恐龙世界/地球结构
地球是一个不完美的球体，中间有一个炙热而奇特的区域，外面包裹着一层岩石地壳。
地壳是我们星球的一小部分——它只有50-100公里深，而地球的半径约为6400公里。
地壳大致相当于鸡蛋壳，而整个地球则是鸡蛋。
地球的岩石地壳在不断地受到内部和外部力量的影响而发生变化和调整。我们利用地质学重建过去的地理环境和大陆构造。
大陆包含混合的变质岩、岩浆岩和沉积岩石。
如果你在瓦萨奇山脉徒步旅行，你会看到这三种类型的岩石！
- 沉积岩显示了随时间推移的环境变化的迹象。
- 变质岩展示了随着时间的推移作用于岩石的物理和化学方面的奇特变化。
- 某些矿物仅在高压或高温下形成。
- 我们可以使用金刚石压砧装置（我们自己的洛厄尔·米亚吉博士的专业领域之一）在实验室中模拟高压和高温。
- 金刚石压砧装置将一个微小的实验腔室置于两颗金刚石的尖端之间。
- 金刚石足够坚固，可以挤压在一起，并在一个极小的区域内产生极高的压力和/或温度。
- 人们花费整个职业生涯来研究变质岩是如何、在哪里、以及何时形成的。
- 我们在这门课上不会过多讨论它们，因为变质岩通常会破坏化石。嘘！
- 但它们的化学和物理性质需要解释！这为板块构造理论的许多细节提供了基础。
- 某些矿物仅在高压或高温下形成。
- 岩浆岩在大多情况下是侵入岩。
- 侵入岩是由缓慢冷却的岩浆形成的，这些岩浆没有喷发到地球表面。
- 通常，侵入岩在地壳内形成。
- 很好的例子是犹他州瓦萨奇山脉和尤因塔山脉中发现的花岗岩和花岗闪长岩，以及盐湖城许多历史建筑，包括圣殿。
- 优胜美地国家公园（半圆顶，酋长岩等）的大块岩石也是由花岗闪长岩构成的。
- 通常，侵入岩在地壳内形成。
- 侵入岩是由缓慢冷却的岩浆形成的，这些岩浆没有喷发到地球表面。
- 但也存在大量装饰着大陆的喷出岩！
- 你可以很容易地看到大陆地区熔岩流形成的酷炫岩浆岩。
- 在犹他州南部各地。
- 在爱达荷州的月球陨石坑国家纪念碑。
- 在亚利桑那州北部和加州东部各地。
- 沿着太平洋西北部的哥伦比亚河。
- 沿着新泽西州的峭壁。
- 这是一个3D模型，展示了一种名为熔岩飞溅的喷出岩！
- 你可以很容易地看到大陆地区熔岩流形成的酷炫岩浆岩。
地震也会改变大陆岩石——甚至是在实时改变！
- 如果你感受过地震，你就感受过岩石随时间推移移动的后果。
- 岩石移动需要很长时间，并且它们通常会卡在边缘相互摩擦的地方。
- 这种张力偶尔会以地震的形式释放，使岩石彼此滑动，但对我们其他人来说感觉非常奇怪。
- 我们可以很容易地观察到过去地震的迹象——被高速公路切割的显示偏移的岩层；沉积物中的沟槽；以及我们当地山区显示的岩石的大规模位移。
- 如果你在盐湖城经历过麦格纳地震（5.7级地震），那么你感受过地壳的运动！
海水位于较低的位置。
- 想象地球是一块坚硬的岩石，就像月球一样，然后只是将水倒在它的表面上。
- 由厚而低密度的岩石板块构成的陆地，高出水面上。
- 更薄、密度更高的地壳板块通常由喷出岩构成，通常保持在较低的位置，紧密地包裹在地球的地幔周围，因此海水会沉积在上面。
海底的岩石通常由喷出岩玄武岩构成。
- 我们实际上可以看到新的玄武岩正在海底形成并作为新岩石喷出。
- 我们可以研究在这些新鲜矿物上繁荣生长的微生物生命。
- 沉积物可以形成岩层，覆盖在玄武岩板块的顶部。
- 我们可以利用玄武岩的纹理、质量和化学成分来衡量它们暴露在风化作用下的时间长度。
- 我们可以利用沉积堆积或岩层来衡量这段时间内环境条件的变化。
一些在海底形成的玄武岩会露出海面。
- 玄武岩可以堆积成巨大的海底火山。
- 夏威夷群岛就是一个例子：这些岛屿露出海面。
- 珊瑚和其他制造碳酸盐矿物的动物群落覆盖着这些岛屿的山坡，并增加了沉积岩的层数。
- 生活在那里的人们不得不应对火山喷发。
- 玄武岩可以形成海底山脉，在那里每天都会诞生新的岩石。
- 一个很好的例子是中大西洋海脊。
- 中大西洋海脊是一条南北走向的山脉，位于美洲和欧洲/非洲之间。
- 冰岛坐落在海脊露出海面的一部分。
- 生活在那里的人们不得不应对火山喷发。
- 磁性颗粒在玄武岩中形成小的指南针指示器。
- 玄武岩含有大量的铁基矿物。
- 这些矿物可以形成小的磁体，随着岩石冷却和凝固，这些磁体与地球的磁极对齐。
- 如果玄武岩一层叠着一层地堆积，形成一个大的岩堆……
- 我们可以按顺序测量岩堆中的磁性颗粒。
- 通常，较老的岩石位于岩堆的底部。
- 如果玄武岩在中大西洋海脊形成，然后被拉开……
- 它们会为新的玄武岩进入裂缝并形成更多新鲜岩石腾出空间。
- 一个结果是，它们不是垂直堆积，而是形成并排的条带。
- 最古老的岩石条带距离海脊最远。最新的岩石条带距离海脊最近。
- 这是一个动画，展示了这个过程是如何运作的。
- 玄武岩层可以与远处同时喷发或来自相同化学汤的其它岩层相匹配。
- 与磁极对齐的小磁体告诉我们磁北的方向。
- 在一堆玄武岩流中，或者在一系列相邻的玄武岩条带中，我们对北方的测量结果反复切换方向！
- 有很多物理原因解释了为什么地球的磁场应该周期性地翻转，而不是像今天一样保持不变。
- 我们今天可以详细测量磁场，它比我们在书中画的要复杂得多！
- 我们可以通过比较磁北方向来测量和比较玄武岩喷发的时机。
地震也一直在薄薄的海底玄武岩地壳中发生。
- 通常它们不会影响陆地上的生命。
- 它们总是发生在中大西洋海脊和其他岩浆正在喷发的地方附近。
- 我们可以用现代设备更好地探测到这些地震。
一百年前，我们对地球上岩石的基本观察还无法获得。
第二次世界大战期间，科学家们对海底岩石有了许多重大的发现，当时潜艇战需要我们了解那里的岩石的结构、水深测量（水下地形的起伏）和物理特性。我们大量使用了磁铁，因为我们正在寻找潜艇。海底山脉的大小以及磁信号相反的岩石条带最初让地质学家感到困惑。
证明地球地壳运动和变化的观察结果可以在称为板块构造的概念框架中进行解释。我们推荐这个带有大量图表说明的视频，在这里。
以下是板块构造的基本思想。
- 我们将地壳表示为一组在地球表面移动的脆性单元。
- 每个板块都有一块岩石板块构成其大部分物质。
- 有些板块包含厚而低密度的侵入岩（花岗岩、闪长岩等）。
- 有些板块包含薄而高密度的侵入岩（通常是玄武岩）。
- 有些板块同时包含这两种类型的岩石板块。
- 水会聚集在低洼处。
- 海洋位于大陆之间。
- 深藏在海底的玄武岩，形成了薄薄的致密岩石地壳。
- 熔岩的**化学成分**导致玄武岩密度很大。
- 上面有水**并不是**熔岩形成致密岩石的原因。
- 厚厚的低密度侵入岩岩板从海面探出，很容易被我们看到，它们就是大陆。
- 高密度喷出岩也可以堆积得足够高，从海面探出：比如冰岛和夏威夷。
- 沉积物沉降并在这些岩板上形成沉积岩。
- 沉积物可以在陆地上形成岩石，从而增加大陆岩板的厚度。
- 沉积物可以在海岸线上形成岩石，使得大陆和海底之间的坡度过渡更加平缓。
- 沉积物也可以在海底形成岩石。
- 变质岩形成于岩板发生剧烈活动的地方。
- 地球地壳岩板的碰撞、摩擦或挤压会改变作用于岩石的物理和化学条件。
- 这可能导致不同的矿物分解或形成。
- 如果相同的元素存在，但现在具有新的矿物结构，就会形成不同类型的岩石。
- 岩浆岩持续形成于……
- 岩板相互分离，留下一个小裂缝供岩浆涌出。
- 这种情况一直发生在海底，例如大西洋中脊。
- 或者岩板相互碰撞，导致一片薄薄的海底玄武岩滑到另一块岩板之下。
- 这种情况发生在北美太平洋西北部和南美洲的安第斯山脉。
- 或者某个“小丘”似乎允许岩浆泄漏出来。
- 这种情况一直发生在夏威夷，岩浆试图向上穿过岩层。
- 该群岛的西北岛屿不再活跃，因为地壳岩板从“小丘”处滑走了。
- 这个概念的正式名称是热点（Hot Spot）。
- 岩板相互分离，留下一个小裂缝供岩浆涌出。
- 火山形成于岩板碰撞的地方。
- 地震发生于岩板碰撞的地方，以及岩板试图相互滑动的的地方。
- 剧烈的地震发生于岩板碰撞的地方，例如：
- 西藏（大陆岩板与大陆岩板碰撞）
- 印度尼西亚（海洋岩板与海洋岩板碰撞）
- 南美洲西海岸（海洋岩板与大陆岩板碰撞）
- 北美加利福尼亚海岸
- 这里，一块大部分是海洋的岩板，太平洋板块，拖着其边缘的一小块大陆。
- 洛杉矶位于太平洋板块上。
- 洛杉矶随着太平洋板块向北移动。
- 北美板块承载着大部分北美大陆，以及北大西洋海底的一半地壳。
- 旧金山随着北美板块向南移动。
- 如果你测量每个板块中间的板块运动，例如，夏威夷和内华达州的GPS装置，板块每年大约以5毫米的速度分离。这大约和指甲生长的速度一样快。
- 如果你测量圣安德烈亚斯断层附近的板块运动，你会发现没有运动。它卡住了。直到它不再卡住，然后我们需要巨石强森来拯救我们。
- 剧烈的地震发生于岩板碰撞的地方，例如：
**活动大陆边缘**是指位于岩板边界上的大陆边缘，这些岩板边界相互碰撞或并排滑动，从而导致火山和地震。
**被动大陆边缘**是指位于岩板中间的大陆边缘。在被动大陆边缘，火山和地震很少发生。
我们可以将地质学、化学、古生物学和物理学的观测结果与板块构造理论框架相结合，来估算地球过去的大陆、海洋和水驱动的气候系统的配置。
某些磁性矿物可以告诉我们，在该矿物形成时地球磁极的位置。
- 我们比较磁性矿物来关联海底玄武岩的条带。
- 我们可以测量每条条带的顺序和间距。
- 我们可以利用地球磁极的周期性翻转模式，将玄武岩条带组织成一个相对的喷发时间轴。
- 我们比较磁性矿物来关联堆积在地球表面大陆上的熔岩岩层的顺序。
- 我们可以测量每一层熔岩岩层的厚度和顺序。较老的岩石应该在底部，较新的岩石在顶部。
- 我们可以利用地球磁极的周期性翻转模式，将熔岩岩层组织成一个相对的喷发时间轴。
- 如果某个大陆在板块移动过程中发生了旋转，磁体也可以显示出来。
花了数十年时间才学会如何正确地观察磁性矿物，以及如何解释它们对岩石的相对年龄、原始方位及其与邻近岩石关系的描述。像犹他州的皮特·利珀特博士这样的科学家仍然将毕生精力用于解开古代岩石的历史，以便我们更好地理解我们的星球作为一个动态系统是如何运作的。
化石以两种主要方式对重建古地理至关重要。
- 古生物学家比较来自世界各地的化石。
- 一些植物或陆地动物的化石现在发现于遥远的大陆上，但它们可能生活在一个这些大陆不那么遥远的时候。
- 化石可以显示当时存在的栖息地。
- 棘皮动物（海胆、海星、海百合等）通常只生活在正常盐度的**海洋**水中。
- 海蜗牛可以忍受各种各样的盐度。