泥沙流入大海後難道憑空消失了? 去哪了? 地球已被一條裂縫隔開?

世界上的河流眾多,它們晝夜不息地向大海輸送泥沙。據知網資料統計,世界知名的20條大河中,年均含沙量0。04kg/m的萊茵河,每年向海洋輸送的泥沙都超過了3000000噸。

這僅是冰山一角,萊茵河是世界20條大河中,含沙量最低的一條。而含沙量高達37kg/m的黃河,每年要向海洋輸送16億噸泥沙。20條世界知名大河的泥沙年均總輸入量可達58。419億噸,而海洋在40億年前就已經存在,即便假設40億年來的平均泥沙流入量僅有現在的二分之一,那流入海洋的泥沙量也早已是一個令人眼花的數字。

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這數量如此駭人的泥沙在沒入海中後,似乎都無聲無息的消失了。它們是被大海“吞噬”了嗎?

泥沙去哪了?

泥沙是由礦物和微小的岩石碎片組成,而岩石碎片是岩石經過侵蝕和風化而成的。流入到海洋中的一粒沙子也許在上億年前還是一塊重達百斤的磐石,它們順著河水奔入海洋,然後在海洋中繼續“生存”。泥沙從岩石中來,又會成為岩石,這便是泥沙的宿命。

一部分泥沙在地表或接近地表的常溫常壓條件下,經過外力的搬運形成沉積層,又經成岩作用而形成沉積岩;另一部分泥沙會在高溫作用下化為岩漿,隨著地殼運動引發的

火山噴發

形成噴出巖。也就是說:流入大海的泥沙最終都會透過沉積或冷凝的形式化為岩石,構築岩層,進而形成各種各樣的地貌。

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泥沙參與了海底地貌的構成

泥沙的密度比海水大,入海後必然會沉入海底,海水的搬運作用會讓泥沙的足跡遍佈整個海底。這裡有必要說明:人類對海底地貌的認識起步較晚,在20世紀20年代之前,人類只能使用測杆和水砣等簡單工具逐點測量水深推斷大洋地貌;20年代後,回聲測深儀開始應用;60年代又出現了多波束測深系統。

70年代後,側掃聲納、航空攝影測量,機載鐳射測深、衛星遙感測深等技術為人們認識海底地貌提供了有力的手段,甚至在大尺度範圍內,有人提出用衛星測高資料反演海底地形的理論和方法。

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現在,人們還可以用人工地震等方法知道海底岩石的結構和沉積物的厚度,特別是海洋地質學理論的發展使人們不但能更深入地瞭解海底地貌的特點,而且對海底地貌的形成和發展給予了科學的解釋和預測。人類透過自身的不懈努力不斷深化著對海洋地貌的認識,才有了現在大陸邊緣、大洋盆地和大洋中脊三這大基本地貌單元的劃分,而這三大基本地貌單元都有泥沙的“足跡”。

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大陸邊緣的泥沙

大陸邊緣地帶由大陸架、大陸坡、大陸隆以及

海溝

等地貌單元組成。在大陸邊緣,絕大部分泥沙都是透過沉積的方式參與岩石圈迴圈和地貌構成的,陸地上的泥沙在最初進入海洋時,大顆粒泥沙會在平均水深200米的大陸架沉積。

大陸架佔海洋總面積的7。5%。它處於長期穩定的持續沉積狀態,且極少經受變形,因此沉積物可厚達五公里,其沉積物的主要成分幾乎都是江河帶來的泥沙。

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大陸隆也是泥沙沉積表現活躍的地帶,大陸隆佔全球總面積4。8%,隆上的沉積物厚度均在2公里以上,現代大陸隆一般沉積速率約可達每千年 4~10釐米,而在更新世(從2,588,000年前到11,700年前),沉積速率要比現在快一倍。

大洋盆地的泥沙

泥沙經過大陸坡中的深海峽谷到達位於水下4000至5000米大洋盆地,在大洋盆地中沉積。大洋盆地約佔海洋總面積的45%,它不是真正的“平原”,其內部還有“海底高地”、“海嶺”、“海峰”、“海盆”等多種地貌。而在較為開闊平坦,在沒有火山活動的“海底高原”和“海盆”的地域,泥沙沉積的表現更為突出。許多“海底丘陵”也被來自大陸的泥沙逐漸填平。

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泥沙參與了陸地地貌的構成

在入海口,河流減速,大量的泥沙就會在此沉積,形成三角洲。譬如世界最大的恆河三角洲,總面積可達6。5萬平方千米。要知道我國臺灣省的面積也不過是3。6萬平方千米,這足以見得泥沙造陸能力的強悍。

泥沙不僅能透過沉積的形式造陸,也能透過冷凝的形式造陸。泥沙經過複雜的地質作用轉化成岩漿後,透過火山噴發的形式塑造新的陸地。美國的夏威夷群島就是因為火山噴發而形成的火山島。

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流入海洋的泥沙也可以塑造大陸。德國學者阿·魏根納在《大陸和海洋的形成》中大膽猜測:現代大陸是由最初陸島上流入海洋的泥沙沉積形成的,泥沙在陸島的四周沉積形成沉積岩層,後經過地殼抬升岩層浮出海面,原先的早期岩層相互連結,便形成了現代大陸。

科學家利用電腦建模來模擬板塊的運動得出了驚人的結論:由於地球裂縫(大洋中脊)兩側的板塊不斷擴張,現存的七大洲不斷被擠壓,會在兩億年後拼接到一起,形成一整塊“新盤古大陸”;而在大洋中脊位置上,由於大洋中脊的火山不斷噴發,大洋中脊處的岩層也會逐步升高,最終形成“新盤古大陸”之外的新大陸。

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“隔開地球的裂縫”——大洋中脊

裂縫如何形成的?

地球可以說是被一條“裂縫”隔開了,這裡的“裂縫指的”就是綿延數萬公里,寬數百至數千公里,面積約佔世界大洋總面積33%的大洋中脊。

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自19世紀被英國“挑戰者”號用測深錘發現以來,大洋中脊一直保持著它的神秘,有關大洋中脊的形成機制及動力學問題的研究還有待深入,目前主流的解釋是板塊構造說和海底擴張說。

“裂縫”形成的源動力是地核。處於地球深部的地核是高溫熔融的,不斷散發熱量,靠近地核的岩層也被地核熔化。地幔就像一層棉被,阻礙了熱量的散發,致使地幔不斷升溫,直至地核將地幔物質加熱到類似肥皂的狀態(塑性狀態)。

由於地幔不同位置受熱不均,地幔物質就會在地幔內部形成一種對流式的迴圈;洋中脊位置的地幔受熱較多,此處的地幔物質受熱上升,沿著地幔上層(地殼底部)水平運動,到達大洋邊緣的海溝島弧地帶;地幔物質慢慢降溫,密度增大,沿著海溝地帶逐漸下沉,最後回到地幔層中消失。

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根據哈利·赫斯對海底擴張說的解釋:大陸是受到某種未知力的驅動,被動地浮在地幔之上的,因此地幔的對流運動,就會帶動漂浮在地幔上的板塊也做類似的水平運動。

板塊從海洋中脊兩側各自做分離運動,於是在分離處就產生了一個地殼裂縫,岩漿就順著地殼的裂縫噴湧而出,在海水的冷凝作用下迅速冷凝為岩石。洋中脊處板塊運動活躍,不斷噴出新的岩漿,形成新的噴出巖,熔岩不斷堆積,就形成了巨大的海底山脈。

如此便形成了兩頭高中間低的“U”型“地球裂縫”——大洋中脊。

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裂縫是怎麼“吞掉”泥沙的?

直接“吞噬”

岩漿的大規模噴發會形成海底山峰,板塊之間的擴張使得山峰被分離到峽谷兩側。重要的是不同時期岩漿活動的頻率和規模不同導致了形成的海底山峰高低不同,而板塊擴張的速率在短期內不會發生變化,保持著相對穩定的狀態,由此在不同時期形成的山峰之間就會出現線狀峽谷。

一部分泥沙就會由於海水的搬運作用沉積到這些峽谷當中,被“裂縫”吞噬。但相比於沉積在大陸邊緣和大洋盆地的泥沙,被大洋中脊吞噬掉的“泥沙”只是極小的一部分。

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間接“吞噬”

流入大海的泥沙經過數億年的沉積後會形成新的岩層,成為板塊的一部分。

當兩個板塊對撞時,一個板塊會俯衝到另一個板塊的底部,俯衝板塊對應的岩層就會更接近上地幔(位於海平面下33公里—980公里),而上地幔存在著極為活躍的高溫熔融物質(岩漿),在高溫高壓的環境中,由泥沙轉化而來的岩石就會成為易熔物質。

此外,板塊劇烈摩擦也會產生極高的熱量和壓力,易熔物質在板塊摩擦和上地幔岩漿加熱的雙重作用下就會轉化成岩漿,流入大海的固體泥沙就這樣成為了岩漿。

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由泥沙間接形成的岩漿在上地幔中自由流動,等到海洋中的板塊分離,“裂縫”擴張時,岩漿就會在海水的冷凝作用下形成噴出巖。數億年前流入大海的泥沙就會成為大洋中脊的一部分。

大陸的變小與

海平面上升

流入的大海的泥沙並沒有消失,而是經歷了一系列複雜的地質作用重新參與到了岩石圈的迴圈中,我們不必為每年流入大海的58億噸泥沙而惶惶不可終日。

泥沙的流入並不會導致海平面上升,也不會導致整體陸地面積減少,反而會增加陸地面積,創造新大陸。導致海平面上升的“兇手”並不是水土流失,全球性氣候變暖才是導致海平面上升的最根本因素。

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水土流失、泥沙入海對現在的生態環境造成了極大的破壞。據人類目前的據第一次全國水利普查成果,我國現有水土流失面積達294。91萬平方公里,水土流失導致陸地上的耕地面積越來越少,使得耕作層中的有機質得不到有效的積累。土壤中氮、磷、鉀等重要的養分也雖泥沙流失,導致了土壤肥力下降。

在泥沙入海的過程中,部分泥沙會在河道和湖泊淤積,造成河道堵塞,湖泊蓄水能力下降,生態失調。總之,水土流失已經嚴重威脅人類賴以生存的生態環境。

結尾

保護環境,其實是保護適宜人類生存的環境。人類自身很大的侷限性,唯有認清自身的狹隘與渺小,對自然永懷敬畏之心,才能在這顆藍色星球上生存。

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