沉默的岩石圈

天然计时器

科学家好不容易弄清了地球的起源，新的问题随之而来：地球的年龄有多大？

三四百年以前，一些人曾试图以年为单位度量地球的年龄，就像猜测小朋友的年龄那样，他们给出了自己的估算——将公元前4004年定为地球的诞生日。可用年来度量地球的年龄，这实在有些保守了。

后来，海水中的盐分数据又给了一些科学家灵感。他们知道最初的海洋都是淡水，而海水中的盐分都是陆地河流带来的，那么，只要知道每年河流带入海中的盐分的总量，再除以海水中盐分的总量，就能得出一个年份数字，这代表盐分在大海中积累的年份，也就是地球的年龄。经过复杂的计算，他们得出了1亿年的答案。可问题是，就算海洋的年龄是1亿年，地球的年龄还是未知的。因为除了海洋，还有岩石，它们可比海洋出现得早多了。

接下来，人们又发现了一个方法，利用海洋沉积物。有科学家推算出，每隔三千到一万年，海里的沉积岩就会加厚1米。而地球上最厚的沉积岩约有100千米，这样一算，地球的年龄被延长至3亿~10亿年。虽然这个数字比之前大了好几倍甚至十倍之多，但仍有漏洞。在沉积现象开始之前，地球就存在了。看来，地球的年龄还要更大一些。

实际上，人们为了推算地球的年龄，曾经试过不下40种方法。直到一个偶然的机会，人们才发现了一个最妙的办法——从地球内部放射性物质入手，因为自然界中的某些元素具有一个神奇的特性——内部的原子会从一种元素转变成另一种元素。比方说，铀经过一定的时间能转变成镭，然后再转变成氦和铅，这个转变过程就算完结了。转变过程是稳定的，不受任何物质的影响。科学家找到含铀和铅的岩石，测算出岩石的年龄为30多亿年，再加上地壳形成前地球所经历的熔融时期，推测出地球的年龄大约为46亿年。

大地骨骼

地球养育了无数的生命，她并不虚弱，而是一位有着强壮骨骼和肌肉的母亲，其中岩石就是骨骼。

岩石就是我们口中的石头，用处很大，能做建筑材料，或者被提取颜料、金属等等。我们常见的玻璃、水泥、石膏雕像乃至钻石都是从岩石中得来的。全部的岩石构成了岩石圈。

薄而坚硬的岩石圈是地壳的重要组成部分，平均厚度为17千米，像人的骨架一样支撑起了地球的表层。

地球是由陆地和海洋两大部分构成的，它们的地壳厚度也存在着非常大的差别：大陆地壳的厚度在15~80千米之间，平均厚度达35千米；而海洋地壳的厚度只有2~11千米，平均下来只有7千米。地壳薄厚不一，所以地表形态也不一样，有洼地也有高山。

大概距今46亿年前，原始地核捕获宇宙空间高温熔融物质，形成了高温熔融巨厚层，其外部经过冷却凝固后，形成了原始地球的外壳，而高温熔融层中间形成液态层（外地核），液态层与外壳之间形成外过渡层，即地幔。液态层与地核间形成内过渡层，至此原始圈层状地球形成

环保小贴士

拯救地球

在科学界有一种看法，认为地球在7亿年前曾处于“雪球”状态，整个地球都被冰川包裹着，奇寒无比。那么，是谁“拯救”了地球呢？是地壳运动。板块的剧烈震动，引起火山喷发，为大气提供了温室气体。当温室气体逐渐累积，地球渐渐“回暖”，生命进入新一轮的演化过程。

在地壳之下，还有厚厚的地幔层，厚度可达2900千米。地幔内有熔融的岩浆，还有多种多样的矿物质。岩浆的温度非常高，常常冲出地表，即火山喷发。地幔再往下是地球的深层核心——地核。地核的温度高达几千摄氏度，像一个致密的铁球。

地壳并不是地球的全部，但它对于人类的意义非同寻常。地壳中含有多种多样的化学元素，氧、铝、铁、钙、钠、钾数不胜数。这些元素通常与其他元素混合在一起，组成硅酸盐等矿物，它们是地球赠予人类的瑰宝。

我们脚下的地壳看起来沉默又牢固，从头到脚将地球裹得严严实实。但地球可不是像橘子那样由无缝隙的一整张橘子皮包裹着的。岩石圈是由大大小小的一些板块拼凑起来的，这被称为“板块构造学说”。

根据“板块构造学说”，地球的岩石圈被分为太平洋板块、亚欧板块、非洲板块、美洲板块、印度洋板块以及南极洲板块。我们中国位于亚欧板块之上，我们的东边就是太平洋板块，它被整个太平洋所占据。这些板块本来也是一块完整的“橘子皮”，但经过数百万年的缓慢运动后就分裂成今天的样子了。如果你拿出世界地图，仔细观察各大洲的轮廓，再试着拼合它们，就能发现一些证据。

扭曲动荡的岩石

地球上的岩石根据形成原因的不同，可以分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类。岩浆岩的含量最多，约为95%，沉积岩不足5%，剩下的就是变质岩。

岩浆岩是熔岩冷却后凝固而成的岩石。它们在地壳中含量最多，但通常深埋地下，所以并不常见。但在地球形成之初，到处都是岩浆冷却后形成的玄武岩，它们都是黑色的，所以，当你想象最初的地球时，只要把它想象成黑漆漆的世界就行。

地表最常见的岩石是沉积岩，它们是受到水、风等外力搬运、沉积并凝结成的岩石，里面通常藏着古生物的遗迹。

变质岩则是由原来的岩浆岩或是沉积岩转化而来的，前提是它们受到了地质环境的影响发生了质变。

地球上厚厚的岩石就像树木上的年轮一样，是一层一层累积起来的。它们从下往上，水平堆积。如果没有别的力量驱使，它们多半会一直水平积累下去。但地球内部有灼热的岩浆活动，地壳也会受到影响，表现在岩石上，就出现了褶皱和断层现象。

当平整堆积的岩石发生弯曲时，所产生的便是褶皱现象。大规模的褶皱可蔓延数百千米范围，由此构成了绵延不绝的山系，比如亚洲的喜马拉雅山脉、欧洲的阿尔卑斯山脉。而坐落于美洲的科迪勒拉山系则是地球上最长的褶皱山系，绵延范围达到1.5万千米，整个美洲大陆西部，从南到北都能看到它的身影。

如果褶皱的岩层进一步受到地壳运动的压力或张力，超过岩层的承受能力，岩层就会发生断裂，就是断层。断层发生时，整个岩层沿着断裂面上升或是下降。断层发生后，当地的地表形态多表现为裂谷或陡崖，最有名的如东非大裂谷以及中国华山北坡陡崖。

柔软的岩石

坚硬的岩石和松软的土壤看起来好像是八竿子打不着的两种事物，可事实上土壤正是从岩石演化而来的，只不过这个过程相当漫长。

地球最初是荒芜的岩石王国，在千万年的日晒、风吹雨打以及水、二氧化碳、氧气等物质的作用下，大块岩石分解出大量的小碎屑，在大量的腐殖质的帮助下，它们又变得黏而松散，富含氮、磷、钾等矿物质，形成了我们所见到的土壤。

在土壤形成的过程中，腐殖质是大功臣。腐殖质是碳、氢、氧、氮、磷、硫等元素的集合体，具有黏性，能够改变土壤性状，增加土壤的黏性。这有利于土壤吸附水分，使土壤变得疏松又通气，还能将松散的土粒黏结在一起。此外，腐殖质还有吸热的功能，帮助土壤吸收阳光，提高温度，促进植物的生长发育，进而供养人类。

若是拿走土壤上面的作物，我们会发现土壤也不全是灰突突的，有黑色的、白色的、黄色的甚至红色的土壤。黑色的土壤是最肥沃的土壤，得来相当不容易。据测算，仅仅1厘米厚的黑土，就需要200~400年才能发育完成。

黑土是非常珍贵的资源，世界上仅有三大“黑土带”，分别位于中国的东北平原、欧洲的乌克兰平原及美国的密西西比河平原。地球孕育出这三块黑土带，至少用了2万年才成功，其珍贵不言而喻。

环保小贴士

吸碳土壤

土壤不仅是人类的衣食之源，它还有吸收、存储碳的能力。因此，有科学家提出，发明一种“吸碳土壤”。具体方法是向土壤中加入硅酸钙，它可以和土壤中的二氧化碳发生反应，生成碳酸钙。碳酸钙无害，还能“锁定”二氧化碳，不让它们重返大气，以此降低空气中二氧化碳的含量，减缓全球变暖的趋势。