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第4章 地球“回春”——新生代时期(1)

地壳发展历史中最近的一个时期是新生代时期,和人类历史的近代史类似,大约7000万年以来的这段地壳发展时期,从时间来看虽然是最近和最短的,但从整个地壳演化来说,却是内容丰富而又极其重要的时期。中生代地壳重新活跃,新生代继承发展了地洼特征,故称地球的“回春期”。

新生代包括第三、第四纪。中生代侏罗纪至第四纪以前称阿尔卑斯构造阶段,而第三纪这一阶段称为新阿尔卑斯构造阶段。

一、地壳发展由活动趋向稳定,两大地槽继续向地台发展,新生代地壳发展主要方面由活动趋向稳定,大地构造轮廓和古地貌逐步接近现代状况,从活动区发展来看具有明显的三个阶段。

1.第三纪早期,中生代以来两个活动区还在继续活动。从欧洲阿尔卑斯山部分地区,亚平宁山、喜山地区,地壳还处于活动状态,表现为横亘东西的大海槽——古地中海(特提斯)地槽。

环太平洋地槽紧靠中生代褶皱带外侧(太平洋一侧),还在不断下陷,处于非常活跃的地槽阶段,以及相邻的大陆(西欧、俄罗斯南部、非洲北部、北美东部)等明显下沉引起全球性的海侵,因此早第三纪海侵是新生代以来最大的一次海侵。

2.第三纪晚期和第三纪末,由于喜山运动的影响又发生了新的变化。古地中海强烈褶皱返回,横亘东西的山脉取代了昔日的海洋,从北非的阿特斯、欧洲的比利牛斯、阿尔卑斯、喀尔巴仟,东延至高加索、喜马拉雅,成为地球上最年轻的山系,第三纪末,喜马拉雅山就已高出海面5000米了。

残存的地中海及东南亚一带仍为海槽。

3.第三阶段,喜山运动后第四纪以来,喜马拉雅地区继续上升,成为世界最高峰,青藏高原也因喜山上升而隆起,南带至今仍处于活动状态。

环太平洋地槽内带不断隆起,安第斯山继续隆起,东北也相继上升,活动区推移至现在的海沟,西太平洋群岛进一步发展,台湾脱水而出。

二、地壳发展由稳定又重新趋向活动——进化到地洼发展新阶段印支运动后地壳发展进入到地洼初动期阶段,燕山运动后进入到极烈期,喜山运动后活动性仍继续发展,因此新生代是地壳的回春期。

1.大规模的断裂、断块活动。断裂活动有一些继承中生代的断裂,另一些是新生的。断块活动,是指几组断裂切割一个地区,使其隆起或下陷的一种断裂组合活动。如庐山经断块活动被抬升,华北平原、汾河、渭水流域断裂后则下陷,前者称断隆、断块山,后者称断陷盆地。这些断裂活动至中生代以后又比较活跃,表现强烈。

2.规模较大的岩浆活动:伴随大规模的断裂活动,出现广泛的以喷发为主的岩浆活动。例如德干高原玄武岩、东北五大连池、台湾、海南、福建、浙江、云南等地,新生代以来都发生了强烈喷发。

3.表现加里东及海西阶段的一些古老褶皱带在新生代以来也重新活动。表现为强烈的上升及断陷下沉,形成巨大的山系和巨大的深坳盆地。我国西部及中亚地区大型盆地和巨大山脉相间的自然地理景观都是因此形成。新疆的三山两盆、欧洲的莱茵地堑便是一例。

4.冈瓦纳古陆继续分裂、漂移,越来越接近现代地貌。古地中海至新生代全部上升隆起,使非洲与欧洲、印度与亚洲完全拼合在一起。

以上说明从加里东、海西、印支期转化的地台,至新生代又重新活跃起来。

三、古地理及古气候变化

早第三纪世界气候分带已经明显,许多地方出现反映不同气候的沉积物,在时间上和空间上相互交替出现。

晚第三纪气候分带与现在十分相似,北半球干燥区呈南西西——北东东方向延伸,西风带已经形成。

第四纪以来,干湿及冷暖交替的波动气候,出现冰期和间冰期,以及东亚季风的形成和发展。

在冰期干冷气候条件的特殊环境下,出现第四纪黄土堆积。

冰期和干冷气候,也促进了生物的发展,第三纪末、第四纪初地球上古人类出现。

黄土堆积、第四纪冰期、古人类出现被称为第四纪以来三件重大地质事件。

四、中国现代构造及地貌,在晚古生代海西运动后已初步形成轮廓,中生代燕山运动以后基本奠定基础,喜山运动则完成了现时构造和地貌轮廓。

第三纪喜山运动以前,我国大陆轮廓就已基本形成盆地相间、山川交错的地理景观。西北地区形成大型盆地,如塔里木、准噶尔、柴达木等盆地。东部地区由于大陆与洋壳的挤压,产生北东——南西和北北东——南南西的山系。隆起区仍继续上升,下陷盆地仍在下降,第三纪沉积物,厚度可达5000米以上,例如洞庭盆地。

第三纪末的喜山运动,喜马拉雅海槽上升为5000米以上的山地,台湾也脱水而出。至此,基本造就了我国现时地貌轮廓。喜山运动同时伴随大量火山喷发。

喜山运动后,地壳发展进入第四纪时,新构造运动表现仍十分强烈。

在地貌上,山脉隆起、盆地下沉的地貌景观得到加强。青藏高原跃居为世界屋脊,珠峰成为世界第一高峰。有些资料表明,西藏高原、云贵高原第四纪以来上升了1~2千米以上,喜马拉雅山上升了3000米以上。

盆地下降,如华北平原第四纪下降达1000米以上,沿海地区最多的曾发生七次海侵。我国洞庭凹陷下降也在100米以上。太平洋西部南海珊瑚岛礁厚度也达200米以上。

由于升降运动伴随的断裂运动。西藏高原周围断裂分割使高原抬升。

天山、祁连山、秦岭等地因升降成为高山,山岭之间相对下降形成河谷或湖泊。

五、新生代的矿产资源。

新生代的矿产主要有第三纪红色盆地的膏盐、油气和煤。例如湖南盐井的盐和石膏、乌克兰钾盐。伊朗的油气主要产于第四纪,美国落基山煤田,部分产于第三纪。第四纪主要是现代盐湖(西北、内蒙等盐湖)及砂矿、金刚石、砂金、金红石等砂矿床。此外有海岛上的鸟粪磷矿床。

经过了46亿年漫长岁月,地球才演化形成今日能为人类提供一个休养生息的场所。由无生命到有生命,最后创造了人类,并进入到今天文明社会,我们应该去认识、了解、保护这个属于人类的地球。

地球的形状

美国著名的天体物理学家霍伊耳在1948年曾说过:“一旦有了一张从地球外部拍摄的地球照片,一旦离开地球到空间成了常事,人们就将得到一个新的概念,这个新概念将同历史上任何一个新的概念那样强有力。”随着科学技术的发展,人类渴望全面认识地球的强烈愿望实现了。不但利用人造卫星拍摄了地球遥感照片,宇航员还亲自从太空鸟瞰地球的全貌,获得了地球丰富多彩的信息资料。

在公元前五六世纪的时候古希腊哲学家,从球形最完美这一概念出发,认为地球是球形的。亚里士多德根据月食时月球上的地影是一个圆,第一次科学论证了地球是个球体。16世纪,葡萄牙航海家麦哲伦领导的环球航行第一次用实践证明地球为球形。

最早算出地球大小的,是公元前3世纪的希腊地理学家埃拉托斯特尼。他成功地用三角测量法测量了阿斯旺和亚历山大城之间的子午线长,算出地球的周长约为25万希腊里(39600公里),与实际长度只差340公里,这在2000多年前实在了不起。

牛顿于17世纪末研究了地球自转对地球形态的影响,从理论上推测地球不是一个很圆的球形,而是一个赤道处略为隆起,两极略为扁平的椭球体,赤道半径比极半径长20多公里。1735~1744年法国巴黎科学院派出两个测量队分别赴南美和北欧进行弧度测量,测量结果证实地球确实为椭球体。

科学技术在20世纪50年代以后发展异常迅速,这为大地测量开辟了多种途径,高精度的微波测距,激光测距,特别是人造卫星上天,再加上电子计算机的运用和国际间的合作,使人们可以精确地测量地球的大小和形状。通过实测和分析,终于得到确切的数据:地球的平均赤道半径为6378.14公里,极半径为6356.76公里,赤道周长和子午线方向的周长分别为40075公里和39941公里。测量还发现,北极地区约高出18.9米,南极地区则低下去24~30米。

所以有人说,地球像一个倒放着的大鸭梨。确切地说,地球是个三轴椭球体。

地球的运动

在浩瀚的宇宙中,所有的天体都有规律地按一定系统运动,运动的形式多种多样。地球除了自身内部的物质运动外,它的绕轴自转运动和绕日公转运动非常重要,与人类的关系也最为密切。

地球自西向东绕地轴不停地旋转着,这是地球的自转。地球的自转轴叫地轴。地球自转的方向是自西向东。

地球自转一周360°所需的时间是23时56分4秒。这叫做一个恒星日,即天空某一恒星连续两次经过上中天(天体每天经过观测者的子午圈平面两次,离天顶较近的一次叫上中天)的时间间隔。这是地球自转的真正周期。一天24小时,是太阳连续两次经过上中天的时间间隔,叫做一个太阳日。

因为地球在自转的同时还在绕日公转,一个太阳日,地球要自转360°59′,比恒星日多出59′,所以时间上比恒星日多3分56秒。

地球自转的角速度大约是每小时15°,每4分钟1°。由于地球表面是固体,除南北两极点外,任何地点的自转速度都一样。

地球自转的线速度,因各地纬度的不同而有差异。这是因为纬线圈的周长自赤道向两极逐渐减小。赤道处纬线圈最长,自转速度最快,每小时旋转1670千米;到了南北纬60°,纬线圈周长缩短,地球自转线速度约减小为赤道处的一半。到了南北极点,既无线速度,也无角速度。

由于地球自转而产生的自然现象是多方面的,最显著的地理意义是地球自转产生了昼夜更替现象。由于地球是一个不发光、也不透明的球体,所以在同一时间里,太阳只能照亮地球表面的一半。向着太阳的半球,是白天;背着太阳的半球,是黑夜。昼半球和夜半球的分界线被称为晨昏线。

地球不停地自转,昼夜也就不断地交替。昼夜交替的周期不长,就是上述的太阳日。这就使得地面白昼增温不至于过分炎热,黑夜冷却不至于过分寒冷,从而保证了地球上生命有机体的生存和发展。

由于地球自转,地球上不同纬度的地方存在不同的地方时;经度每隔15°,地方时相差一小时。

物体水平方向的运动产生偏向。地球上水平运动的物体,无论朝着哪个方向运动,都发生偏向,在北半球向右偏,在南半球向左偏。这些现象都是自转的结果,也是地球自转的有力证据。

地球的自转使大气中的气流、大洋中的洋流都产生偏向,这对地表热量与水分的输送交换,对全球热量与水量的平衡,都有着巨大的影响。

地球自转对地球形状的影响。地球自转所产生的惯性离心力,使地球由两极向赤道逐渐膨胀,成为目前略扁的旋转椭球体的形状。这个椭球体的半长轴,即地球赤道半径为6378.1千米;半短轴,即地球的极半径为6356.8千米,赤道半径比极半径约长21千米。

近年来,人造地球卫星观测的结果表明,赤道类似椭圆,而不是正圆,所以地球的形状,也可认为是一个“三轴椭球体”。但是,这些差值同地球平均半径相比都很小,所以从太空中看地球仍是一个圆球体。

地球绕太阳的运动叫公转。地球公转的路线叫做公转轨道。它是近似正圆的椭圆轨道。太阳位于椭圆的两焦点之一。每年1月初,地球离太阳最近,这个位置叫做近日点;7月初,地球距离太阳最远,这个位置叫做远日点。地球公转的方向,也是自西向东的。

地球绕日运动的轨道长度是94000万千米,公转一周所需的时间为一年;天文上通常所说的年是365日5时48分46秒,这是一个回归年。地球绕日一年转360°,大致每日向东推进1°。这是地球公转的平均角速度。地球公转的线速度平均每秒钟约为30千米。在近日点时公转速度较快,在远日点时较慢。

地球公转自转同时进行。有公转就有轨道平面,即黄道平面。有自转,就有赤道平面。在黄道平面同赤道平面之间有一个交角,叫做黄赤交角。

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