1 地殼
大陸的形成過(guò)程
本章介紹了地殼巖石，包括地盾、克拉通和構(gòu)成地殼的巖層。地球和所有的類地行星，如水星、金星、火星，都有一個(gè)中心核，外面具有中間層或稱為地幔，再外面被一層稱為地殼的薄層覆蓋。通常人們認(rèn)為金屬隕石是由早期小行星核在以后分解形成的。對(duì)金屬隕石的研究表明地核由鐵和鎳組成。與地球同時(shí)形成的隕石具有與地球一樣的年齡，據(jù)此我們估計(jì)地球的年齡大約是46億年。此外月球巖石與地球上最古老的巖石具有相近的年齡，都是在大約40億年前形成的，那時(shí)地殼開(kāi)始從地幔中分離出來(lái)。
在早期的形成過(guò)程中，地球不停地受到大量巨大隕石的撞擊，在此期間，撞擊地球的隕石相當(dāng)于三倍火星的大小。其中一個(gè)撞擊事件可能導(dǎo)致一塊大質(zhì)量的物質(zhì)從地球上飛離出去，進(jìn)入地球運(yùn)行軌道，成為太陽(yáng)系中相對(duì)于母行星來(lái)說(shuō)最大的一顆衛(wèi)星，這可能是月球的形成過(guò)程。巨大的撞擊也造成玄武巖的大量熔融，可能因此形成初始的大陸。大陸增長(zhǎng)迅速，在42億年之前發(fā)生爆發(fā)式的增長(zhǎng)。地球在行星當(dāng)中較為特殊，因?yàn)樗俏ㄒ灰阎木哂袉为?dú)大陸的星球。實(shí)際上，大陸是浮在上地幔半熔融巖漿海上的巨厚花崗巖板片。
地表的所有巖石下面是厚層雜巖基底，由古老的花崗巖和變質(zhì)巖組成，這些古老的巖石一直存在，年齡相當(dāng)于地球年齡的9／10。這些巖石構(gòu)成了大陸的核部，伴隨著地幔與地殼的分離和地幔的去氣作用形成地殼，大氣和海洋也隨之形成，在此期間這些古老巖石開(kāi)始出現(xiàn)。這些巖石盡管年代比較古老，但是與現(xiàn)在巖石的組成很相似，這是這些巖石的一個(gè)顯著特征，說(shuō)明這種成巖過(guò)程在很早前就已經(jīng)存在，并且活動(dòng)了時(shí)間很長(zhǎng)。
前寒武紀(jì)地盾
從40億年前到25億年前為太古代。從太古代開(kāi)始，組成地球地幔的內(nèi)部巖石開(kāi)始冷卻下來(lái)，形成永久的薄層玄武巖殼層，這層玄武巖在洋盆裝滿水之前由火山噴發(fā)形成。一些花崗質(zhì)巖塊夾在玄武巖殼層中，這些花崗質(zhì)巖塊聚集到一起形成微小陸塊。由于花崗質(zhì)巖塊比玄武巖輕，可以保持在表面，并隨著地幔對(duì)流的推拉運(yùn)動(dòng)自由地浮動(dòng)。
這些花崗質(zhì)地殼巖片與穩(wěn)定基底巖石結(jié)合在一起，其他所有的巖石在這樣的基底之上沉積。這種基底巖石構(gòu)成大陸的核部，并且在又寬又低的穹隆構(gòu)造處暴露出地表，這種構(gòu)造叫做地盾。地盾是強(qiáng)烈抬升的地區(qū)，后來(lái)的沉積巖全部被剝蝕。許多地盾，如加拿大地盾(圖1)覆蓋了加拿大東部的大部分，并延伸到威斯康星和明尼蘇達(dá)州，在冰川時(shí)期由于流動(dòng)冰席的剝蝕，地盾全部暴露在地表。由于地幔柱造成的隆升和上面沉積物的剝蝕作用，從曼尼托巴到安大略的地盾全部暴露出來(lái)。北美一些最古老的巖石是加拿大地盾中25億年的花崗巖。
在美國(guó)，最有價(jià)值的古巖石的露頭是18億年之久的維什努片巖，這是在科羅拉多大峽谷底部的一套變質(zhì)巖(圖2)。在亞利桑那北部，大峽谷的巖床之上沉積了厚達(dá)1英里(約1.6千米)的沉積巖，最老的巖石在800百萬(wàn)年左右，因此留下10億年的地質(zhì)時(shí)代沒(méi)有記錄。在此階段，大峽谷的底板受到剝蝕，因此在時(shí)代上造成一段空白，這稱為間斷。
組成古老陸核的太古代綠巖帶
太古代綠巖帶(圖3)分布在地盾之間和地盾的周?chē)�，由變質(zhì)的熔巖流和沉積物組成，這些沉積物很可能來(lái)自大陸碰撞形成的島弧(俯沖帶邊緣的火山島鏈)。綠巖帶的綠色來(lái)源于綠泥石，綠泥石是一種綠色云母狀礦物，綠巖帶的出現(xiàn)標(biāo)志著板塊構(gòu)造活動(dòng)可能早在太古代就開(kāi)始了。
蛇綠巖源于希臘語(yǔ)“ophis”，意思是蛇，因?yàn)樯呔G巖有著斑雜的綠色，其年代可以追溯到36億年之前。在綠巖帶中也可以見(jiàn)到這種巖石，大洋板片隨著板塊漂移被推到大陸上來(lái)，因此蛇綠巖是古代板塊運(yùn)動(dòng)最好的證據(jù)之一。蛇綠巖是具有垂直分帶的洋殼，受到板塊碰撞而剝離并貼附到大陸上，沿著顏色較淺的花崗巖、片麻巖、普通火成巖和變質(zhì)巖生成線性綠色火山巖構(gòu)造。
P1-3
滄海桑田，地球的奧秘就蘊(yùn)藏在這漫長(zhǎng)的時(shí)空變化中。我們生活的地球是怎樣構(gòu)造的？在漫長(zhǎng)的演化過(guò)程中，又發(fā)生了哪些變化？是誰(shuí)在地球上雕刻了壯美秀麗的山脈、河流、沙漠、高原？從人類誕生時(shí)起，大自然的偉力改變著我們的自然環(huán)境和生活方式，在抗?fàn)幣c適應(yīng)的反復(fù)之間我們逐漸地認(rèn)識(shí)地球、了解地球，在漫長(zhǎng)的認(rèn)知和探究過(guò)程中，形成了豐富系統(tǒng)的地球科學(xué)體系。
《活力地球》叢書(shū)為我們開(kāi)啟了這樣一個(gè)認(rèn)識(shí)地球、了解地質(zhì)科學(xué)的窗口。地質(zhì)學(xué)博大精深，嚴(yán)密邏輯和辯證思維是深入理解地球科學(xué)的一把鑰匙，而這套叢書(shū)通俗易懂，內(nèi)容翔實(shí)、豐富，可讀性很強(qiáng)，并配有野外圖片增強(qiáng)了讀者對(duì)內(nèi)容的理解，有助于全面了解地球的形成、演化、地貌的形成和變遷。因此這套叢書(shū)可以激發(fā)青少年對(duì)地球科學(xué)的興趣，為他們打開(kāi)一扇全面了解地球科學(xué)的大門(mén)。此外，本書(shū)還可以作為認(rèn)識(shí)地球科學(xué)的科普讀物，適合不同年齡段群體閱讀和學(xué)習(xí)。
本人有幸能夠參與這套叢書(shū)的翻譯工作，與半導(dǎo)體所的侯奇峰博士合作翻譯了活力地球系列叢書(shū)中的《探索地表的奧秘————巖石與特殊地質(zhì)》一書(shū)，本人負(fù)責(zé)前6章的翻譯，侯奇峰負(fù)責(zé)后6章的翻譯工作。本書(shū)詳細(xì)介紹了地殼結(jié)構(gòu)、大陸的形成演化、沉積和剝蝕作用、地質(zhì)年代與地層層序、地質(zhì)構(gòu)造、火山作用、冰川作用、裂谷構(gòu)造、沙漠和海灘地貌、洞穴構(gòu)造、地質(zhì)災(zāi)害、隕石撞擊構(gòu)造和其他一些特殊的地質(zhì)構(gòu)造現(xiàn)象。這本書(shū)內(nèi)容豐富、數(shù)據(jù)可靠、深淺有度、邏輯性強(qiáng)，是一部有助于讀者全面了解地質(zhì)作用的科普讀物。在翻譯的過(guò)程中，我們力求保證原文的專業(yè)準(zhǔn)確性，又用了較通俗的語(yǔ)言來(lái)表達(dá)，企望讀者能夠在容易理解的前提下，對(duì)書(shū)中的概念和理論得到準(zhǔn)確清晰的認(rèn)識(shí)。
由于書(shū)中涉及大量地名、人名、機(jī)構(gòu)名稱和專業(yè)詞匯，加之譯者水平有限、時(shí)間倉(cāng)促，書(shū)中若有漏誤，煩請(qǐng)讀者不吝指正。
最后感謝楊林玉編輯對(duì)翻譯工作的關(guān)心和信任。
孫赫
2009年6月19日于北京
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