地質學
地質係地球史，直接證明板塊構造論，生命演化，氣候變遷。商用來講，探究地質，就知礦藏，亦可探究水源。同時對公眾來講，可以知道天然風險，補救環境問題。土力工程，亦以地質打底。
文
[編輯]地質學英文叫geology，來自希臘文。分兩部解geo-來自γῆ，讀gē，地咁解。logy，尾綴-λoγία，讀-logia，學問噉解，卽係研究地噉意思。
地球構造
[編輯]地球嘅內部有得根據物理或者化學上嘅性質嚟分做若干層－石質行星冚唪唥都係噉[1]。但係地球嘅內核同外核好明顯唔同，呢點係其他石質行星冇嘅特徵。地球嘅外層係由矽酸鹽礦物組成嘅地殼。地殼嘅厚度隨住位置有啲唔同，由深海海底嘅 6 公里厚到陸地上面嘅 30 至 50 公里厚都得。地殼下面有層由黏稠嘅半熔固體組成嘅地幔（Mantle）。地殼同埋地幔凍啲、硬淨啲嘅上層係所謂嘅岩石圈（Lithosphere；大約係由地表數 5 至 200 公里深）－板塊亦都係喺呢個區域形成嘅。地殼同地幔之間嗰條分界線係所謂嘅莫氏不連續面（Mohorovičić discontinuity，或者叫「Moho」）。再落少少，岩石圈以下嘅係黏度低啲，熔得犀利啲嘅軟流圈（Asthenosphere）。岩石圈喺軟流圈上面浮吓浮吓，而呢啲活動同地震等嘅自然現象有好大啦掕[1]。
地幔晶體結構嘅喺地表以下 410 至 660 公里之間嗰度開始有重大嘅變化。嗰度係分隔上地幔同下地幔嘅過渡區（Transition zone）。喺地幔下面，係分隔地幔同地核嘅核幔邊界（Core-mantle boundary）。再落就係黏度好低嘅液體狀態嘅外地核（Outer core），而最裏面嘅係呈固體嘅內地核（Inner core）[1]。內地核嘅半徑大約係 1220 公里[2]，係地球半徑嘅 1/5 [3]。佢旋轉嗰陣嘅角速度可能會快過地球其他部份些少，每年大約領先 0.1 - 0.5° [4]。
 |
深度 （公里） |
組件層 | 密度 （公克/立方公分） |
|---|---|---|---|
| 0-60 | 岩石圈 | — | |
| 0-35 | 地殼 | 2.2-2.9 | |
| 35-60 | 地幔頂層 | 3.4-4.4 | |
| 35–2,890 | 地幔 | 3.4-5.6 | |
| 100-700 | 軟流層 | — | |
| 2,890-5,100 | 外核 | 9.9-12.2 | |
| 5,100-6,378 | 內地核 | 12.8-13.1 |
內熱
[編輯]| 同位素 | 產生熱能 （瓦/每公斤同位素） |
半衰期 （年） |
喺地幔度佔嘅比例 （每公斤同位素/每公斤地幔） |
產生嘅熱能 （瓦/每公斤地幔） |
|---|---|---|---|---|
| 238U | 94.6 × 10−6 | 4.47 × 109 | 30.8 × 10−9 | 2.91 × 10−12 |
| 235U | 569 × 10−6 | 0.704 × 109 | 0.22 × 10−9 | 0.125 × 10−12 |
| 232Th | 26.4 × 10−6 | 14.0 × 109 | 124 × 10−9 | 3.27 × 10−12 |
| 40K | 29.2 × 10−6 | 1.25 × 109 | 36.9 × 10−9 | 1.08 × 10−12 |
喺地球嘅內熱（Internal heating）當中，吸積嘅殘餘熱霸咗得嗰 20% 左右，而其餘嗰 80% 嘅熱係嚟自核衰變（Radioactivity）嘅[5]－喺地球內部有鉀-40（Potassium-40）、鈾-238（Uranium-238）、鈾-235（Uranium-235）、同埋釷-232（Thorium-232）等嘅同位素靠放輻射嚟產生熱力[6]。呢股熱令到地心嘅温度可以去到成攝氏 6000 度，華氏 10830 度[7]，而壓力就可以去到 360 GPa－足以將一個人壓扁[8], 1980嘅時候, 實驗室裏用鑽石壓砧都可以造到差唔多嘅壓力。
頭先講咗，地熱入面好多都係嚟自核衰變－即係唔穩定嘅原子核放輻射並且變成穩定原子核嘅過程，而穩定咗嘅原子通常唔會再放輻射。所以地球科學家推測喺地球歷史再早啲嗰陣，地球有更加多可以放輻射嘅同位素，所以嗰時佢可以產生更勁嘅內熱，喺 30 億年前可能係而家嘅兩倍[9]。當時嘅地球沿住半徑嘅温度梯度會更加大，而地幔對流（Mantle convection；地幔因為內熱而慢慢會郁嘅現象）同埋板塊構造嘅速度亦都更加快，仲可能會產生一啲以今時今日嘅地質條件好難生到出嚟嘅岩石，好似係科馬提岩（Komatiite）噉[10]。
散熱系統
[編輯]地球有好多系統將地核嘅熱能散走。地球表面嘅平均散熱功率（指能量消耗得有幾快）大約係 87 mWm−2。成個地球內部嘅散熱功率就大約係 4.42 × 1013 W [11]。地核嘅一啲熱能通過高温嘅熔岩向上湧傳到去地殼嗰度，呢種熱對流就叫做地幔熱柱（Mantle plume），地幔仲會因為噉而產生熱點（Hotspot）[12]。除咗噉，地球內部嘅熱能仲會喺板塊活動嗰陣通過地幔升上去中洋脊（Mid-ocean ridge；海底一柞喺板塊之間嘅邊界嗰度嘅山脈）而流失。另外一種熱能流失嘅方式係藉住岩石圈嘅熱傳導－尤其係喺地殼薄啲嘅海底[13]。
板塊構造
[編輯].svg)
| |
| 板塊個名 | 板塊嘅面積 106 km2 |
|---|---|
| 103.3 | |
| 78.0 | |
| 75.9 | |
| 67.8 | |
| 60.9 | |
| 47.2 | |
| 43.6 | |
喺地球外層嚟嘅剛性岩石圈分做好幾塊板塊[14]。目前地球嘅主要板塊有太平洋板塊、北美洲板塊、歐亞大陸板塊、非洲板塊、南極洲板塊、印度-澳洲板塊、同南美洲板塊呢啲。另外仲有阿拉伯板塊、加勒比板塊、喺南美洲西海岸對出嘅納斯卡板塊、同埋喺南大西洋嘅斯科舍板塊呀噉。呢啲板塊係硬淨嘅，喺軟流圈上面浮吓浮吓[15]，仲識慢慢噉郁－板塊之間會有相對運動，而呢啲郁動分做三種：一係聚合板塊邊緣（Convergent plate boundary）－指兩塊板塊互相靠近；二係分離板塊邊緣（Divergent boundary）－指兩塊板塊分離；三係轉形斷層（Transform fault）－指板塊之間互相橫向噉郁。因為呢啲地殼活動，搞到喺呢啲板塊嘅邊緣上面會容易有地震、火山活動、造山運動、同埋形成海溝，好似係日本列島同台灣就係坐正喺板塊邊緣上面嘅地方，間唔鐘就會有地震。唔同嘅板塊郁嘅速率仲會唔同：喺呢啲板塊當中，大洋板塊郁得快啲，而大陸嘅板塊郁得慢啲，好似係屬於大洋板塊嘅科科斯板塊位移嘅速率係每年 75 毫米[16]，而太平洋板塊就以每年 52 至 69 毫米嘅速率位移；屬於大陸板塊嘅歐亞大陸板塊，平均以得每年大約 21 毫米嘅速率行進[17]。
隨住板塊嘅飄移，海入面嘅岩石會跌落去聚合板塊邊緣嘅前緣下方，同時地幔嘅物質會喺分離板塊邊緣做成嘅空間嗰度上升。呢啲過程令到海洋地殼一邊係噉產生跟住又俾佢回收返落地幔嗰度，所以海洋地殼嘅岩石更新得好密。因為噉，海洋地殼多數好後生，低過 1 億歲。而家最古老嘅海洋地殼喺西太平洋地區，估計大約係得 2 億歲[18]。相比之下，最古老嘅大陸地殼年齡有成 40.3 億歲[19]。
地表
[編輯]地球表面嘅面積總共大約有 5.1 億平方公里，當中大約 70.8% 嘅表面積俾水𢫏住，令到大部分嘅地殼表面（3.6113 億平方公里）都係喺海平面以下[20][21]。海底嘅地殼表面有好多山，包括一個全球性嘅中洋脊－一列沿住板塊邊緣形成嘅山脊，仲有好多海底火山、海溝、海底峽谷、海底高原、同深海平原[22]。地球表面其餘嗰 29.2%（1 億 4894 萬平方公里，或者 5751 萬平方英里）係冇俾水𢫏嗮嘅地方，有好多山地、盆地、平原、高原等嘅地形。海平面以上嘅平均海拔係 840 米：成個海平面以上地表最低嘅地方係喺西亞嗰度嚟嘅死海，佢海拔大約係 -420 米，而海拔最高點係喺中國同尼泊爾邊境嘅喜馬拉雅山脈嘅珠穆朗瑪蜂，海拔有成超過 8848 米[23]。
人整咗好多將地球表面分區嘅方法。傳統上，地表俾人分做七大洲、四大洋、同埋唔同嘅海域[24]，仲會用兩極點做中心將地球分做南半球同北半球兩個半球，用經度分做東半球同西半球[25]，或者大致按海同陸地嘅分佈分做水半球同陸半球。
呢啲數據同分區會隨住時間而演變。地球嘅地表一路俾好多大自然力量塑造緊－大風、降水、熱循環、化學反應、冰川作用、海岸侵蝕、珊瑚礁嘅形成、大大細細嘅隕石撞擊－都會影響到地表嘅地貌[26][27]，但係地表地貌郁得實在太慢（吓吓都要成幾百萬年先會有用肉眼睇得出嘅改變），所以人一般都冇辦法直接感受到，淨係有得用一啲好精密嘅科學儀器嚟度。
岩石同礦物
[編輯]地球表面有好多岩石，大致上可以跟住佢哋嘅成因分做三大類：火成岩、沉積岩（Sedimentary rock）、同變質岩（Metamorphic rock）[28]。火成岩係由升到去地表嘅岩漿或者熔岩冷卻凝固形成嘅，又嗌做「岩漿岩」，係構成地殼嘅主要岩石。火成岩又有得分兩種：一係岩漿侵入地表而形成嘅侵入岩，例如係花崗岩（Granite）；二係岩漿噴出地表嗰度形成嘅噴出岩，好似係安山岩、玄武岩呀噉。大陸嘅地殼主要由密度低啲嘅花崗岩同安山岩構成，而海地殼主要由緻密嘅玄武岩構成。除咗呢啲火成岩，沉積岩都係成日見到嘅岩石。佢哋係由堆積同結合埋一齊嘅沉積物嗰度形成嘅。差唔多成 75% 嘅大陸表面都係俾沉積岩覆蓋住－雖然佢哋只係霸咗大約 5% 嘅地殼。最後，變質岩係由原有嘅岩石喺高壓高溫嘅環境之下變質而形成嘅，好似係大理石噉[28][29][30]。
地球表面有好豐富嘅礦物，包括係石英、長石、角閃石、雲母、輝石、同橄欖石呢啲嘅矽酸鹽礦物，同埋方解石等嘅碳酸鹽礦物[28][31]。
睇埋
[編輯]攷
[編輯]- ↑ 1.0 1.1 1.2 Tanimoto, Toshiro. Crustal Structure of the Earth. Thomas J. Ahrens. (Eds). Global Earth Physics: A Handbook of Physical Constants. Washington, DC: American Geophysical Union. 1995. ISBN 0-87590-851-9.
- ↑ E. R. Engdahl; E. A. Flynn & R. P. Massé. Differential PkiKP travel times and the radius of the core. Geophys. J. R. Astr. Soc. 1974, 40 (3): 457–463.
- ↑ Marshall, J., & Plumb, R. A. (2016). Atmosphere, ocean and climate dynamics: an introductory text (Vol. 21). Academic Press.
- ↑ Kerr, R. A. (2005). Earth's Inner Core Is Running a Tad Faster Than the Rest of the Planet. Science, 309(5739), 1313. PMID 16123276.
- ↑ Turcotte, D. L.; Schubert, G. 4. Geodynamics 2. Cambridge, England, UK: Cambridge University Press. 2002: 136–37.
- ↑ Sanders, R. Radioactive potassium may be major heat source in Earth's core. UC Berkeley News. 2003-12-10.
- ↑ "The Earth's Centre is 1000 Degrees Hotter than Previously Thought". 原著喺2013年6月28號歸檔. 喺2017年11月11號搵到.
- ↑ Alfè, D.; Gillan, M. J.; Vocadlo, L.; Brodholt, J.; Price, G. D. The ab initio simulation of the Earth's core. Philosophical Transactions of the Royal Society. 2002, 360 (1795): 1227–44 [2007-02-28].
- ↑ Turcotte, D. L.; Schubert, G. 4. Geodynamics 2. Cambridge, England, UK: Cambridge University Press. 2002: 136–37.
- ↑ Vlaar, N; Vankeken, P.; Vandenberg, A. Cooling of the Earth in the Archaean: Consequences of pressure-release melting in a hotter mantle. Earth and Planetary Science Letters. 1994, 121 (1–2): 1–18.
- ↑ Pollack, Henry N.; Hurter, Suzanne J.; Johnson, Jeffrey R. Heat flow from the Earth's interior: Analysis of the global data set. Reviews of Geophysics. August 1993, 31 (3): 267–80.
- ↑ Richards, M. A.; Duncan, R. A.; Courtillot, V. E. Flood Basalts and Hot-Spot Tracks: Plume Heads and Tails. Science. 1989, 246 (4926): 103–07.
- ↑ Sclater, J. G; Parsons, B.; Jaupart, C. Oceans and Continents: Similarities and Differences in the Mechanisms of Heat Loss. Journal of Geophysical Research. 1981, 86 (B12): 11535.
- ↑ Kious, W. J.; Tilling, R. I. Understanding plate motions. 美國地質調查局. 1999-05-05 [2007-03-02].
- ↑ Seligman, C. The Structure of the Terrestrial Planets. Online Astronomy eText Table of Contents. cseligman.com. 2008 [2008-02-28].
- ↑ Meschede, M.; Barckhausen, U. Plate Tectonic Evolution of the Cocos-Nazca Spreading Center. Proceedings of the Ocean Drilling Program. Texas A&M University. 2000-11-20 [2007-04-02].
- ↑ Staff. GPS Time Series. NASA JPL. [2007-04-02].
- ↑ Duennebier, F. Pacific Plate Motion. University of Hawaii. 1999-08-12
- ↑ Bowring, S. A.; Williams, I. S. Priscoan (4.00–4.03 Ga) orthogneisses from northwestern Canada. Contributions to Mineralogy and Petrology. 1999, 134 (1): 3–16.
- ↑ Pidwirny, M. Surface area of our planet covered by oceans and continents. University of British Columbia, Okanagan. 2006-02-02 [2007-11-26].
- ↑ CIA – The World Factbook. Cia.gov. [2012-11-02].
- ↑ Sandwell, D. T.; Smith, W. H. F. Exploring the Ocean Basins with Satellite Altimeter Data. NOAA/NGDC. 2006-07-07 [2007-04-21].
- ↑ Sverdrup, H. U.; Fleming, R. H. The oceans, their physics, chemistry, and general biology. Scripps Institution of Oceanography Archives. 1942-01-01 [2008-06-13]. ISBN 0-13-630350-1.
- ↑ Continents: What is a Continent?. National Geographic. （原始內容存檔於2009-06-29）. "Most people recognize seven continents—Asia, Africa, North America, South America, Antarctica, Europe, and Australia, from largest to smallest—although sometimes Europe and Asia are considered a single continent, Eurasia."
- ↑ Hemisphere Map
- ↑ Prothero, D. R.; Schwab, F. Sedimentary geology : an introduction to sedimentary rocks and stratigraphy. 2nd Ed. New York: Freeman. 2004: 12. ISBN 978-0-7167-3905-0.
- ↑ Kring, D. A. Terrestrial Impact Cratering and Its Environmental Effects. Lunar and Planetary Laboratory.
- ↑ 28.0 28.1 28.2 Page, D. Introductory text-book of geology. Wm. Blackwood. 1920: 313.
- ↑ "WEATHERING AND SEDIMENTARY ROCKS". 原著喺2007年7月3號歸檔. 喺2007年7月21號搵到.
- ↑ Wenk, H.-R.; Bulakh, A. G. Minerals: their constitution and origin. Cambridge University Press. 2004: 359. ISBN 0-521-52958-1.
- ↑ de Pater, I.; Lissauer, J. J. Planetary Sciences, 2nd Ed. Cambridge University Press. 2010: 154. ISBN 0-521-85371-0.
