面,其中主要危害是导致地面海拔高度降低,沿海城市的排洪受阻、对风暴潮的抵抗能力减弱;导致城市建筑物倾斜或下陷、地下设施和地下管道功能失效。

地面沉降多发生在大河流下游的近海冲积平原或大型盆地地区,尤其在工业发达地区,地面沉降是一种普遍存在的现象。据统计,目前世界上已有50多个国家和地区发生了不同程度的地面沉降,如墨西哥的墨西哥城,美国的圣华金谷地、长滩、休斯敦,日本的东京、大阪,泰国曼谷,意大利波河三角洲和威尼斯,英国柴郡,新西兰怀拉基,澳大利亚拉特罗布谷地等。一般沉降量达数米,有些地区已经超过了10米。在美国50个州中,约有45个州的4.4万平方千米的地区发生了地面沉降。日本29个都、道、府中,已有59个地区发现地面沉降,沉降面积约占日本可居住面积的12%,1128平方千米地面标高处于海平面以下。我国发生地面沉降且灾害影响显著的城市约有50座,其分布既有沿海城市也有内陆城市,其中西安、北京、天津、南京、无锡、宁波、大同、台北等最为严重。

有的城市地面沉降还伴随着地裂缝的出现,如西安、大同以及美国的拉斯维加斯等。

过分抽取地下水是“罪魁”

从表面上看,地面沉降似乎是一种自然地质灾害,实际上它与人类的经济活动密切相关。引起地面沉降的人为原因主要有四方面:抽取地下水;采掘固体矿产;开采石油、天然气;抽取卤水等引起的地面沉降。其中地下水的过度开采是主要原因。

超量开采地下水资源,会使地下水位持续下降,形成大大小小的漏斗。这样,不仅会导致地下水资源枯竭,还会造成地面沉降,严重的还会使建筑物遭到破坏。最明显的例子是著名的比萨斜塔、西安的大雁塔,每年都有不同程度的倾斜。据观测,日本东京在20世纪80年代最大地面沉降率为195毫米/年,美国加州长滩市在1926—1968年期间的最大沉降率达710毫米/年,墨西哥城在1890—1957年间的最大地面沉降率为420毫米/年。如此强烈且持续的地面沉降给各国国民经济和人民生活带来了巨大的损失。

据对我国80个大中城市的统计,以地下水为主要水源的占60%,其余40%的城市虽以地表水为主要水源,但也都用地下水作为辅助水源。因此,无论南方城市或北方城市,都程度不同地使用地下水。据水利部有关资料显示,我国目前年用水量为4500亿立方米,其中地下水的开采量约为550亿立方米。现在,欧美国家地下水用水量,一般约占总用水量的1/3以上。相对来说,我国地下水的利用率较一般国家低,但在局部地区,尤其是城市,地下水用量较大,而且随着我国国民经济的快速增长,水资源的需求不断增加与地面沉降之间的矛盾正日益严峻。

上海控制地面下沉成效显著

目前,国内外在监测和防止地面沉降上取得成功的例子有很多,如日本大鳄平原为防止地面沉降而控制地下水抽取量;意大利的波河流域在地面沉降控制中应用了全球定位系统;委内瑞拉利用全球定位系统测量西部油田的地面沉降等。防止地面沉降最为有效的方法应是人工补给地下水,在这方面我国上海走在了世界的前列。上海地面沉降综合研究及控制水平目前在国际上首屈一指。上海水文地质大队首创了运用人工回灌的方法控制地面沉降,并在此基础上发展了冬灌夏用和夏灌冬用等一整套完整的方法。自1966年以来,上海的地面沉降已基本得到控制。近年来,上海对地下水资源进行保护性开发成效显著,实现了使地下水位上升以达到控制地面继续沉降的目的。此外,上海在地面沉降规律、机理、实验研究、预测预报、控制措施等方面也不断取得新的突破,在世界上率先建立了健全的监测网络,28座综合监测站和1150个水准点,覆盖全市范围,同时引进了GPS卫星定位系统、兴建了计算机自动监测站,实现了监测网络观测、数据采集和传输的信息化管理。

地球以外哪里还有水

月球上可能有水

如果几年前有人打算到月球去找水,人们可能会嘲笑他的无知。因为我们知道,月球是一个地地道道死寂的世界,既没有大气也没有海洋,当然也就没有水。于是“月球上没有水”几乎成了定论。那么,月球上确实没有水吗?

对这个问题,美国行星协会副会长玛莱把注意力放在月球的两极,而“阿波罗”宇宙飞船没有到过那里。月球的自转轴孔与地球的公转轨道面(即黄道)相垂直,所以月球的北极和南极的环形山中的低洼之处,终年不见阳光,那里可能蓄积着水。

在月球赤道附近,月面温度正午是130℃,夜间降至—150℃,温差大得惊人。但是在月球极地,温度经常在2000℃左右,在这种环境下水是能够存在的。如果月球极地真的有水(冰)的话,对于将来月面基地的建设来说就是一个喜讯。

火星上有水

就在前不久,《科学》杂志报告称:火星上的水资源非常丰富,“远超过普通人的想象”。

美国亚和集如州州立大学的天文学教授威廉·波音顿介绍说,火星上一定有一个巨大的冰库,面积相当于密歇根湖(位于冀哥和加拿大交界处),而且它的潜藏深度距地面沙层可能只有1米“这就意味着这些水资源足够供应飞往火星的探险队,火星还可能成为人类探索其他星球的驿站。”波音顿教授说,“我们还可以推测,火星可能存在生命或者曾有生命出现过。尽管火星目前的平均气温低达43℃,但是以前应该出现过湖泊和河流——我们可以看到,火星上存在一条巨大的峡谷,比地球上任何类似峡谷都深,很可能是冰川或江河侵蚀的遗迹。”

木卫2上有水吗

与火星类似,被认为是太阳系内非常可能存在水的,还有木卫2。木卫2的表面目前仍覆盖在冰层之下,这说明木卫2之上可能存在液态水构成的海洋。美国航空航天局发射的“伽利略”号木星探测器,曾于2000年1月在木卫2上空约350千米高度飞行,它观测到木卫2的磁场每5个半小时反转一段,这说明,可以认为木卫2内部存在某种导电性的液体(比如含盐分的水),宇宙中水到处都有,但几乎都以冰的状态存在。对生命地带的存在来说,液态水和构成生命之源的物质(有机物等)是不可缺少的。