我们脚踏着大地,目光所及是地上的一切,山、水、林、田、湖、草、沙.....还有各色动物和人类社会。那地底下是什么呢?
我们按不同的尺度来看:
一、地下100米以内
地底下100米内的结构主要包括表层土壤、基岩和地下水系统。这是人类研究最广泛、了解最详细的部分,也是与人类生活和工程活动密切相关的区域。
1. 表层土壤和沉积层(0-20米)
表层土壤:通常是疏松的土壤层,包含腐殖质、有机物、矿物颗粒等。植物的根系、微生物、昆虫等常生活在这一区域。
沉积层:包括沙子、黏土、淤泥等沉积物,可能由风化作用、河流沉积或其他地质作用形成。
特点:松散易挖掘,适合农业种植和基础建设。厚度和成分因地形和地质条件不同而变化。
2. 风化层和碎屑岩层(20-50米)
风化层:岩石经过长期风化作用形成的松散或部分破碎的岩层。成分包括矿物颗粒、黏土矿物和未完全风化的岩石。
碎屑岩层:可能包括砂岩、页岩或砾岩等沉积岩。在某些地区,可能有火山灰沉积或冰川堆积物。
特点:岩石较表层土壤更紧密,但仍保留一定的孔隙。是地下水的储存层之一(称为含水层)。
在这一区域,人类会进行地基建设、隧道开挖或地下管道铺设。
3. 基岩(50-100米)
坚硬岩石层:通常由花岗岩、玄武岩、石灰岩、片麻岩等组成。基岩的种类因地区地质构造而异。
断裂带和裂隙:岩石内部可能存在裂隙或断裂,是地下水流动的通道。
特点:岩石坚硬致密,难以开挖。在一些地区(如喀斯特地貌),石灰岩基岩可能存在溶洞或地下河。
当然,上述分层只是一个大概,不同区域可能差别很大。
二、地壳地幔地核尺度
从大尺度上说,地球表面到地球中心,半径6378km,一共分为地壳、地幔、地核三层:
1. 地壳(Crust)——地球的“外壳”
厚度:平均厚度约30公里(大陆地壳更厚,约30-70公里;海洋地壳更薄,约5-10公里)。
大陆地壳:以花岗岩为主,含有硅酸盐、铝、钠等。
海洋地壳:以玄武岩为主,含有铁、镁等。
2. 地幔(Mantle)——占地球体积最大的部分
深度:从地壳底部延伸到约2900公里深处。
成分:主要由橄榄石、辉石等镁铁硅酸盐矿物组成。
上部地幔又可分为岩石圈(lithosphere)和软流圈(asthenosphere),岩石圈包括地壳,软流圈是部分熔融的岩石层,是板块运动的关键因素。一般认为,岩石圈(板块)在软流圈上漂移,因为有板块构造。
特点:占地球体积的约84%。地幔物质以固态为主,但由于高温高压,具有一定的可塑性。通过火山活动,部分地幔物质(如岩浆)会到达地表。
3. 地核(Core)——地球的“心脏”
外核(Outer Core),深度:约2900公里到5100公里。
成分:主要由液态铁和镍组成,还有少量硫、氧等轻元素。
特点:液态金属的流动产生了地球的磁场。温度高达4000-6000°C。
内核(Inner Core),深度:约5100公里到地心(6378公里)。
成分:主要由固态铁和镍组成。
特点:内核因极高的压力保持固态,温度可能超过6000°C,接近太阳表面的温度。直径约2400公里,相当于月球的大小。
3. 地下常见的特定物质和现象
矿藏资源,煤、石油、天然气多分布在地壳较浅的沉积岩中。是由古代动植物残骸经数百万年的高温高压转化而成。这些矿产多分布在陆地或陆地边缘,深海中少见。
古生物遗迹,地壳中的沉积岩常含有化石,是古代生物遗留下来的遗迹,揭示地球历史。
四、地球的另一边是什么?
因为地球是圆的,那底下的对面是地球上另一个国家或海洋。例如,杭州的经纬度坐标30°N,120°E,则杭州的对面应该是南美洲和南极洲之间的德里克海峡60°S,60°W ( 计算方法:30°-90°=-60°,120°-180°=-60°)。
总结
地底下是一个复杂而神秘的世界,由地壳、地幔和地核组成,蕴藏着矿物资源、地下水、岩浆以及构造运动的秘密。虽然人类对地球内部的认识已经取得了很大进展,但很多问题仍待解答,地球内部仍然是科学家们探索的前沿领域。