如何了解海啸：地球内部构造与板块运动

2023-08-18 理论教育版权反馈

【摘要】：地球的内部构造众所周知，绝大多数的海啸都是由地震引起的，因此，要想了解海啸，首先要了解地球内部构造及板块构造学说。地球内部是同心球状的分层结构。研究地震时得到地球内部的构造是一种行之有效的方法。地震波跟石块投入水中产生的水波道理是一样的，用地震仪测量地震波，正是在对地震波的观察、测量、分析中得到地球内部结构的信息。随着科学的发展，更多的海洋与地层结构资料被积累充实起来。

（1）地球的内部构造

众所周知，绝大多数的海啸都是由地震引起的，因此，要想了解海啸，首先要了解地球内部构造及板块构造学说。地球内部构造直接用肉眼或者一些简单的器械是观测不到的，有关地球内部的构造都是间接得到的。地球内部是同心球状的分层结构。那么地球内部的结构是怎样得到的呢？

研究地震时得到地球内部的构造是一种行之有效的方法。当地下断层地方突然发生移动而产生地震时，震源周围就会产生地震波。地震波跟石块投入水中产生的水波道理是一样的，用地震仪测量地震波，正是在对地震波的观察、测量、分析中得到地球内部结构的信息。

根据地球质量和地球形状及大小，可以计算出地球的平均密度为5.5克/立方厘米，但是，地表物质的密度小于2.7克/立方厘米，由此可以推断出，地球内部物质的密度比5.5克/立方厘米大。陨石有铁陨石和石陨石之分，而且地球有明显的内部磁场，因此，可以推断，地球内部有一个铁质内核。

根据地震波在地球内部传播显示的特点，说明地球内部可分为三个部分：地壳、地幔、地核。

（2）地球板块学说

所谓学说，就是学术上有系统的见解或主张。对于地球板块的学说，有很多种，从“大陆漂移学说”、 “海底扩张学说”到“板块构造学说”

“大陆漂移学说”：魏格纳是一个从小爱好幻想和冒险的人，他把他的一生都奉献给了他喜爱的事业。1880年11月1日，魏格纳出生在德国柏林，1905年，25岁的魏格纳获得了气象学博士学位，1906年，加入了从事气象和冰川调查的探险队。

“大陆漂移学说”缘于1910年的一天，魏格纳因为生病留在家中休息，无意中他瞥见墙上的世界地图，这一瞥却有了惊人的发现，大西洋两岸轮廓竟如此相对应，尤其是巴西东端突出部分与非洲西岸凹入部分非常吻合。

这代表什么？魏格纳的头脑中立即出现了一幅情景：很久以前没有大西洋，非洲大陆与南美洲大陆是一个完整的大陆，慢慢地它们开始破裂，开始漂移，才形成了今日的非洲大陆与南美洲。

这不仅仅是一个突发奇想，魏格纳开始查阅资料，他分析了大西洋两岸山系地层，并考察了几个大洲的化石，其中有相同的植物，不但惊奇地发现这两岸的地层有着非常密切的关系，还似乎证明了几大洲上曾经生长着茂密的森林。

看起来“漂移”学说毫无疑问了，于是魏格纳编著了一本叫《海陆的起源》的书，该书于1925年出版。虽然这个学说在当时引起了很大的轰动，但大多来自于负面，地学界攻击嘲笑魏格纳的天真，因为没有人能解释大陆分裂和漂移的动力来源于何方。很快“大陆漂移学说”销声匿迹。

魏格纳并没有放弃，他仍然为之而努力奋斗着，在1930年第三次深入格陵兰岛考察时，年仅50岁的魏格纳不幸长眠于冰天雪地之中，直至第二年夏天他的遗体才被发现。

但是“大陆漂移学说”仍然是历史上一颗璀璨的明星，沉寂多年后，随着科学的不断发展和进步，到了20世纪50年代，终于被证实，各大陆的确发生过大幅度漂移，而且这种运动至今仍然在持续。例如，美国自1776年独立以来，已经移离英国5米，而且正在以每年2厘米的速度继续移离英国。

科学家们以“大陆漂移学说”为基础提出了“海底扩张学说”和“板块构造学说”。

“海底扩张学说”：随着科学技术和测量技术的提高，美国人赫斯和迪茨提出了“海底扩张学说”。

在第二次世界大战结束后，科学技术开始迅速的发展起来，人们的探究进一步延伸到了神秘的海洋，并发现了令地学界震撼的大洋中脊和地球磁场的奇异等。大洋中脊是一条贯穿大西洋、印度洋、太平洋及北冰洋中部，蜿蜒曲折延绵7万千米的中央海岭。大洋新生地壳存在的磁场方向与古地磁研究的地球磁场每隔几十万年发生倒转的现象是一致的。

“海底扩张学说”的主要观点如下：

在大洋中脊地壳下有熔融的地幔，岩浆不断地涌上地面，再冷却成新的地壳，新的地壳将原有的地壳向两边推移，使整个海底以每年0.5～5厘米的速度自大洋中脊向两侧扩张。

当扩张中的大洋地壳遇到大陆地壳时，就会俯冲下沉钻入地幔中，并且熔融于地幔中，从而促使了深海沟、岛孤或山脉的形成。现在我们看到的太平洋周围分布的海沟、岛屿和大陆边缘山脉就是这样形成的，然而这种过程也引发了火山、地震等灾害。

由此可以看出，海洋地壳是由大洋中脊处诞生，到海沟岛孤带消失，这样不断地更新，有2亿～3亿年就全部更新一次，海底岩石的年龄一般都不超过2亿年，平均厚度5～6千米。而大陆地壳就不同了，一般都比较陈旧，有的岩石已有37亿年的历史，且平均厚度35千米，最厚可达70千米以上。

但是， “海府扩张学说”只证明了岩浆从大洋中脊冒出是造成海洋地壳扩张的原因，却没有指出海洋地壳与陆壳移动的动力来源。

“板块构造学说”：“板块构造学说”是“海底扩张学说”的延伸，它的降临解开了地球大地活动的谜团，且现在已经被普遍接受。

“板块构造学说”是法国地质学家勒比雄与麦肯齐、摩根等人于1968年提出的。

随着科学的发展，更多的海洋与地层结构资料被积累充实起来。更大的突破在于发现了具有黏滞、流动性的“软流圈”，因为有软流圈的存在，使岩石圈板块在流质的软流圈上滑动，从而在那个时期初步解释了“大陆漂移学说”中的动力来源问题。但随着科技的发展，科学家们进一步发现，大陆漂移的动力热源也来自地核，不仅仅是地核上面的地幔。

所谓板块构造，是指全球岩石圈，这个岩石圈厚50～150千米，且下面有流质的软流圈，它不是一个整体，而是分为太平洋板块、欧亚板块、印度洋板块、非洲板块、南极板块、美洲板块6大板块，这就是板块构造。6大板块中只有太平洋板块几乎全是海洋，其余的板块中大块陆地和大片海洋比重比较均匀。这6大板块又可分为12个小板块，例如，美洲板块分为南、北美洲2个小板块。这些板块的划分是通过海岭、海沟、岛孤和转换断层等作为分界线来划分的。

海岭。是指大洋底狭长绵延的山岭。太平洋、大西洋和印度洋底都有海岭存在，其中在大西洋和印度洋中间有一条海岭，地震活动频繁，这条海岭呈平行状，中间有峡谷。

海沟。是指板块俯冲向下后，在交界处形成的深度超过6000米的海底狭长深沟。例如，位于北太平洋西部马里亚纳群岛以东的马里亚纳海沟，为一条洋底弧形洼地，延伸2550千米，平均宽69千米，上万米深，它的形成就是海洋板块与大陆板块相冲撞而形成的。

岛孤。板块在俯冲时因板块受热熔融，岩浆在板块缝隙处上升到地表，从而形成岛孤。

转换断层。是指将大洋中脊切成许多小段的横断层，这种断层不是简单的平移断层，除了平移错动之外，它还向两侧分裂。

在板块内部地壳活动不是很活跃，相对稳定，而在板块与板块衔接的部分，则活动非常活跃，断裂、挤压褶皱、岩浆上升、地壳俯冲等频繁发生，所以是火山、地震等灾害的多发地。

（3）板块边界的三种状态

地质学家认为，板块是不变形、坚固的地壳，由于地下地幔缓慢对流作用，各板块以每年1～10厘米的速度在移动，大多数板块活动发生在两个板块的边界。板块之间可能产生相向运动，或者是反向运动，也可能是板块间彼此滑过。由此将板块边界运动分为三种状态：汇聚型板块边界、分离型板块边界和转换型板块边界。

汇聚型板块边界：这样的边界一般是海沟和岛孤，海洋板块俯冲到大陆板块下，这时候两侧岩石圈之间是相向运动，这样的边界称为汇聚型板块边界。

分离型板块边界：如我们提到的大洋中脊就是这种形式的板块边界，因岩浆上升形成的新地壳推移原有的地壳，使两侧的岩石圈向相背方向移动，这样的边界称为分离型板块边界。

转换型板块边界：例如，北美板块与太平洋板块间的圣安德列亚斯断层，两侧岩石圈呈相对平移运动，其间没有新地壳的产生，也没有冲撞和消减，这就是转换型板块边界。

（4）板块构造学说的重要意义

“板块构造学说”现在已经被科学家们所接受，因为一方面用电脑已经把各个大陆很好地拼合起来，从而进一步证实了“大陆漂移学说”；另一方面，它很好地解释了火山、地震、地磁、山脉和裂谷等自然现象和自然地貌的形成，更说明了地球大洋中的中脊和裂谷、大陆漂移、洋壳起源等重大问题。但是，这并不是一个完美的学说，它仍然存在着许多不足和不解，例如，板块运动的具体过程、板块动力学如何确定、地球岩石圈的成型与演变过程如何等一系列问题都有待我们继续去探究。

如何了解海啸：地球内部构造与板块运动

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