书城童书我的第一本地球科学探索发现
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第24章 重大发明与发现(16)

“贝加尔”意为“天然之海”,是亚欧大陆最大的淡水湖,也是世界上最深和蓄水量最大的湖。贝加尔湖湖型狭长弯曲,长636公里,平均宽48公里,最宽794公里,面积31500平方公里,平均深度730米,最深点1620米,湖面海拔456米,总蓄水量23600立方公里,约占全球淡水湖总蓄水量的1/5,比整个波罗的海的水量还要多,因而获得了“世界之井”的美誉。那么这口“井”到底有多大呢?据测算,假如贝加尔湖不增加一滴水,那么安加拉河需要川流不息400年,才能把贝加尔湖的湖水排尽;假如全世界的河流都注入贝加尔湖,则需要300多天才能把湖盆填满;假设贝加尔湖是世界上唯一的水源,其水量也够50亿人用半个世纪。与庞大的淡水资源相比,贝加尔湖水的洁净度也同样令人称奇。这是因为贝加尔湖特产的虾类每天可以把湖面以下50米深的湖水过滤七八次,所以湖水相当“纯净”。

贝加尔湖是世界上最“老”的湖泊。世界上绝大多数的淡水湖都比较“年轻”,“年龄”一般不超过2万岁,但贝加尔湖却是个例外,有2500万岁的“高龄”。早在2500万年以前,贝加尔湖湖底为沉积岩。第四纪初,一次造山运动形成了贝加尔湖周围的山脉。同时,结束了该湖地质上的下沉历史,至此,贝加尔湖湖区地貌基本形成。贝加尔湖区下面一直存在着巨大的地热异常带,频繁的火山、地震改变着局部地区的地貌。据记载,1862年1月在湖区东岸发生过一次里氏10级地震,形成了一些“海湾”。贝加尔湖最深的普罗瓦尔湾,就是那次地震的产物。据估计,贝加尔湖湖区每年有大、小地震约2000次。

贝加尔湖渔业资源丰富,素有“富湖”之称。湖中有水生动物1800多种,其中1200多种为特有品种。1988年起,前苏联和美国的科学家联合对该湖进行了新的考察和研究,获得了许多有趣的发现。其中之一是发现湖水深1500米处还有生命存在,而其他的湖水深300米处就已无生命现象。贝加尔湖1500米深处含氧量竟高达75%,而其他湖水深300米处含氧量已不足以维持生命。科学家认为,这可能与贝加尔湖水层之间换位、环流有关。正常的湖水一年环流两次,贝加尔湖中湖水的“循环”却缓慢异常,耗时约8年。贝加尔湖“最陈旧”的水与空气脱离直接接触已达14~16年,其所处的位置却在820米深处。科学家们认为,是这个极为缓慢的湖水环流节奏使那些适应了该湖特殊条件的生命得以生存和繁衍,而且它们已不受干扰地存在了250万年。

贝加尔湖虽远离海洋数千公里,自古以来从未与海洋相通,又是一个淡水湖,但科学家们却发现贝加尔湖中生活着如海绵、菌类、寄生虫、虾、蜗牛等通常只生活在海洋中的生物种类,甚至连生活在北冰洋海域的海豹竟然也在这高山湖泊中繁衍生存,它是怎样来到湖中定居的呢?很久以前,在贝加尔湖的渔民中间有过一种传说:贝加尔湖的湖底有一条水道与北冰洋相连,海豹正是通过这个水道“游”到这里来的。但这种说法根本经不起分析。首先,贝加尔湖是淡水湖,而大洋中的水是咸水,两地的海拔高度也相差很大,此外,海豹是哺乳动物,只能依靠肺部呼吸,它们一次潜水的最长时间不会超过半小时。现在科学界普遍认为,贝加尔湖的海豹的确应该来自于北冰洋,但它们应该是经叶尼塞河及其发源于贝加尔湖的支流——安加拉河来到贝加尔湖的。在遥远的冰河时代,叶尼塞河和安加拉河流域长期被冰雪覆盖,河床变深,生活在北冰洋地区的海豹活动范围向南部不断扩大,海豹经过几千公里的长途旅行而来到贝加尔湖。而当冰期结束,河水流量大减,河床变浅,这些来自远方的客人只好滞留此处,并逐渐演变成为世界上独一无二的淡水海豹。

科学家还发现贝加尔湖底有洞穴和裂缝,地底热气从这些洞、缝中不断泄漏出来,致使附近的水温增至10℃左右——此种“水底温泉”仅在海洋中才有,以前在任何淡水湖中均未发现过。据此,科学家们认为,贝加尔湖有渐渐变“海”的趋势。

2005年,中国和俄罗斯科学家联合对素有“天然实验室”之称的贝加尔湖进行了大规模的考察。专家们通过对贝加尔湖地理、地貌发展变化及其他因素综合分析后认为:按照贝加尔湖地理发展轨迹,几亿年后,它极有可能变成一片汪洋大海。

大地“伤疤”东非大裂谷

在东非高原上,自南向北贯穿着一条又长又深的裂谷,这就是世界上最长的大地裂谷带——东非大裂谷。

在地球表面上,没有比东非大裂谷更奇异的地方了。这里就像被人用刀深深地划开一条长口子,它南起赞比西河口,向北穿过东非高原、埃塞俄比亚高原,经红海、亚喀巴湾,伸入约旦河河谷。长度大约6000公里,在马拉维湖附近分出一支,途经坦噶尼喀湖、基伍湖、阿明湖、蒙博比湖。裂谷宽度虽只有35~55公里,两侧陡峭的谷壁却可以高出谷底达1000~2000米,它曾被一些地质学家称为“地球上的伤疤”。

是什么力量造就了这一蔚为壮观的巨大裂谷呢?据地质学家们考察研究认为,大约3000万年以前,由于强烈的地壳断裂运动,使得同阿拉伯古陆块相分离的大陆漂移运动而形成这个裂谷。那时候,这一地区的地壳处在大运动时期,整个区域出现抬升现象,地壳下面的地幔物质上升分流,产生巨大的张力,正是在这种张力的作用之下,地壳发生大断裂,从而形成裂谷。由于抬升运动不断地进行,地壳的断裂不断产生,地下熔岩不断的涌出,渐渐形成了高大的熔岩高原。高原上的火山则变成众多的山峰,而断裂的下陷地带则成为大裂谷的谷底。

东非大裂谷带是大陆上最活跃的火山带和地震带,总共拥有10多座活火山和70多座死火山。结果就出现了悬殊不同的奇异的地貌形态:一方面是非洲大陆上地势最低的深沟,有几个湖泊的水面甚至低于海平面:吉布提的阿萨尔湖面高程为-150米,是非洲大陆的最低点;亚洲的太巴列湖面,海-209米;死海-392米,是世界上湖面最低的地方。还有几个湖泊的深度,也是创世界纪录。坦噶尼喀湖深1435米,马拉维湖深706米,分别列为世界第2和第4深湖。如果把它们抽干,它们的湖底将分别低于海平面653米和243米。另一方面,沿裂隙涌上来的熔岩流,构成烈谷两岸宏伟的俄塞俄比亚高原和东非高原,前者海拔2000~3000米,为非洲最高部分,素有“非洲屋脊”之称。高原面上还遍布高大壮观的火山锥;乞力马扎罗山海拔5895米,夺非洲高峰之冠;肯尼亚山海拔5199米,屈居第二。雪峰与碧波相互映照,显得格外神奇。

东非大裂谷是人类文明最早的发祥地之一,20世纪50年代末期,在东非大裂谷东支的西侧、坦桑尼亚北部的奥杜韦谷地,发现了一具史前人的头骨化石,据测定分析,生存年代距今足有200万年,这具头骨化石被命名为“东非人”。1972年,在裂谷北段的图尔卡纳湖畔,发掘出一具生存年代距今已经有290万年的头骨,被认为是已经完成从猿到人过渡阶段的典型的“能人”。1975年,在坦桑尼亚与肯尼亚交界处的裂谷地带,发现了距今已经有350万年的“能人”遗骨,并在硬化的火山灰烬层中发现了一段延续22米的“能人”足印。这说明,早在350万年以前,大裂谷地区已经出现能够直立行走的人,属于人类最早的成员。

近1000万年来,东非裂谷仍然向两侧扩张,到近200万年来,平均扩张速度为每年2~4厘米。有人估计,照这样的速度发展下去,1亿年以后,东非裂谷将出现一个新的“大西洋”。

“世界屋脊”青藏高原

我国的西南有一片高耸辽阔的大高原,这就是世界闻名的青藏高原。它北起昆仑山,南至喜马拉雅山,西迄喀喇昆仑山,东抵横断山,总面积超过200万平方公里,平均海拔达4500米左右,是世界上最高的高原,素有“世界屋脊”之称。

青藏高原究竟是怎样形成和演化的?这是多少年来科学界探讨的主题。据科学家们分析,在28亿年前,现在的青藏高原是波涛汹涌的辽阔海洋。这片海域横贯现在欧亚大陆的南部地区,与北非、南欧、西亚和东南亚的海域沟通,称为“特提斯海”或“古地中海”,当时特提斯海地区的气候温暖,成为海洋动、植物发育繁盛的地域。其南北两侧是已被分离开的泛大陆,南边称冈瓦纳大陆,包括现在的南美洲、非洲、澳大利亚、南极洲和南次亚大陆;北边的大陆称为欧亚大陆,也称劳亚大陆,包括现在的欧洲、亚洲和北美洲。

2.4亿年前,由于板块运动,分离出来的印度板块以较快的速度向北移动、挤压,其北部发生了强烈的褶皱断裂和抬升,促使昆仑山和可可西里地区隆生为陆地,随着印度板块继续向北插入古洋壳下,并推动着洋壳不断发生断裂,约在2.1亿年前,特提斯海北部再次进入构造活跃期,北羌塘地区、喀喇昆仑山、唐古拉山、横断山脉脱离了海浸;到了距今8000万前,印度板块继续向北漂移,又一次引起了强烈的构造运动。冈底斯山、念青唐古拉山地区急剧上升,藏北地区和部分藏南地区也脱离海洋成为陆地。整个地势宽展舒缓,河流纵横,湖泊密布,其间有广阔的平原,气候湿润,丛林茂盛。高原的地貌格局基本形成。

地质学上把这段高原崛起的构造运动称为喜马拉雅运动。青藏高原的抬升过程不是匀速的运动,不是一次性的猛增,而是经历了几个不同的上升阶段。每次抬升都使高原地貌得以演进。距今一万年前,高原抬升速度更快,以平均每年7厘米速度上升,使之成为当今地球上的“世界屋脊”。

“世界屋脊”上最壮观的景象首推喜马拉雅山脉,它西起阿富汗,东迄缅甸。包括世界上多座最高的山,有110多座山峰高达或超过海拔7300米。其中之一便是高达8844.43米的世界最高峰——珠穆朗玛峰。

在广为流传的藏族民间故事中,有这么一个关于喜马拉雅山区的传说:在很早很早以前,这里是一片无边无际的大海,海涛卷起波浪,搏击着长满松柏、铁杉和棕榈的海岸,发出哗哗的响声。森林之上,重山叠翠,云雾缭绕;森林里面长满各种奇花异草,成群的斑鹿和羚羊在奔跑,三五成群的犀牛,迈着蹒跚的步伐,悠闲地在湖边饮水;杜鹃、画眉和百灵鸟,在树梢头跳来跳去欢乐地唱着动听的歌曲;兔子无忧无虑地在嫩绿茂盛的草地上奔跑……这是一幅多么诱人的和平、安定的图景呀!有一天,海里突然来了头巨大的五头毒龙,把森林捣得乱七八糟,又搅起万丈浪花,摧毁了花草树木。生活在这里的飞禽走兽,都预感到灾难临头了。它们往东边跳,东边森林倾倒、草地淹没;它们又涌到西边,西边也是狂涛恶浪,打得谁也喘不过气来,正当飞禽走兽们走投无路的时候,突然,大海的上空飘来了五朵彩云,变成五位仙女,她们来到了海边,施展无边法力,降服了五头毒龙。妖魔被征服了,大海也风平浪静,生活在这里的鹿、羚、猴、兔、鸟等,对仙女顶礼膜拜,感谢她们的救命之恩。众仙女想告辞回天庭,怎奈众生苦苦哀求,要求她们留在人间为众生谋利。于是五仙女发慈悲之心,同意留下来与众生共享太平之日。五位仙女喝令大海退去,于是,东边变成茂密的森林,西边是万顷良田,南边是花草茂盛的花园,北边是无边无际的牧场。那五位仙女,变成了喜马拉雅山脉的五个主峰,即:祥寿仙女峰、翠颜仙女峰、贞慧仙女峰、冠咏仙女峰、施仁仙女峰,屹立在西南部边缘之上,守卫着这幸福的乐园;那为首的翠颜仙女峰便是珠穆朗玛,她就是今天的世界最高峰珠穆朗玛峰,当地人民都亲热地称之为“神女峰”。

1966年,我国科学家在珠峰附近进行科学考察时,发现了喜马拉雅鱼龙化石;1975年又发现了中国旋齿鲨珠峰种化石,这是在距今2~3亿年前称霸海洋的动物,这也说明珠峰地区有过海洋的历史。

青藏高原不仅是世界上海拔最高的高原,而且是世界上地质历史最年轻的高原。正因为它海拔最高、地质年代最年轻,而且还具有最为独特的自然环境,使青藏高原在全球环境变化中占有重要的地位,被各国地理学家和探险家称为地球的“第三极”。

火山的分类

我们知道,地球是由地核、地幔、地壳组成的。地幔的厚度达2900公里,是由硅镁物质组成,占地球质量的681%。因为地幔温度很高,压力很大,像沸腾的钢水,释放出大量的热能。为了调整其平衡,这些能量无时不向地壳冲击,有时,地幔里的岩石熔融体会沿着深海沟或大断裂的空隙突围而出,造成火山喷发。

当火山爆发时,伴随着惊天动地的巨大轰鸣,石块飞腾翻滚,炽热无比的岩浆像条条凶残无比的火龙,从地下喷涌而出,吞噬着周围的一切,霎时间,方圆几十里都被笼罩在一片浓烟迷雾之中。有时候,由于火山爆发,还能使平地顷刻间矗立起一座高高的大山,如赤道附近的乞力马扎罗山就是这样形成的。

按变化节奏,火山可以分为活火山、死火山、休眠火山。活火山是指有史以来有过活动的火山。如南美洲的图彭加托火山,夏威夷的冒纳罗亚火山以及我国新疆的卡尔达西火山、黑龙江省的五大连池火山等。目前全球的活火山数量很多,近400年以来,爆发的活火山就有500多座。它的分布可分为三带,即环太平洋火山带,大西洋火山带、地中海及非洲火山带。其中,整个太平洋区域的活火山,约占世界活火山总数的85%。死火山指有史以来没有活动过的火山。如我国山西省的大同火山群、非洲的乞力马扎罗火山等。休眠火山指在人类历史上曾经爆发,后处于平静状态的火山,但还有可能重新喷发,这样的火山称为休眠火山。如意大利的维苏威火山、我国东北的白头山等。

根据火山喷发的特点和形态特征,还可分为盾形火山、锥形火山和马尔式火山。其中,盾形火山是由熔岩凝固组成,顶部似盾故名盾形火山。夏威夷的冒纳罗亚火山是典型的盾形火山,故也称夏威夷型火山。锥形火山是由火山渣、火山灰和熔岩流相互叠置而成的火山锥体。这种火山是由多次火山活动造成。火山口内还可形成小的火山锥。这类火山以意大利的维苏威火山最为典型,故也称维苏威式火山。马尔式火山是指只有低平的火山口,没有火山锥的火山。多因水汽爆炸而成。火山口常积水成湖。如欧洲的马尔火山、南非的金伯利火山。