第1章總論

一、環境地質學研究的對象、內容、發展歷史與研究方法

環境地質學屬地球科學，是應用地質學和地理學原理，合理利用地質資源.改善人類生

存環境的一門學科，是一門介于地質學、地理學與環境科學之間的科學。

人類生存于地球上.生命活動及生活發展與地球關系至為密切，地球科學是研究地球發

展變化自然規律與人類生存發展活動相關的科學。

地球是幾個圈層組成的開放體系：大氣圈、水圈、生物圈、巖石圈及地幔、地核等。各

圈層結構、活動規律與效應各有特征，但亦互為動力，彼此制約，是不能截然分開的相關體

系。例如地幔活動影響到海陸分布與變化，氣候的差異又影響到生物及人類的生活。人類社

會的發展對大氣圈、水圈、生物圈以及巖石圈也形成巨大影響，當代的地球科學研究反映著

開放體系以及圈層的相互影響。

人類生存依賴自然界。

地質學研究地球的上部層，即地殼（及上地幔），研究組成地殼的物質，地殼的地質構造

以及地球的歷史。環境地質學是應用地質學和地理學（自然地理學與人文地理學）的原理，從

地質演變過程，分析地質環境、合理利用地質資源、防治地質災害，使人類有一適宜的可持

續發展的生存環境。

環境地質學是20世紀60年代才發展起來的年輕學科，但環境地質思想出現得很早，我

國古代就用礦物作為治病的藥物，明代李時珍已將礦物藥物歸納為253種，其個就有赤鐵礦、

磁鐵礦、黃鐵礦、雄黃、滑石、蛇紋石、明磯石、鐘乳石、芒硝、硼砂等等。在醫書《素問?異

法方宜論》中，研究了地質地理環境、礦物與人類健康的關系。書中指出，各地的地理環境、

地形水文、氣候條件的不同，各地居民有著不同的生活習慣和不同的健康狀況。中國古代許

多治理山河的工程，例如開鑿大運河，修筑長城，興建錢塘江大海堤等，都涉及到環境地質。

我國50年代以來，大規模的經濟建設、資源開發工作中，也有許多涉及環境地質的領域。

例如，黃河治理所興建的一系列水利工程，黃土高原水土流失的治理，長江三峽大壩工程的

許多前期研究，“南水北調”工程的各種勘測研究，以及各種地下水資源的開發，地震、滑

坡、泥石流等自然災害的防治等等。可以說50年代以天，我國資源開發與建設工作中，進

行了大量有關環境地質的工作，積累了豐富的經驗及理論材料。但當時還沒有環境地質學這

—■術語。

1964年美國J.E.Hackett首先提出環境地質學術語，他認為環境地質學是運用地

質學原理，改善人類的生存環境，有效地利用礦產資源。到1969年美國的P.H.Moser給

出環境地質學定義：“環境地質學是水文地質學、工程地質學、地球物理學及有關學科的原

理，研究人類周圍環境，更有效地利用天然資源的一門學科”。至此，環境地質學逐趨成熟,

成為協調人類活動與自然環境與資源的關系，合理利用自然資源，防治自然災害，保護自然

環境，在人類生產生活活動中不可缺少的具有重要作用的一門學科。

最近20年來，環境地質學已有長足的發展。其研究內容已擴展為自然資源的開發、區

域環境保護、自然災害的防治（主要有地震、滑坡泥石流、洪水、風暴、海嘯、火山噴發等）、

廢棄物處理、軍事活動的地質學研窕，以及醫學環境地質問題，環境法規等等。在國外及我

國，環境地質學已發展成為同國家建設與國民生活中密切有關，不可缺少的科學。

環境地質學的研究方法，除了地質學基本的研究方法，野外觀察、實驗、室內分析模擬

等以外，更強調將地質演變與周圍環境（大氣、水圈、生物圈、人類活動）的聯系，綜合分析.查

明自然環境對地質過程的影響，預測其演變趨勢及研究防治措施，這些主要是運用地理學的

原理及方法。這里提出二種有用的方法。

1.區域對比及區域模式的研究

環境演變是長期的，難以在短時內重現，而不同區域的自然演變及受人類活動影響的演

變，具有各自演變的模式及階段。人們可以藉助已被研究了解的區域得到不同類型區域發展

演化的過程、規律、模式，作為研究區域的參考與依據。

2.地理信息系統的過程及應用

地理信息系統(GeographicInformationSystem,簡稱GIS)是綜合處理分析空間數

據的計算機系統，是按照地理坐標系統組織的數據所表示的空間信息，所以地理信息系統又

稱空間信息系統，它的特點是研究處理空間實體，通過對空間實體的空間位置與空間關系來

進行的。它用于一個區域內各項環境資源現象過程的分析管理，具有區域內環境資源信息資

源共享、綜合分析、輔助決策等特點，成為環境資源綜合評價、規劃、管理、決策的現代技

術手段。有人將這一技術看作靜態的、純地理學的，其實這是一種誤解。GIS適用于具有空

間分布特點的地球科學，社會現象有關學科，它在整個地球科學中，包括環境地質學在內，

有非常廣闊的應用前景。

最近又提出了“數字地球”的新概念。這是一種能貯存巨量的地理信息，能對地球

及其各部分進行高分辨、全方位、多角度描述的技術與方法，也可以說它是遙感技術，地理

信息系統技術的更高層次的發展。陸地資源衛星每兩星期對整個地球表面完成一次掃描，近

20年來已收集了巨量的地球環境資源信息，而目前被利用的僅是很小一部分，巨量的地理

信息還只是貯存著。數字地球技術將從地球整體、到某一區域、到某一特定要素，進行全方

位分析、使用，為系統地使用巨量地理信息成為可能。它利用高度發達的計算機技術，能夠

貯存超大規模的地理信息，模擬地球上復雜的自然現象。數字地球具有極高的分辨率，能分

辨地表1m大小的物體。它能通過利用地理信息系統與衛星遙感圖像，分析地表地形、十壤、

大氣、防水等信息，以監控地形、氣候、植被等環境變化，并據以制定相應對策。因此，“數

字地球”技術的興起，將為人們對地球環境的研究提供無與倫比的新技術。

二、21世紀議程與地球科學

1992年6月在巴西里約熱內盧召開的聯合國“環境與發展”大會，占全球人口98%以

上的世界各國首腦聚會，共商"地球環境、資源與人類持續發展”的大事。提出廠“人類要

生存，地球要拯救，環境與發展必須協調”的口號，使人類認識到地球資源是有限的，人類

只有一個地球，必須善待地球。制定了《21世紀議程》(21Agende,21世紀政府、工業界

和全社會的議程)，全面規劃指導人類正確處理與地球的關系，規范人類的生息發展活動。

必須制約于地球環境與資源能夠“容忍”的范圍內。協調人類與自然的關系以期達到“既滿

足當代人需要，又不危害后代人足自身需要能力發展的持續性發展”。《議程》的要點與地球

科學的使命是吻合的，順理成章地被接受力地球科學發展進步的綱領。

《議程》的中心議題與基本目標是，使人類獲得持續生存的方式，當前問題在于世

界人口急劇增長，每年近一億的新生人口，給地球生態系統帶來巨大的沖擊與不堪負擔的重

壓?出路在于協調人類生活和生產的整體水平和方式，并使其與地球的承裁力相適應。“人

口與地球承載力的關系”是地理學研究的傳統課題，今后更需要從新的認識水平加強這方面

的內容。

《議程》提出了許多與地球科學密切相關的內容，如：

(1)自然資源的合理利用。地球的資源潛力是有限度的，因此要合理開發，貫徹保

護非再生資源局持續利用的戰略，這將是地球科學著重研究的課題。它主要涉及；①淡水資

源保護，水資源的承載力分析，水資源合理利用，防止污染及污水處理等。地球科學研究應

按地球團層學科的劃分，將降水、地表水、地下水的自然過程，水循環、水資源與淡水管理

等進行一體化研究。②陸地資源合理利用，陸地資源有限制地開發利用將是《議程》重要內

容之一，包括平原、山地、荒漠等各類生態環境，地表土壤發育，地貌過程，巖石團結構，

地球內動力，礦產的形成分布等。中國是多山的國家，山地環境資源的合理開發利用至關重

要。山岳是由各類斜坡構成的，是物質不穩定、生態差異變化迅速的地區。根據山地環境的

特點，了解其環境演變過程規律，合理規劃利用，使其與人類社會經濟活動協調發展。③能

源，合理利用非再生能源一一煤、石油、天然氣，減少其燃燒利用中造成的環境污染。同時，

加強開發可再生的對環境無害的能源系統一一太陽能、風能、水能、潮汐能、波浪能等。研

究這些地球自然環境要素的新技術，必將成為地球科學應用發展的新生長點。④森林、草地、

濕地資源，具有涵養水土，調節氣候，抑制沙漠化，保持生物多樣性等的作用，是地球科學

的傳統研究內容。在當前對《議程》研究中，宜從人類生存發展存在的自然危機的新高度，

進行研討并給出協調發展規劃。

(2)大氣與海洋的利用。大氣與海洋是流動的，貫通全球的自然環境，也是全球的

共同的資源，海洋巨大的水體是生命的搖籃，風雨的故鄉，是人類生存發展最大的潛在資源

寶庫一一食物、土地、能源、礦藏。1982年通過并于1994年11月起實施的海洋法，規定

了劃歸沿岸國管轄的海域面積達LBXlO'km)與全球陸地面積相近(1.49x10km')。按國際

海洋法，在200nmile專屬經濟區內，如果喪失一個具有人類居住條件的島嶼，就會喪失

43x10kn?的管轄海域，喪失43X10km?海域內海洋資源的所有權。因此，在21世紀，海洋

意識、海洋國土意識就非常重要。人類活動引起氣候變暖，海平面上升，后者促使風暴潮、

災害天氣頻繁發生，海岸低地沉溺等一系列問題。肚界海洋捕撈量已接近其最高限度一

1x10%。公海傾廢、油船瀉攫、河流排污、大氣攜運污染物于海洋等等，均已相當嚴重，將

使海洋失去容納與稀釋能力，必然危及大氣及降水更新，進一步又反饋結人類。海洋及大氣

是全球貫通的，與人類生存息息相關。21世紀是海洋科學世紀已成為發達國家與學術界的

共識。

(3)與人類居住環境有關的生存質量的改善與管理。主要是城鎮、鄉村的人口膨脹，

供水、居住的條件與質量，廢物廢水的處理，能源交通條件，以及醫療、教育等服務設施。

中國現代化的建設過程，已反映出城鎮迅猛發展過程，全國城市總數由1949年的168個增

加到1993年底的570個，城市人口已占全國人口的32.7%。其國民生產總值占全國的59%,

利稅總額占77.7%。經濟發展快，城市發展變快，現代化、國際化成了中國城市化的新一

輪目標。我國的地球科學有個優點，即重視野外實踐，將近50年來，研究工作主要在邊遠

區域，青藏高原、戈壁沙漠等，但對城市、人口密集區域的研究卻相當薄弱，城市、人口密

集的區域(也是中國經濟發達的區域)成為地質學家、地理學家遺忘的角落。《21世紀議程》

提出了全球范圍城鄉地區環境與發展戰略，為地球科學在城鎮與鄉村的自然、社會經濟及信

息等方面的研究提供了目標與綱領。

對化學品的利用、生活廢棄物的管理也是人口增長、工業發展、廢棄物積累引起的

環境污染與疾病問題的一大原因。發展中國80%的疾病與1/3的死亡是由于食物、水和空

氣的污染造成的。經濟上的發展帶來的效益高校社會環境質量的下降而抵消。對發展中國家,

尤其要注意對生活廢棄物的管理，減少廢物對環境的污染。這是開發資源，發展經濟必須注

意到的環境效益問題，它包括了社會重視、技術處理及法規管理等項措施。地球科學應從地

球開放體系的角度加以重視.井提出處理廢物的正確途徑，避免擴散與再污染。

以上闡述可以看到，《議程》為當代地球科學的發展提供了良好的條件與難得的機遇。

在這中間，環境地質學可找到自己應有的地位，可以說，(議程)提出的許多重大的綱領性措

施，為環境地質學發揮作用提供了廣闊的領域。

三、地球的演化

1.宇宙中的地球

地球是宇宙中的一員。早期的地球是一片帶狀的星云，在這巨大帶狀內大量的物質生成

并被猛烈地拋開，而穿過一個不斷增大的空間。這巨大星云帶的年齡.通過推算宇宙明顯地

開始擴張時間，或通過元素的產生和不同類型星體演化速率的對比研究，多數學者認為是

150—200億年。

太陽是一個中年星體，處于生成向衰亡的過渡階段。

太陽系的行星組成，很大程度上取決于距灼熱的太陽的距離。

所以，行星是由小塊冷凝物質經重力作用相互吸引而集結起來的。大多數發展中的行星

的重力場太弱，無法保持氣態物質，它們隨著早期的太陽流失的物質和能量流而吃逸消失，

其中只有質量大的木星和土星例外。它們的質量大到足以捕獲云狀體中所有的物質，包括最

輕的亦是含量最多的氫元素，結果，氮成為木星與土星最主要的構成物，其比例超過太陽和

其它恒星。假使土星的質量增加70倍，它就可以變成恒星。

2.早期的地球

早期的地球與今日的地球有很大不同.當時沒有大氣層和海洋，地表遍布巖石荒摸與

隕石坑，與月球表面相似。

地球形成以來一直在變化著，而且早期的變化更為顯著。地球也是由重力吸聚了冷凝

碎片組成的“塵埃球”演變的。早期富鐵的金屬物質聚集于核心形成今日的地球的基礎。

原始的地球受到加熱過程。

人們直接觀測研究的主要是地殼，及一小部分被火山活動帶至地殼的上地幔物質。地

核的組成、物性主要是通過間接的分析研究認知的。通過對恒星的分析以推測整個太陽系星

云的原始組成。實驗和理論計算，得知云狀物中冷凝固體物質及溫度條件。根據隕石的分析

來推測地球的組成。近代用地球物理方法（主要是地震波）來探測研究地球內部的構造、組成。

3.早期的大氣與海洋

早期地球的增溫及其分異作用，產生了重要的結果一一形成大氣層及海洋。

地球早期的大氣層中是沒有氧氣的（游離氧）。早期大氣層中主要是氮和二氧化碳。

經過早期的分異作用，地球的地殼及大陸、大洋形成，但與現在的地球大不相同。

目前，己可重建地球表面大部分地區的地質演變歷史，也能從巖石及化石來了解該區域

巖石的形成，及已成為化石的生物，當時的生態環境一一古地理環境。在一個區域內古老的

巖石被新的巖石所覆蓋，或被各種地質作用所破壞改變，從這些構造特征中，可以分辨山這

區域的地質演變，了解地質事件一一造山運動等。

3.地球上生命的演化

生命的起源主要是生命科學者研究的課題，但目前，地質學者也參與這一研究。地質學

從巖石的''記錄”中，探索生命現象及生命存在的環境條件，當然目前僅是在探索的階段。

巖石記錄向我們展示了不同時期出現的植物和動物群落。最古老的生物因為沒有堅硬的骨

搗、牙齒之類的硬體，而在巖石中幾乎沒有留下任何痕跡。當氧在地球的大氣中穩定存在后,

大約在10億年前出現了多細胞的吸氧生物，至6億年前，地表已廣泛分布著有殼的海生動

物。

隨著生物的硬體部分一一外殼、骨鑄、牙齒等在巖石午保存增多，人們對那時期的生

物狀況及其進化，逐漸有較多的了解。大約在5億年前發現有脊椎動物的證據；到4億年前

出現早期的陸生植物，3億年前出現昆蟲。隨后，爬行動物和兩棲動物登上陸地，約在2億

年前恐龍出現并達到鼎盛，最早的哺乳動物大體在這時期出現。約在1.5億年前，鳥類的

發展.熱血動物盤旋宰中，至1億年前，哺乳動物和鳥類已很旺盛，并在地表安居下來。

人類的出現是在地球最近時期，最原始的人類化石在枷萬年前，現代智人在50萬年前

才出現，50萬年是地球歷史中很短暫的瞬間。而人類的文明僅一二千年，甚至只是最近的

一二百年的時間。但是人類的文明已經對地球產生了巨大的影響.影響的程度已遠遠超過人

類占據地球時間的比例。隨著人口增加，人類對地球的影響將更大。環境地質學，也可以說

是研究人類對地球（地表）環境的影響，取其利避其害，使人類的社會活動更適應于地質環境

的演化過程。

四、人口、資源與自然環境

當前，人類面臨著人口、資源與環境的三大問題，而其中人口問題足關鍵。隨著世界人

口的迅速增長，帶來了資源問題及環境問題，跟著產生一系列社會經濟問題。由此，在研究

環境、資源時，必須與人口問題相聯系，必須從人口增長的角度來審查評價資源及環境。

1.人口增長對資源環境的影響

人口迅速增長帶來員明顯的問題是糧食不足。

土地是一種可更新資源，人們可以改進餅作方式，應用科學技術，在短時期內改變土

地狀況，增加糧食收成或增加牲畜。另一類資源是不可再生的一一礦產、燃料等。當這些資

源消耗盡，就得找替代物。隨著人口快速增加，人類需要的礦產、燃料、材料的需要量也將

隨之增加，這會使這些資源的市場價格上漲，促使人們加速開采?但這些資源的總量是有限

的，因此，人口增加越快，資源消耗的速度也越快，最終這些資源將枯竭得越快。

人口增長對環境影響最主要的是自然系統的破壞（disruptionofnaturalsystems）?

出于人類科學技術進步.人類活動的影響力也在加強，人類活動將產牛并加速地表自然

系統的永久性變化。

2.人口增長速度與結果

原始人類依食物和水源而居，氣候必須適宜于生存，其占有的面積與人口數量大致相

適應。早期，人口增長是比較緩慢的，直到19世紀30年代，世界人口才達到10億，而后

社會發展，世界人口快速增加，經過1肋年，至20世紀30年代，達到20億，即用100年

的時間人口凈增10億，至1960年，達30億，即僅30年時間人口義增加10億（表1—3）。

目前世界人口已達到60億，而人口增加的速度還不斷在加快。人類已經不只局限在條件理

想的區域居住，也可以利用人造環境（取暖、空調設備），在極端的氣候條件下舒適地生活。

通過現代化的運輸工具，將遠處的食物、水和各種生活必需品運到有人居住的地方。人類生

存的空間不斷在擴大著。

人口增長速度的地區差異性很大，其原因是多方面的p注的趨勢是經濟發達國家，人口

是零增長或負增長（移民因累除外），而發展中國家常常是人口增長迅速的區域。

目前世界人口乎均增長率是每年1.7%,比60年代的2%已有所下降。聯合國人口規

劃未來幾十年內，人口增長率將繼續下降。但是增長率的下降并不等于人口的減少。到2025

年預計世界人口約82億。1%的增長率，則每年將增加8200萬人（表1—4）。

3.地球能養活多少人

地球究竟能養活多少人?這是很難回答的問題，除了統計、計算的困難以外，還有個“養

活”的標準問題，是僅僅維持生命的養活，還是按當今發達國家生活標準養活，甚至考慮到

今后更高生活水平。同樣，技術水平的進展，資源的深度開發，也使可供維持人類的數量大

不相同。這里主要從土地承載力總的原則加以討論。一個區域資源環境對人口的承載旦的具

體分析，將在以后敘述。

養活人員基本的是食物。世界可耕地面積約79X10W,即每人約1.5hm2,可耕地面

積很大程度上決定于水資源，即降水、港溉使土地適于耕種，同時有土壤肥力，水土保持，

防止土壤退化等等。所以，土地面積及土地質量可作為養活人數量的一個重要標準。另外.亦

可依水資源來計算，生產It玉米需水1136t,生產It小麥約需水4500t,It牛肉需水3.4

X10't?食物是通過一定數量的水獲得的。在發達國家糧食生產是以大量能耗為基礎的，高

度現代化的農業、精細的加工、長途的運輸，可以說能源控制了食物的生產。由此，養活人

的食物轉化為土地、水、能源。

在人類的消費過程中產生大量廢棄物，這些廢棄物一部分可重新利用或再循環利用，

但其中有的則不能再利用，為存放這些不能再利用的廢棄物，要尋找適當的地點，隔離這些

有害的廢棄物，避免與人們接觸，這亦需要一定數量的土地及能源材料，凡此種種要合理利

用土地，由此產生土地利用規劃的工作，以使人們居住生活合理舒適。

地球能養活多少人，一個國家地區的環境資源能養活多少人，這是地理學及整個地球科

學研究的重要課題。查明某一區域自然環境與資源亦是環境地質學重要的工作內容。

4.人口資源的不平衡分布

假設，目前地球的環境資源適宜50億人，即全球的承載力是足夠的，但對于具體一個

國家，一個區域來講，可能完全不是這樣，表現為人口密度過大，資源不足，難以維持。可

以說，土地、能源、礦產和淡水…任何一種資源都不是均勻地分布于地表的。同時，世界各

地入口的分布亦是不均勻的，美國人口密度為65入/km?,中國是110人/kn。印度是239

入/km?,孟加拉是699人/kmz。就在中國境內人口密度的差異也是十分顯著的。

大多數人口員密集的國家都是資源貧乏，往往少數幾個國家控制了某種礦物的大部分。

石油的不均勻分布最為明顯，少數幾個富油國供應著全球的石油需求。礦產等其它資源亦多

如此。

中國是一個人口眾多，資源環境條件復雜，而經濟正在迅速發展的發展中國家，這將

在自然環境與資源的合理利用中，面臨許多新的挑戰，是環境地質學發揮作用的良好時機。

第2章板塊構造

塑造地球酌力量有“內力作用"和''外力作用"兩類，內力作用是產生于“地

球內部”的地殼運動、火山、地震，主要由地球內部的熱力所驅動。內力作用也反

映到地表，有區域性的，也有全球規模的。板塊構造即全球性地殼構造，是認識了

解地質演化的基礎。

一、大陸漂移

幾個世紀以前，人們在觀察全球地圖時已注意到，南美東海岸與非洲西海岸輪

廓的吻合性。1885年法國的史奈德就發表了一張兩個大陸拼接的簡圖.這引發了一

種大膽的沒想，即南美與非洲曾是同一個大陸，美國的泰勒認為大陸塊的相對移動，

是使巖石擠壓成現代山脈和島鏈的原因。而系統全面地提出大陸漂移學說的是德國

氣象學家魏格納（A.weRener）?

魏格納在1912牛開始發表他的觀點，以后又作了不懈的努力，在地質學、古

生物學等方面作了深入的鉆研，對大陸漂移說進行了系統的論證。

魏格納在他的名著（海洋與大陸的起源＞一書中寫道：“大陸漂移的想法是著者

于1910年最初得到的。

魏格納認為，大陸主要是由Si、Al、Ca等成分組成的硅鋁層構成，由于冷縮,

呈剛性，它蓋在主要由鎂、鐵類硅酸鹽組成的、密度較大的潑鎂層之上，硅鎂層堅

實、粘重并且有一定的流動性。一旦大陸發生分裂而分離，硅鎂層便出現在大陸之

間的大洋底部。

他還認為，地球上的所有大陸在中生代之前曾經結合成統一的巨大陸塊，稱為

聯合古陸或泛大陸。中生代以來，聯合古陸分裂，它的碎塊，即現代各大陸，逐浙

漂移到目前所處的位置上。由于大陸原來是一大塊，所以從前根本不存在大西洋、

印度洋，而只有一個圍繞泛大陸的泛大洋e以后，由于各大陸分離，張開了大西洋

和印度洋，泛大洋（古太平洋）收縮而成為現今之太平洋（圖3—1）。

關于大陸漂移的動力，魏格納等提出了與地球自轉有關的兩種力：向四漂移的

力和指向赤道的離極力。大陸塊在硅鎂質中向西移動，因此石炭紀時原始大陸的前

緣（美洲），就已因受粘性硅鎂質的阻力而袍皺起來（科迪勒拉山系）。原始大陸的后

綠（亞洲I）則脫落下了沿海山脈與碎片，它們牢牢地粘附在太平洋的硅鎂底上.成為

島群。而原來聚集成南極附近的一些古陸在分離后則向北漂移。

按魏格納的看法，向西漂移的力來自日、月引力所產生的潮汐摩擦力。地球自

轉的速度因潮汐摩擦而減緩，這種減緩在地球表層表現最為明顯，致使地球表層或

各大陸相對于地球自轉有滯后的趨勢，亦即導致大陸緩緩向西滑動。關于離極力的

來源，曾提出好幾種設想，例如地球自轉的離心力，除兩極和赤道外，自轉離心力

的水平分力都是指向赤道的。

大陸漂移學說的問世，在國際地學界引起極大的興趣，同時也引起了'場大

論戰。限于當時的科學水平，許多有關大陸漂移的現象尚未發現，大陸漂移的機制

尚未得到有力佐證，致使這劃時代的創新學說受到嘲笑而冷落。直至20世紀60年

代，海底考察技術的發展，對大洋底部的考察研究中，發現一系列大陸漂移的證據，

致使大陸漂移學說的再生，同時引發了板塊構造學說的誕生。

二、板塊構造原理

大陸漂移說主要的障礙是固體的大陸如何能在固體的地球上移動。現代通過地

球物理的研究（主要是地層波），了解到地球從表層到地核中心并非完全都是固體的，

而在接近地表部分存在著一個塑性的部分熔融的層因。因而，固體的地球的外殼漂

浮在下伏的半固體層之上。

前一章中講到地球從地表到核心，可分為地殼、地幢與地核三個員基本的層田，

這是按其組成成分來劃分的。若按物理特性，則地完是固體，地幢的最上部亦是固

體，這二者構成個固體層，稱為巖石團；巖石國之下是部分熔融和塑性的，稱軟

流團，軟流因亦存在于上地櫻中：軟流因之下，整個地唆都是固體的。

巖石團在地球的不同地方其厚度不同，在洋底其厚度較小，從地表向下約50hn

厚，在大陸地區厚度較大，從地表向下可達到100km厚。

巖石圖之下是軟流田，在地慢中的軟流田向下延伸，深度為500km,即其厚度

有400多千米。它的上部是缺乏強度或剛性的，可以產生熔融，但軟流困并非全部

是熔融的，只是在固體巖石中局部地存在著一小部分巖漿。軟流圈大部分溫度接近

于巖石的熔點溫度，使巖石在巨大的壓力下產生塑性流動。

軟流困是藉助地震波的研究而發現的，軟流團的研究使大陸漂移說能被人們理

解與接受。大陸不必在固體的巖層上：拖曳運動，而是堅固的大陸、巖石圈板塊之

下，有個柔軟的粘糊的屈層，巖石困板塊在這軟層上滑動。

環繞地球外層的巖石團并非完整連續的，而是由若干塊球面的塊體組合而成，

就像一只足球，是由一些皮塊縫合成球體。巖石因分裂為若干板塊，其分界線即是

地球表面火山地震的集中分布帶。地展與火山的分布大多呈帶狀或接狀（圖3—2）,

它們反映了該處是巖石團板塊的分裂處，是板塊的分界。目前已經確認的有6個巨

型的巖石因板塊和一些小的板塊（圖3—3）。

三、板塊構造運動的證據

軟流層的發現與研究，使得大陸漂移說即板塊運動成為比較可信的觀點，但其

尚未說明板塊是否曾經產生運動，又是如何發生運動的。50年代以來的洋底調查,

為板塊曾經發生過運動積累了可作佐證的資料。

1.石磁性與古地磁

許多含鐵的礦物在地表常溫下都至少具有微弱的磁性。

現在，磁性倒轉現象已板證實。當巖石結晶時磁場方向與現在磁場方向一致，

則被稱為正常磁化；當巖石結晶時磁場方向與現在磁場方向相反，則被稱為例轉磁

化。在地球的歷史中，磁場曾經以不同的時間間隔發生過多次的倒轉，有時磁極穩

定的時間可以近100萬年，而有時僅相隔幾萬年就發生倒轉。通過對磁化巖石的磁

性測量和年齡確定，地質學家已經能夠詳細地重建地球磁場的倒轉歷史。

對磁性倒轉的解釋必須與磁場的由來相聯系。外地核主要是由鐵組成的金屬流

體。導電流體內的運動可以產生磁場，而這被認為是地球磁場的起因。（僅僅由于地

核中含有鐵是不足以引起磁場的，因為地核的溫度遠高于鐵的居里溫度。）而流體運

動的紊動或變化才能引起磁場的倒轉。倒轉過程的細節還有待演繹。

2、海底擴張

洋底主要是由玄武巖組成，它是富合鐵鎂礦物的火山巖。

如果在海底擴張的同時，地球的磁極發生倒轉，磁場倒轉后形成的巖石的極化

方向與磁場倒轉之前恰好相反。洋底是幾千萬年或幾億年來形成的連續的玄武巖序

列，在這一時段內產生十幾次的磁極倒轉。海底的玄武巖就像磁帶記錄儀，在代表

正常和倒轉磁化巖石交替出現的條帶中保存了陰極倒轉的記錄（圖3—4）。

3、洋底地形與年齡

20世紀50年代以來，隨著大洋測深與定位技術的進步，對大洋底部的地形已

可制作出較詳細的海底地形圖，發現海底并非乎坦的，有系列巨型海底山脈、海底

山及島弧、深海溝。這些巨型地貌均與海底構造演化密切相關，均是巖石團板塊運

動的有力證據。

洋中脊是分布于大洋底的巨大山系，在大西洋位于洋底的中間，它將大西洋分

為東西二部分，高出洋底。2000-4000m,寬約2000km,其軸部為一縱長的裂谷，

自伯部向東西二側，地形逐漸低下，進入海底平原。大西洋洋中育為一系列橫向（東

西向）斷裂分割，使整個洋中脊在平面上呈s形。太平洋洋中脊位于東部，靠近美洲

大陸，印度洋洋中脊呈人宇型，印度洋海底山系將印度洋分成三塊。世界大洋的這

些洋中脊均相連，構成環繞地球64000km的海底巨型山系。

洋中脊及洋底主要是玄武巖，可用同位素測年法，測得洋底各部位的年齡。

海底山、洋底有一些水下火山錐，也有水下火山發育高出水面呈島嶼的，它們

常成線狀排列，構成火山島鏈。加夏威夷群島是一列西北一東南向的火山島鏈，最

南面的夏威夷島有現代活火山.其島的年齡小于50萬年，至瓦朗島（Oahu）已無活

火山，其年齡為230—33萬年，至考愛島（Niho）為750萬年，納基爾島（Necher）為

1100萬年，到中途島為2500萬年，而后火山鏈轉折成大體南北向的帝王海底山鏈,

其年代更古老。這種火山鏈表明，地授上部有一種“熱點”，地授中熔融的巖漿成柱

狀通過熱點上升到地球表面，熱點中地峻物質熔融成巖漿，噴出為火山，熱點在地

櫻中有固定的位置，巖石圈板塊通過該熱點向西北運動而形成一連串火山。火山的

年齡靠近熱點較年輕，距熱點愈遠，年齡愈老。

4、地極的移動

地球是個磁體，有磁北極和磁南極，好似一個巨型磁棒穿過地球，通過球心，

形成地球的大磁場。地球上一切磁性物體都受磁場的影響。地磁極與地軸之間有一

交角，即滋偏角。通過古地磁的測量計算，可以找到地質時期的磁北極與地球北極,

同樣可找到磁南極與地球南極。

5、其它證據

大陸的巖石與海底巖石相比是在多種環境下產生的，因此可以提供各種信息。

例如沉積巖可以保存沉積物形成時該地區古氣候的證據。這類證據表明許多地方的

氣候隨著時間的變化產生了巨大的變遷。日前在澳大利亞、南非和南美的熱帶地區,

發現了冰川作用的證據。在目前暖濕氣候地區的巖石中發現有沙漠堆積，而在目前

的寒冷地區保存有森林植物的化石。煤層形成了濕潤氣候下，是由地質時代的植物

杖埋藏后變成的，而南極洲竟然發現了煤層。因為在同一時間內大陸并未表現出相

同的變暖或變冷的趨勢，這些觀察資料無法用全球氣候變化來解釋。氣候與緯度相

關，它強烈地影響著地表的溫度：接近赤道的環境通常較熱，而極地地區顯然較冷。

巖層所反映出的氣候的狀況如此劇烈的變化，其結果只能是大陸發生漂移.該大陸

所處緯度發生了變化。

沉積巖還保存有古老生命的化石殘骸。某些目前仍然存在的生物似乎曾經只在

非常有限肋一些地區生活，而現在卻在地理上廣泛地散布于各個大陸。例

如，舌羊齒屆植物的化石，其遺跡在印度、南非以及南極地區發現。中龍屬，一種

小型恐龍的化石，同樣也散布于幾個大陸上。很難想像一個植物或動物的特定種類

在遠隔幾千千米的兩個或更多的小區域內同時發育，或是借助某種方式跨越浩潮的

大洋遷移。（舌羊齒屆是一種陸生植物，中龍屬是一種淡水動物。）大陸漂移說為這

些現象提供了合理的解釋。這類生物生活在一個單一的、地理分布上有限的區域，

目前發現的化石分布很廣泛是大防分離和移動的結果。

非洲和南美岸線的明顯相似性曾是萌發大骯漂移的起因。假如不用海岸線，而

是用大陸架的外緣等探線進行拼接，那非洲與南美洲格吻合的更好（圖3—6）。日前

用計算機制作板塊問的最佳拼接，其結果反映出有零星缺失。這也許是因為大陸的

解體，以及火山活動產生局部巖石的增加，無法使得大陸的每一小塊在幾千萬年或

幾億年的時間內都被完整地保存下來。大陸的重建可以利用大陸地質的細節：巖石

類型、巖石年齡、化石、礦床、山脈等等加以改進。如果兩個現在分離的大陸曾經

是同一大陸的一部分的話，那么在一個大陸邊緣發現的地質特征，應該在另一個大

陸相應的邊緣找到其對應部分。因此，當制作板塊拼接時還需同時作綜合性地質論

證。

四、板塊邊界類型

目前的科學水平，對古大陸的位置、布局已比較清楚。在2億多年前全球是缺

統一的大陸，稱為泛大陸（Pengaea）,現代的海底擴張是泛大陸解體的痕跡，也就是

巖石團板塊的一種邊界。巖石圖板塊相對運動，也就在大陸巖石團或海洋巖石團的

邊界，產生三種邊界類型。

1.離散型權塊邊界

在離散型板塊邊界上，如大洋中脊，巖石圈板塊相互分離，這來自于軟流困的

巖漿涌出，此處并形成新的巖石圈。因此在擴張脊上產生了大量的火山活動.另外，

沿著這些板塊邊界脊，巖石團板塊的拉張部分產生地震。

2、轉換斷層邊界

洋中脊、擴張脊的構造并非單一.t線狀的裂谷，而是非常復雜的。擴張的洋

中脊長幾千千米，通常是不連續的，中脊是由許多相互微微錯開的較短的部分組合

而成的。斷錯區是一種特殊的巖石圈斷層或斷裂，稱互為轉換斷層（圖3-7）。

轉換斷層相對的兩儲分屬兩個不同的板塊，并且它們是向相反方向運動的。由于板

塊相互刮擦而過，沿著轉換斷層產生了地震。

著名的加利福尼亞圣安德列斯斷層就是一個沿擴張脊切開大陸底座的轉換斷

層。東太平洋海隆及北美西北海岸之外的海底擴張脊，在北美大陸邊緣之下消失，

而在加利福尼亞灣的南端重新出現，圣安德列斯斷層就是介丁擴張脊這兩個部分之

間的轉換斷層。北美的大部分屬于北美板塊。然而.圣安德列斯斷層西例細長條狀

的加利福尼亞部分正隨著太平洋板塊向北西方向運動。

3、斂合性板塊邊界

處于大陸塊與洋盆交界的海溝，是消減作用的斂合性板塊的邊界，沿著此邊

界兩個相鄰的板塊作相向運動。大陸巖石困的密度較低.海洋巖石因密度接近其下

伏的軟流困，密度較大，相向運動使大陸板塊上浮，而人洋板塊易于俯沖到軟流團

中，因此它是消減性的邊界。沿此邊界，相鄰板塊發牛擠壓，引起強烈地震和巖石

的構造變形。俯沖扳塊熔融成巖漿，形成島弧，產生火山作用、侵入作用以及巖漿

活動等（圖3—8）。

在大陸與大陸碰撞的情況下，兩個陸塊產生裂隙、折皺和變形。其今一個防塊

可以部分地爬升到另一個陸塊之上，但是大陸巖石困的浮力使得兩者都不會深陷入

地姬中去，而產生了巨厚的大陸e在碰撞活躍期間由于這一過程涉及巨大應力的結

果，使得地震頻繁發生。喜馬拉雅山脈的極大高度正是這種大陸與大陸碰擔的結果。

印度并非始終是亞洲大陸的一部分。古地磁的證據指出幾億年來它一直在從南向北

漂移直到“掩及”到亞洲板塊，并且在這次碰按中形成了喜馬拉雅山。早些時候，

在泛大防解體之前，非洲和北美板塊的碰撞以同樣的方式建造了原始的阿巴拉契亞

山脈。實際上，世界上許多主要的山脈代表了過去板塊碰撞的位置。

地球上的消減帶維持著海底的平衡。如果大洋巖石圈在擴張脊不斷地形成，相

等數量的大洋巖石團必須在某地被消亡，否則地球將不斷地增大。額外的海底在消

減帶被消耗。向下俯沖的板塊受到熾熱軟流困的加溫，并且隨著時間的椎移格變熱

到產生熔化，與此同時，在擴張脊上，其它的熔體上升，冷卻并結晶形成新的海底,

所以，在某種程度上，大洋巖石圈是不斷地在循環，這解釋了為什么海底缺乏非常

古老的巖石。在碰揩時，大洋板塊進入大陸并被保存下來是十分罕見的。通常，大

洋板塊在碰撞帶是向下俯沖并被消毀，漂浮的大陸扳塊無法以這種方式重建，因此,

非常古老的巖石可被保存于大陸上。由于所有的大洋都是運動著的板塊的一部分，

遲早它們都將被運移到碰撞帶上，作為大洋巖石圖前緣被消毀。

消減帶在地質上是非常活躍的。

五、板塊構造的驅動力與速度

1.驅動問題

板塊構造的驅動力尚未被明確地查明，目前的解釋是與塑性的軟流圈在大對流

圈中不斷緩慢地攪動有關。

軟流因中是否有這種對流現象，至今尚未明確地證實，流動的軟流困能否有足

夠的力量將其上覆的巖石圖產生側向的推動，并構成對流，這些亦有待證實。目前

有另一種解釋，即消減帶上密度大，向下俯沖的板塊可以拖曳其后絳板塊的其它部

分一起運動。最有可能的是上述這些機制的綜合，引起板塊產生運動，當然亦可能

有其它的機制尚未發現。

2、板塊運動的速度

板塊運動的速度和方向可以通過多種方式來確定。

通過地姬熱點亦可研究板塊運動速度和方向。

目前，發現的板塊運動平均速度為2—3M/R.亦有測到大于10oJa的。這種

看來數值不大的運動速度，積累起來將十分驚人。試想每年2cm的速度，100萬年

將是2000km的漂移，而100萬年僅是地球歷史中非常短暫的瞬間。從洋底巖石的

測定，最老的板塊構造運動已有2億年的歷史，而大陸巖石磁性的測定己可重建10

億年古磁極的位置，大陸上未受擾動的古老巖層較少，使了解板塊運動究竟有多古

老產生一定難度。但目前地質學界相信，大陸在地球表面漂移至少已有20億年的歷

史。在塑造地球形態方面，板塊構造起了主導作用，今后仍將繼續下去。

3板塊構造與巖石循環

根據巖石循環的概念所有的巖石都是相關的。

第3章地震

在地球發展過程中，地球各部分之間發生著某些相對運動，地層就是這些相對

運動中的一種。它是巖石團中內能逐漸積累而突然釋發的結果，是一種內力地質作

用。地震引起地球物理性質(如電磁場)的微觀變化.同時使地面變形.地殼錯動，誘

發地完隆起和陷落、裙皺和斷裂，地面發生崩塌滑坡、火山噴發與海嘯等一系列宏

觀地質現象，在很短的時間內給人類造成巨大的災害。所以地層造成地質環境的急

劇變化，是環境地質中一個重要的組成部分。

一、地震的基本理論

1.地震的概念

地殼任何一部分的快速顫動稱為地震。地震是一種經常發生的有規律的自然現

象，是地殼運動的一種形式。據統計，全球每年發生地震約則萬次，但大部分是只

有通過儀器才能察覺的小地展。人們能夠宣接感覺到的地震每年約5-6萬次，其中

造成破壞性的地展每年約1000次，破壞嚴重的地震每年約100次(表4—1)?

地震發生在陸地上，同樣也發生在大洋底部。海嘯。

地震發源于地下某一點，該點稱震源，它往往是斷層上首先產生運動或破裂的點。

對應層源地面最近的一點稱為震中，通常新聞報導某地發生地展，所提到的地點就

是震中的位置。從震源到震中的距離，稱為震源深度。根據震源深度，地震可分為

淺源地震(深度0—70km),中源地震(70—300km),深源地霞(300km)。據統計.大

多數地震屬淺源地震，約占地震總數的75%,破壞性大地震震源深度大多在5—20km

范圍內。

2.地震的類型

地震的成因主要有構造的、火山的、陷落的，以及其它激發因素所引起的誘發

地展。

(D構造地層。

(2)火山地震。

(3)陷落地震。

(4)誘發地層。

3。地震的發展過程

上述的地震成因類型中，構造地層顯然是最主要的。

一次大地層的發生，只經過幾秒到幾十秒的時間，但任何一次地震的形成都有

其孕育、發生和衰減的過程。特別是強烈的構造地層，一般可以分為前震、主層和

余層三個階段。

強烈地震發生前，往往有一系列微弱或較小的地展，稱前層。有些強烈地層的

前震非常顯著，在強震發生前幾天甚至前幾個月就有一系列的小層，如1976年7月

8日河北邢臺地震。而有些強烈地層的前震并不顯著，強震來得比較突然，如1976

年7月28日唐山地層。一般說來，往往有前晨作為發生強震的預兆。

某一系列地層中最強烈的一次震動，稱主震。但也有一些地震的主震并不突出。

強烈地震過后，在震中區及其附近地區.往往還有一系列小于主震的地震，稱

余震。其強度與額度時高時低，持續時間可達數月甚至數年之久。

在地震的孕育、發生到衰減的全過程中，發生在相近的同一地質構造地區的一

系列大大小小的地震，稱為地震序列。根據其能量釋放規律和地層序列的活動特點,

可分出孤立的、主震的與震群的三種類型。

(1)孤立型地震。

(2)主模型地震。

(3)震群型地震.

二、地震波、地震儀、震中定位

1.地震波

地震發生時，它從震源向外傳送地震波.并釋放出積蓄的能量。地震波

是地震對巖石中各個質點有規律地振動而產生的彈性波。根據傳播方式，地震

波可分為體波與面波二類。體波是通過地球固體巖石傳播的地震波，有縱波與

橫波兩類。

(1)縱波。

(2)橫波。

2.地震波與地球內部結構

地震波在地球內部的傳播速度是有規律變化的，并有幾個地震波的不連續面,

據此，可以將地球劃分若干個圈層(表4—2)。

由于S波無法通過地球液態的外核，當一次大地震產生時，震動產生的P波

可以在全球探測到，而S波只是在距離震源約103。弧度的范圍以內才能接收到(比

半個地球稍大些)。因為P波穿過地核傳播時，它們會變彎曲，所以在103—142

弧距之間的地帶內，也無法直接接收到P波(圖4-3)?液態的外地核造成了地展波

的陰影帶現象。從陰影區的存在和尺寸可以確定地核的半徑和它的物質狀態。

3.地震儀

地震發生時激發出地震波，當這些地震波到達地面時，便引起地由的運動，記

錄和測量這種運動的儀器稱為地震儀。一般它記錄的是地動位移，但也可以記錄地

面運動的速度或加速度。

世界上最早的地震儀是我國東漢時代學者張衡于公元132午發明朗候風地動

儀。

4.震中定位

雖然，確定震中位置的方法在細節上有所不同，但它們基本均依據一個簡單

的原則：由地震波的走時差(縱波和橫波到達的時間差)來確定地震臺至發展地點之

間的距離。

地震工作者經過大量的觀測和綜合研究，制定了反映各種地震波的運行時間

與震中距離關系的標準圖表，即時一距曲線圖（圖4—6）和走時表（表4—3）。任何一

次地震發生后，根據地震儀記錄資料，結合這些標準圖表，即可求出地震合至震中

位置的距離。

一旦三個以上的地震臺站都記錄到某次地震，那么在地圖上分別以三個臺站為

圓心，以相應的震中距為半徑畫圓，三個圓的交點就是震中的大致位置。其誤差在

一個小三角形的范圍內。

實際上，自然界復雜的因素，比如地殼組成的不均一性.使得震中位置的準確

定位較為因難。通常，這要求多個臺站的記錄資料，并用計算機來進行數據的處理

和運算。例如，設在英國的國際地震中心，可用世界上60多個地震臺站的記錄來確

定大西洋中脊的中等程度地震的位置。

三、地震的震級和烈度

1.震級

震級是衡量地震絕對強度的級別。

2.烈度

烈度是表示地面和建筑物受到影響和破壞程度。它和震級既有聯系又有區別。

1956年，我國編制了自己的新地震烈度表（表4—5）。該表以歷次國內地層調

查資料為基礎，以我國的房屋和碑、塔、牌坊等常見的特殊結構物的破壞狀況為主

要依據，比較適合我國的實際情況。

四、地震的分布

1.時間分布

根據歷史資料?，可以看出地震在全世界、一個地區或…個地震帶，有活躍期

和平靜期交替出現的現象，表現出一定的間歇性特點，有時甚至具有近似的周期。

例如，統計全球1904-1976年發生的大于等于7級的地震，大致可以劃分出三個地

震活躍期、二個相對平靜期，每個活躍期約為20年，平靜期為10年左右（表4—6）。

我國自1022一一1976年問，大于等于6級的地震也可以劃分出四個地展活躍

期和三個相對平靜期，其中活躍期的時間段有漸次增長、活動強度逐漸加大的趨勢，

而平靜期的時間段則有逐漸縮短的趨勢（表4-7）o值得指出的是無論是地震活躍期

或平靜期，它們本身又由一系列次一級的、間閑更短的平靜期與活躍期組成，顯示

了地震活動普遍的間歇性特點。在某些地區甚至還存在著強地展的周期性的活動，

如日本東京地區的地震活動周期為69年，我國山西地震帶8級左右的地震約有300

年的活動周期等。

2.空間分布

指地展發生的空間位置一一垂直分布。所有的地震都發生于地殼和上地幔部

分，其中大多數發生在地殼部分的數十千米范圍內。若按前述淺、中、深源地震的

標準來考慮，則三類地震的分布情況如下。

(1)能源地震。

(2)淺源地震。

2.空間分布

指地展發生的空間位置一一垂直分布。所有的地震都發生于地殼和上地幔部

分，其中大多數發生在地殼部分的數十千米范圍內。若按前述淺、中、深源地震的

標準來考慮，則三類地震的分布情況如下。

(1)能源地震。(2)淺源地震。(1)環太平洋地震活動帶。

(2)地中海一喜馬拉雅地震活動帶。

(3)大洋地層活動帶。

(4)大陸裂谷地震帶。

4.中國地震的分布

概括而言，西南、西北地區地震最多，次為華北地區，東南和東北地區地震最

少(臺灣除外)。我國西部主要的地震帶有近東西的北天山地震帶、南天山地震帶、

昆侖山地震帶、喜馬拉雅山地層帶和北西向的阿爾泰地震帶、祁連山地震帶、鮮水

河地震帶、紅河地震帶等。中國東部最強烈的地震帶為走向北北東的臺灣地震帶，

向西依次是東南沿海地震帶、弗城一廬江地震帶、河北平原地震帶、汾渭地震帶和

東西向的燕山地震帶、秦嶺地震帶等。

五、地震災害及預報

地震發生時，除了將直接引起地面顫動、地裂縫和斷裂外，還會引起火災、

海嘯與海岸洪水、水災、滑坡、泥石流、山崩、砂層液化、地面沉降和地下水位變

化等次生災害。而由于地震所造成的社會秩序混亂、生產停滯、家庭破壞、生活困

苦所造成的人們心理的損害，往往比地震直接損失還大。

1.直接災害

2.次生災害

(1)火災。(2)滑坡與崩塌。(3)砂土液化。(4)海嘯和海岸洪水。

4.地震預報

地震會帶來一系列嚴重的自然災害，因此地震預報就成為一個關系到國民經

濟建設和人們生命財產安全的重要問題。地震預報就成為當前地球科學的重要探索

課題。

(1)預報的內容和類型。地層預報包括三方面的內容，即地震發生的時間、

地點和強度(震級)。這就是地震預報的三要素。

地層預報根據預報時間的長短和內容、方式的不同，可以分為下述四種類型：

①長期預報；⑦中期預報；④臨震預報。

(2)地震預報的途徑。

(4)地震預報目前的地位。

六、地震意識與公眾反應

1.地震預報有關的憂慮

地震是一個自然現象，但地震事件也是一個社會現象。大地震造成大批人員

傷亡和經濟損失，還會影響到社會的各個方面。

假設地震預報成為可能，那么這己不單純是個科學問題，地震預報也是一個

社會問題。地震預報本身就帶有進退兩難的性質。西方對地震預報后果的正反兩個

方面進行了研究。例如，假如提前一年左右準確地預報加利福尼亞要發生破壞性大

震.這樣就為可能大大減少由地展造成的傷亡和財產損失。但是處于預報地震區的

社會生活將面臨崩潰，當地經濟駱會發生衰退，其后果將不堪設想(表4—8)。

因為政府、公眾和個人對地層的反應各不相同，總的社會反應非常復雜。

1991年，日本的神戶發生了毀滅性的大地震。人們預測如果東京發生一次類似

于神戶的地震的話，將會使日本這個第二經濟大國癱瘓，全球市場陷入混亂，大地

震造成的經濟損失將高達5.7X107-1.2X108美元。

1.地震意識與公眾反應

目前，像日本、美國、中國這些地震多發國家，全國性的減輕地震災害的努

力，正在受到國家政府、科學研究機構的重視和支持，開展地震頂報，災害評估，

減少地震造成的損失的工程等領域的研究，同時，各國也重視公眾的地震教育。

第4章火山

一、火山現象

地下深處存在著高溫的、熔融狀態的巖漿，巖漿沖破上覆巖層噴出地表的作用

稱為火山作用或火山活動。火山活動是使人類能夠直接感到在地下深處確實存在著

巖漿。巖漿噴出地表，其噴出物堆積成山，稱為火山。但是在非常特殊的情況下，

巖漿體本身并沒有直接噴出到地表上來，而僅僅上升到地表附近，使地表表現為某

種異樣地形.這也是火山的一種形式。

火山活動是一種極為壯觀的自然現象，所以它無疑是自古以來給人類留下

最深刻的自然現象之一。

隨著近代科學技術的發展，人類對火山活動的觀測日斯增多。

日本櫻島火山系于3000萬年前開始爆發的周期性噴發的火山堆。

世界上各地區火山活動的話景各不相同.差別很大。即使是同一火山，在不同

的時期，它的活動形式、活動規模也不盡相同。

二、火山噴發物

在火山噴發作用過程中，巨旦物質伴隨著強大的能量在很短的時間內從地下釋

放出來。根據火山噴發物的性質和物理狀態的不同，可以將火山噴發物劃分為氣體、

液體和固體噴出物三種。

1.氣體噴發物

巖漿在向上運移過程中，受到的靜壓力逐漸降低，溶解于巖漿中的揮發性成分

就以氣體的形式逐漸分離出來。氣體由于具有高度的活動性，故氣體的噴出成為火

山噴發的前導，而且貫穿火山噴發的全過程。巖漿中的揮發性物質，是決定巖漿物

理化學性質的重要因素之一，而且對巖漿同外部物質所發生的各種作用，例如，與

所接觸的巖石所發生的作用，均有很大的影響。特別是火山噴發一般都是由這種揮

發性成分的力量所引起的。

要了解地下巖漿的化學成分，除了對火山巖進行化學分析外，沒有其它更好

的辦法。但這一方法只能求得常溫下固體的成分，像H20和C12這樣在低溫下也容

易揮發的成分，在火山巖分析結果中僅占1%左右，然而，從火山噴發時釋放出大

量的氣體這一事實，不難推111巖漿中含有大量的探發性成分。

分析火山的氣體噴發物是一項十分艱難的工作，人們只能對直接從火山口噴出

的氣體的分析才能求得。

氣體選出狀況的變化預示著火山活動的進程。如果氣體遠出量越來越多，氣

體中的琉質成分越來越濃，氣體的溫度越來越高，將是火山即將大規模噴發的預兆。

如果氣體坦出量逐漸減少，氣體中C02成分逐漸增多而琉質成分逐漸減少，且氣體

溫度逐漸降低，意味著火山活動在減屆。大規模火山噴發結束以后，在相當長的時

間內還可能有少量溫度較低的氣體徐徐選出。

2.氣體噴發物

噴出地面而喪失了氣體的巖漿稱熔巖。熔巖是火山噴發物的主體，同時也最

能反映地下巖漿原來的形態。

3.固體噴發物

（1）火山灰。（2）火山礫。（3）火山彈。（4）浮石與火山渣。

三、火山的形態

1.火山構造

火山通常由火山錐、火山口和火山通道三部分組成（圖5—1）。

火山錐火山噴出物大部分在火山口附近堆積下來，并常呈圓錐狀，稱為火山鏡。

火山錐的坡度不等，最大達35-45o

2.盾狀火山

3.火山穹丘

4.火山渣錐

5.復合火山

四、巖漿類型與火山的分布

1.巖漿的類型

2.火山的分布

我國境內目前已發現的火山錐約660座，其中絕大部分為火山地貌保存完好的

死火山，只合少數火山近代有過活動，如臺灣的大屯火山群。我國火山的分布大致

可以分為三個系統：

（1）環蒙古高原系統。

（2）環兩藏高原系統。

（3）環太平洋系統。

五、火山災害

火山噴發是一種可怕的自然災害。據聯合L1統計，近400年來，世界上約有

500座活動火山噴發，造成266000人死亡（不包括由火山引起的海嘯致死人數）。本

世紀以來死于火山災害的人數約為63000人，印年代死于火山災害的人數多于前70

年的總和，僅1982年墨西哥埃爾奇康火山噴發和1985年哥倫比亞魯易斯火山噴發，

就造成24000人死亡（表5一）。與此同時，由火山噴發帶來的經濟損失也十分巨大。

目前，全世界居住在火山活動區內的總人數約為3.5億。由于火山噴發在給

人類帶來巨大災難的同時，也給人類造成了肥沃的土地，帶來了豐富的地熱、礦產

資源和旅游資源。

1.熔巖流

2.火山碎屑

3.火山泥流

4.熾熱火山云

5.有毒氣體

6.蒸汽爆炸

7.氣候

8.地貌變化

六、火山災害的預報與公眾反應

1.火山的活動性分類

火山按其活動性可分為死火山、休眠火山和活火山三類。

2.火山前兆

(1)地震活動。

(2)地形變化。

(3)火山噴氣成分的變化。

(4)溫度、地磁場和地電場的變化。

(5)動物異常現象。

3.對火山預報的公眾反應

當有證據表明一次即將發生的噴發可能威脅到人口稠密的地區時，最安全

的措施就是撤離該地區，直到火山活動乎息為止。

第5章河流與洪水

洪水是最普遍廣泛的自然災害，也是一種地質災害。

一、水循環

海洋、河流、湖泊、地下水、冰川和大氣水共同構成地球水困。另外，還有礦

物中含有的化合水、結晶水及深層巖石中包含的封閉水分。

地球上的水并不是處于靜止狀態的。海洋、大氣和陸地的水.隨時隨地都通

過相變和運動，進行著連續的大規模交換。水循環就是指地球上各種形態的水，

在太陽輻射、地心引力等作用下，通過蒸發、水汽輸送、凝結降水、下滲及徑流等

環節，不斷地發生相態轉換和周而復始運動的過程。

從全球整體上看，這個循環過程可以設想從海洋的蒸發開始，蒸發的水汽升

人空中，并被氣流輸送到各地，大部分留在海洋上空，少部分深人內陸，在適當條

件下，這些水汽凝結降水。

二、河流及其特征

1.河流對沉積物的搬運

水是搬運物質強有力的因家，河流搬運物質的方式有推移、懸移、溶解質搬運

等兒種方式。

2.坡面徑流

3.河流流速與侵蝕基面

4.流速與沉積物的分選

三、沖積平原