第一章 走進大自然 一、人類賴以生存的家園——地球(2 / 3)

水圈由海洋、江河、湖泊、沼澤、冰川、地下水等液態水和固態水組成。它是一個連續而不規則的圈層。水圈質量為141.×1018t,占地球總質量的0024%。其中海水占972%,冰川占21%,陸地水占0629%。另還有極少一部分水存在於生物體和大氣中。若地球表麵完全沒有起伏,則全球將被深達2.745m的海水所覆蓋。若地球上冰川、冰蓋全部融化,則海水水位將升高70m。地表水、地下水和大氣中的水,在太陽輻射的影響下,不斷地進行著循環,並轉變為強大的動能,成為使地表麵貌發生滄桑巨變的重要因素。

水圈,生命的搖籃。地球在漫長的演化過程中,在有了水,且逐漸形成了原始的湖泊和海洋以後,原始的生命才從其中開始萌發。水是生命之源。水是地球體內的血液,參與大氣海洋生物界地殼和地球內部的循環。水是改造地表外貌、促進地球內部運動的內外地質營力的主要介質。地球要支持生命,就一定要具有大量的液態水,生物需要水進行化學作用及吸收養分等,液態水隻能在0~100℃範圍內存在。

生物圈是地球表層有生命物質的一圈,在地球表層的大氣圈、水圈,以及地表土壤和岩石裏,都有大量生物存在。它們生存的範圍在大氣中不小於6km的高度,在水圈中能達到最深的海底,在地殼中可以達到幾百米甚至1km的深度。生物圈厚度約為20km。生物圈與其周圍的圈層並不是孤立存在、互不相幹的,而是互相滲透並互相作用著,促使地球物質不斷地分化和發展,使其更有利於生物的生存和發展。

岩石圈是地球表層的堅硬的固體外殼,它包括位於莫霍麵以上的地殼及上地幔的頂部。岩石圈的厚度是不均一的,平均厚度約為100km。地殼總質量為5×1019t,約占地球質量的08%,其體積約占地球體積的05%。地殼的厚度各地有很大的差異,大約變化於5~80km範圍內。大洋中心地殼厚度小,厚約5km;還曾有報道大西洋西部曾發現有地殼厚僅1~2km。大陸區地殼厚度大,特別是我國青藏高原厚度可達60~80km。地殼的密度、溫度及壓力隨著深度的增加而增加,到地殼底部,密度將由265g/cm3增加到33g/cm3,溫度由常溫增高到1.000℃左右。壓力由常壓增至1萬多個大氣壓(1個標準大氣壓;101=325kPa;kPa即千帕[斯卡])。地殼主要由富含矽和鋁的矽酸鹽類岩石組成。

岩石圈是人類居住的帆船。它由各種堅硬的岩石及其經風化剝蝕後形成的土層組成。人類在該圈的表麵進行著修造住所,造林耕田,修河鋪路,開挖礦山等有利於人類生存和發展的各項活動。岩石圈是漂浮在溫度及壓力均很高、呈塑性甚至熔融狀態的軟流層之上,並緩緩運動著的圈層。如此,岩石圈就像地球上的一個大帆船,人類就像船民一樣在其上居住生活著。岩石圈表層具有土壤。土壤跟人類的關係非常密切,它是人類賴以生存的物質基礎。岩石圈中具有金屬礦產、非金屬礦產及能源資源等。最常用的如金、銀、銅、鐵、錫、石棉、石鹽、石膏、大理岩、磷塊岩、地下熱能、煤、石油及天然氣等。各種礦產也是人類賴以生存及文明發展的物質基礎。

地幔是指莫霍麵以下到古登堡麵以上的圈層。深度為地下33~2.900km。其體積占地球總體積的833%,質量為403×1021t,占地球總質量的676%。地幔的密度、溫度和壓力,都隨著深度的增加而增加。密度大約從332g/cm3遞增到570g/cm3,溫度高達1.200~2.000℃,底部壓力達14×105MPa。目前,一般以1.000km為界把地幔分為上地幔和下地幔。上地幔主要由矽、氧、鐵、鎂等元素組成,下地幔主要由金屬的硫化物和氧化物組成,鉻、鐵、鎳的含量也有顯著的增加。根據近代地震波的資料,發現在離地表深60~400km(有人認為80~250km)之間的地帶,存在著一個呈柔性的塑性層和局部成熔融狀態的軟流層(或圈)或堅硬的岩石圈(包括地殼),地殼就漂浮在這個軟流層之上並緩緩地運動著,從而發生一係列的構造運動,導致滄桑巨變。一旦岩石圈的淺薄地段發生斷裂,那麼灼熱的岩漿就會沿著裂縫噴出地麵,引起火山爆發。

地核位於古登堡麵以下,其深度由2.900km到地球的中心,距離約為3.473km。地核的質量為188×1021t,占地球質量的3150%。體積占地球的162%。密度在97~17g/cm3以上。溫度很高,估計可高達2.000~3.000℃,最高不超過6.000℃。壓力可達30×105~36×10-5MPa。關於地核的物理狀態和化學成分問題是有爭議的。有人認為地核物質接近液體,有人認為地核物質大概是固體。至於地核的成分,有人認為是由鐵、鎳物質組成,有人則認為組成地核的物質也是矽酸鹽等。