來源:中考網整理 作者:中考網編輯 2014-03-13 11:02:16
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一、板塊構造學(楊樹鋒、郭令智)
研究地球巖石圈板塊的成因、運動、演化、物質組成、構造組合、分布和相互關系以及地球動力學等問題的學科。地質學的一個分支。它認為地球的巖石圈分解為若干巨大的剛性板塊即巖石圈板塊,重力均衡地位于塑性軟流圈之上,并在地球表面發生大規模水平轉動;板塊與板塊之間或相互離散,或相互匯聚,或相互平移,引起地震、火山和構造運動。板塊構造學說囊括了大陸漂移說、海底擴張說、轉換斷層、大陸碰撞等概念和學說,為解釋地球地質作用和現象提供了極有成效的模式,是當代最有影響的全球構造理論。
簡史板塊構造學的創立和發展大致可以分為三個階段:①1912年德國學者A。L。魏格納提出了大陸漂移說。當時由于多數人的反對而沒有被接受。50年代古地磁學的研究測得各地在地質時代中的磁極位置變化多端,用大陸固定論無法解釋,采用大陸漂移說則可以得到圓滿的解釋,大陸漂移說隨之復活。②60年代初美國地質學家H。H。赫斯和R。S。迪茨在古地磁學研究的基礎上提出了海底擴張說,隨后英國的F。J。瓦因和D。H。馬修斯通過海底磁異常的研究對海底擴張說作了進一步論證,論述了地殼的產生和消亡,并得到深海鉆探的驗證。③1965年加拿大人J。T。威爾遜建立轉換斷層概念,并首先指出,連綿不絕的活動帶網絡將地球表層劃分為若干剛性板塊。1967~1968年法國的X。勒皮雄、美國的D。P。麥肯齊將轉換斷層概念外延到球面上,定量地論述了板塊運動,確立了板塊構造學的基本原理。
基本內容地球上層構造根據物理性質在垂向上可以分為兩個截然不同的層圈,即下部塑性的軟流圈和上部剛性的巖石圈。巖石圈在側向上被地震帶所分割,形成若干大小不一的塊體,稱為巖石圈板塊,簡稱板塊。板塊的厚度變化較大,約在幾十公里至200公里。
成就與展望板塊構造學深刻地解釋了地震和火山分布、地磁和地熱現象、巖漿與造山作用;闡明了全球性大洋中脊和裂谷系、大陸漂移、洋殼起源等重大問題;更新了地質學中的許多概念,使得既承認水平運動也承認垂直運動的活動論觀點取代了曾占統治地位的固定論。板塊構造學以全球整體的研究觀點開拓了地球科學研究的深度和廣度,是地球科學領域中的一場革命。
板塊構造學還存在一些有待解決的難題。板塊構造學對于板塊構造活動總的輪廓已比較清楚,但具體作用過程和細節還不十分明確;對板塊動力學的確定依然有困難;對板塊內部的構造和巖漿活動研究不足;對板塊俯沖、消亡及伴隨的巖漿活動、邊緣盆地起源等還了解不夠;還不能圓滿地解釋大陸巖石圈的成因和演化。
(摘自《中國大百科全書·地質學》,中國大百科全書出版社1993年版)
二、小行星與恐龍的滅絕
恐龍為何會絕跡?這一問題在長達一個多世紀的時間里既引起了科學家和大眾的興趣,也令他們困惑不已,因而也出現了大量不切實際的理論,有些甚至十分好笑。例如,認為恐龍的滅絕是因為它們的軀體太龐大而導致交配困難──雄性恐龍在交配過程中可能會壓垮它的配偶。另一種理論就是,隨著植物的進化,恐龍的飲食發生變化,最后導致致命的便秘。還有一種說法就是:恐龍下的蛋全被剛剛進化的、而且更加靈活聰明的動物──哺乳類動物吃掉了。有的認為是新出現的疾病使恐龍在地球上消失。一種更令人信服的理論是以恐龍時代的瑪瑙化石中的氣泡為依據。這種空氣中氧的含量比現代空氣中的氧含量要高出50%。可能是隨著氧氣濃度逐漸下降至今天的濃度標準,恐龍就因窒息而死掉。
盡管有一些牽強的解釋,但在關于恐龍滅絕的問題上存在著兩大思想學派:(1)它們突然死于某一場世界性的大災難;(2)由于地球上天氣的逐漸變冷使得恐龍難以適應而慢慢滅亡。
災難學派描繪的是一幅十分令人震撼的場面:一顆相當于曼哈頓島大小的小行星或彗星以每秒15英里(相當于25公里)的速度向地球隕落,與地球撞擊的能量相當于100萬億噸TNT炸藥(是扔在廣島上的原子彈的能量的50億倍),而且在進入地殼25英里深的同時熔化了沿途的巖石。在這場劇烈的碰撞之后,成千上萬噸的塵埃和碎石進入大氣層,罩住了地球,遮擋了陽光,使得地球連續好幾個月甚至好幾年都處于黃昏狀的黑暗之中。在這種黑暗里,植物不能正常生長──因為它們需要陽光來制造養分。以植物為生的動物不能正常生存,不靠植物為生的其他動物也難以生存,恐龍就是那種不能在黑暗中生存的動物。事實上,根據某些科學家的觀點,地球上60%的動物是不能在黑暗中生存的。
然而,小行星或者彗星的隕落真的發生過嗎?地球上生命的大規模消亡是有大量資料可查的,但這是由于劇烈的碰撞所造成的嗎?讓我們從頭來敘述這個故事并從中找到答案。
大約一百五十年前,一位名叫理查德·歐文的英國解剖學家創造了“恐龍”(DINOSAUR)這個詞來描述剛剛發現的一種曾在地球上生存過的動物。DINOSAUR這個詞源于希臘語的“可怕的”(DEINOS)和“蜥蜴”(SAURS)。那個時候(即1841年),可供研究的恐龍化石少得可憐,因此,人類對恐龍也知之不多。
我們對恐龍的認識了解在過去的一個半世紀里有了一定的提高。我們知道它們是在大約2.25億年前由爬行動物的祖先進化而成,于大約6500萬年前滅絕的。它們的個子有很大的差異,身長從不足2英尺到140多英尺不等;體重有20磅的,也有90噸的(陸上現存最龐大的動物大象的重量為6噸)。恐龍屬爬行類冷血、笨拙型動物,下蛋并且全身長滿鱗片。
然而,關于恐龍笨拙、動作緩慢的說法最近也引起了人們的懷疑。研究表明,許多恐龍相對于爬行動物而言是十分聰明的,且腿腳十分麻利。這一觀點使得科羅拉多大學的羅伯特·巴克爾于1968年提出,恐龍根本就不是冷血的動物,而是像我們人類一樣的熱血動物,這一爭論至今未得到解決。按照一群英國古生物學家的說法,恐龍有可能“屬中間型的”。或者說,個子小些、更靈活的恐龍是熱血的,而那些個子大些、笨重的家伙則是冷血的。一位科學家甚至提出,恐龍的新陳代謝可能是隨季節變化的:冬天里是熱血,夏天里又變成了冷血。
那么,在使得恐龍滅亡的6500萬年前又發生了些什么呢?有沒有可以說明某顆小行星或彗星曾撞入地球并滅殺了恐龍的任何證據呢?有的,有證據。
70年代末期,由已故物理學家路易斯·阿爾瓦雷茲和他的兒子、加州大學柏克萊分校的沃爾特·阿爾瓦雷茲率領的一個小組有了驚人的發現。他們注意到,在大約有6500萬年歷史的沉積土層中有一種叫做“銥”的元素的含量異常高,銥是地球上罕見的重金屬,只存在于地殼的深處,但在小行星和彗星上卻大量存在。起初,地質學家們認為6500萬年前的火山活動可能會把銥噴入大氣層,落下時便集中形成一個獨特的土層。最終,事實并不能證明這一理論。
那么這與小行星或者彗星又有什么聯系呢?小行星或者彗星與地球的碰撞會使小行星或彗星的大部分被氣化掉,并使含有大量銥的塵埃進入全球的大氣層中,塵埃落到地上后,便形成了含銥豐富的土壤沉積層。阿爾瓦雷茲小組曾在意大利和丹麥發現過這種礦藏,自那以后,這種含有大量銥的土壤層在全球五十多個地方先后被發現。這些土壤層有6500萬年的歷史,且恰巧與恐龍滅絕的時間吻合,這一點是小行星或彗星滅殺了恐龍的令人信服的證據。而且,某些地方的礦層出現的斷裂是由某種劇烈的碰撞所造成的。這一證據也與某顆小行星或彗星曾與地球碰撞過,并且殺死了“可怕的蜥蜴”的理論相吻合(太陽系中落在地球上的塊狀物被稱為“隕星”),落在地球表面的彗星或者小行星,或其某一部分就是隕星。它在隕落之前進入地球的大氣層時叫做“流星”。
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