板块活动与地震、火山
基础地球岩石圈分为多块板块,在地幔对流带动下于边界分离、相撞或错动,塑造褶曲山、海沟和大洋中脊等地貌;地震与火山因此沿板块边界成带分布,环太平洋带最集中,掌握这条规律是分析构造灾害的起点。
- 岩石圈分为十多块板块,受地幔对流带动每年移动数厘米
- 板块边界分三类:分离(大洋中脊、裂谷)、相撞(海沟、岛弧、褶曲山)、错动(断层)
- 地震与火山沿板块边界成带分布,环太平洋带集中约八成大地震及约四分之三活火山
文体小知识:自然系统说明文——讲解地球内部结构与板块移动如何塑造地貌并引发地震和火山爆发,是「机会与风险」单元的科学基础。
§课文原文 Passage
1地球内部由外至内分为地壳、地幔和地核三层。最外层的岩石圈包括地壳和地幔最上部的坚硬岩石,厚约一百公里,并分裂为多块大小不一的板块。板块浮在较软的地幔物质之上,受地幔对流带动,以每年数厘米的速度缓慢移动。
2板块与板块相接的地方称为板块边界。边界可分三类:两块板块互相分离的分离边界、互相碰撞的相撞边界,以及互相擦过的错动边界。全球共有太平洋板块、欧亚板块、印澳板块等十多个主要板块,边界上的活动最为活跃。
3不同类型的板块边界塑造不同的地貌。相撞边界上,大陆地壳受挤压形成褶曲山,如喜马拉雅山;海洋地壳俯冲到另一板块之下,则形成海沟、岛弧和火山。分离边界上,岩浆上涌凝固,形成大洋中脊和裂谷。
4全球的地震和火山爆发并非随机分布,而是集中成带:最重要的一条环绕太平洋边缘,称为环太平洋带,全球约八成的大地震和约四分之三的活火山都集中在这里;另一条横贯欧亚南部。这些地震带和火山带与板块边界的分布高度吻合。
5地震是岩层断裂错动时突然释放能量的震动;火山爆发是岩浆、气体和碎屑喷出地面的现象。大部分地震和火山位于板块边界,但也有少数远离边界,例如太平洋中部的夏威夷群岛,它们位于地幔热点之上,是分析分布时不可忽略的例外。
1重点摘要 Summary
地球岩石圈分为多块板块,在地幔对流带动下于边界分离、相撞或错动,塑造褶曲山、海沟和大洋中脊等地貌;地震与火山因此沿板块边界成带分布,环太平洋带最集中,掌握这条规律是分析构造灾害的起点。
2生字卡 Vocabulary
解释岩石圈分为板块、并在地幔对流带动下移动,从而塑造地貌和引发构造灾害的学说。
两块板块相接的地方,地壳活动最活跃,是地震、火山与构造地貌集中的地带。
两块板块背向移动的边界,岩浆上涌形成新地壳,塑造大洋中脊和裂谷。
两块板块相向移动的边界,海洋地壳俯冲下沉,形成海沟、岛弧、褶曲山和火山。
两块板块互相擦过、地壳既不增生也不消毁的边界,摩擦积累的能量常以地震释放。
海洋地壳俯冲到另一板块之下形成的狭长深海地带,是全球最深的地方。
岩层受水平挤压弯曲隆起而成的山脉,如喜马拉雅山。
地幔中温度特高、岩浆持续上升的定点;板块经过其上可形成火山岛链,如夏威夷群岛。
环绕太平洋边缘的地震与火山带,全球约八成大地震及约四分之三活火山集中于此。
震源正上方地表的一点;一般离震央越近,震动和破坏越强。
3逐步讲解 Steps
- 第一步:地球内部与板块地球由外至内分为地壳、地幔和地核;覆盖最外层的岩石圈包含地壳和地幔顶部,厚约一百公里,分裂成十多块主要板块。岩石圈之下的物质较软,可缓慢流动。举个例子:把炖蛋面上的焦糖拨成几块,焦糖块就像板块,在下层流动的炖蛋上漂移——板块正是这样被地幔对流带动,以每年数厘米的速度移动,数千万年便足以移动数千公里。
- 第二步:三类板块边界板块边界按移动方向分三类:分离边界上两块板块背向而行,岩浆涌出形成新地壳;相撞边界上两块板块迎面相撞,密度较大的海洋地壳俯冲下沉,或两块大陆地壳互相挤压;错动边界上板块互相擦过。举个例子:美国加州的圣安德烈亚斯断层就是著名的错动边界,太平洋板块与北美板块互相擦过,积累的摩擦能量以地震不断释放。
- 第三步:相撞边界的地貌相撞边界的地貌视乎地壳性质。海洋地壳俯冲到大陆地壳之下,形成幽深的海沟,其外侧隆起岛弧和火山,例如西太平洋的马里亚纳海沟深逾一万米;两块大陆地壳相撞则把岩层挤弯褶曲,隆起成为褶曲山。举个例子:印澳板块撞向欧亚板块,把古海底的沉积岩层挤成今日的喜马拉雅山,并令珠穆朗玛峰至今仍以每年数毫米的速度长高。
- 第四步:分离边界的地貌分离边界上,板块被拉开,地幔岩浆沿裂缝上涌凝固成新海洋地壳,在海底连成绵延数万公里的大洋中脊;若分离发生在大陆内部,地壳断裂下陷便形成裂谷,两侧陡壁对峙。举个例子:大西洋中央的大洋中脊正是美洲板块与欧亚、非洲板块分离之处,冰岛恰好坐落在脊上,居民可以直接看到裂缝、温泉和火山并存的奇观。
- 第五步:地震怎样发生板块移动令边界岩层受压变形,累积应力;岩层断裂或错动的一刻,能量以地震波向四面八方释放,引起地面震动。震动源头在地下称为震源,其正上方地表是震央。地震强度可从两方面描述:震级量度释放能量,常用黎克特制;烈度则量度某地的破坏程度。举个例子:2008 年四川汶川地震震级达黎克特制 8 级,震央附近烈度最高,破坏也最严重。
- 第六步:火山爆发与分布形态俯冲板块深入地幔,含水矿物受热释出流体,降低周围岩石的熔点,产生黏稠的岩浆;岩浆上升积聚,压力足够时便喷发。火山与地震同样集中成带:环太平洋带集中全球约八成大地震和约四分之三的活火山,形状如环。举个例子:日本、菲律宾、印尼和南美洲西岸都在这条带上,1991 年菲律宾皮纳图博火山大爆发,便发生在俯冲带之上。
- 第七步:远离边界的异例——热点不是所有火山都位于板块边界。地幔深处有些固定的高温柱,岩浆持续上升烧穿板块,称为热点;板块移过热点之上,便留下一串火山岛链。举个例子:夏威夷群岛位于太平洋板块中央,离最近的板块边界数千公里,群岛东南端仍有活火山,向西北的岛屿年纪越老,正正记录了板块移动的方向——答题时引用热点,可以解释分布图上的例外。
4图解 Diagrams
5例题示范 Example
地图研习与资料比较:图示为世界板块构造分布图,板块边界以粗线标出。(a) 说出全球地震带与板块边界的关系。(b) 2008 年四川汶川地震(黎克特制 8 级)与 2011 年日本 311 地震(黎克特制 9 级)都是巨型构造地震。试根据板块构造理论,比较两次地震的成因。
- 审题:第 (a) 部要求描述分布规律,须用「吻合」「高度相关」等字眼带出关系;第 (b) 部要求比较成因,宜先定位再分析
- (a) 描述规律:全球地震带(环太平洋带、横贯欧亚带)与板块边界几乎完全重叠,因为板块边界正是岩层受压、断裂最频繁的地方
- (b) 定位:汶川地震位于横贯欧亚带,是印澳板块与欧亚板块碰撞挤压的内陆断裂带;311 地震位于环太平洋带,是太平洋板块俯冲到北美板块之下的海底断裂
- 比较成因:两者都是板块移动令岩层错动释放能量,但汶川属大陆碰撞带的地震,311 属隐没带巨型地震,错动面积大得多,故震级更高并引发海啸
- 结论:分布由板块边界决定,成因差异由边界类型和地壳性质决定——答题时「规律+成因」两层次缺一不可
- 答案:第 (a) 部分,全球地震带主要为环太平洋带与横贯欧亚带,其走向与板块边界高度吻合,因为板块边界上岩层受板块移动挤压或拉张,应力最集中,断裂最频繁,故地震沿边界成带分布。第 (b) 部分,两次地震同样是板块移动令岩层错动、突然释放能量所致;但汶川地震位于横贯欧亚带,由印澳板块与欧亚板块碰撞挤压内陆断层引起,震级黎克特制 8 级,主要造成地面震动和山泥倾泻;311 地震位于环太平洋带,由太平洋板块俯冲到北美板块之下引起,属隐没带巨型地震,黎克特制 9 级,海底大面积错动更引发海啸。可见分布取决于板块边界位置,成灾差异则取决于边界类型与地壳性质。
6常见错误 Mistakes
75 题快测 Quick check
Q1板块边界可分为哪三类?
Q2相撞边界上可形成哪些主要地貌?
Q3为什么环太平洋带多地震和火山?
Q4举出一个远离板块边界的火山区并解释成因。
Q5震级与烈度有何分别?
8重点回顾 Recap
- 岩石圈分为十多块板块,受地幔对流带动每年移动数厘米
- 板块边界分三类:分离(大洋中脊、裂谷)、相撞(海沟、岛弧、褶曲山)、错动(断层)
- 地震与火山沿板块边界成带分布,环太平洋带集中约八成大地震及约四分之三活火山
- 震级(黎克特制)量度能量,烈度(修订麦加利烈度)量度某地破坏程度
- 远离边界的火山可用地幔热点说明,如夏威夷群岛