地表下的力量_46亿年的地球物

时间:2020-01-15  栏目:励志故事  

地表下的力量_46亿年的地球物

河流在地表翻滚肆虐,往往是被一些更为潜在的力量唆使的结果。这些地表以下的潜在力量,如人体皮肤内的蠕虫一般活动着。这些隐蔽的水流自岩石的孔隙与裂缝渗入地下,成为侵蚀岩石圈的重要成员。历经无数世代,地下水作为大气军团的一员,悄无声息地行进着。它的赫赫战功是任何一部严谨的地质记录都不应一带而过的重要章节。

似乎生活对本应理所当然的事物的否定,往往会打碎人们的幻想。细细考量,所谓的“陆地”的概念的确需要一个更为精准的涵盖其所有外延的定义。在常人眼中,岩石是永恒而不会被毁灭的。其实它们的寿命同我们一样,都是有限的。

在细致的观察下,即便是最为坚固的岩石也会暴露出弱点。当火成岩从液态凝为固态时,它们总是会溅裂成一块块形状大小各不相同的石块。沉积岩则是以显著的层状堆叠起来,每一层的岩石形态都可以标记该岩层所在时代的历史变迁。不过,岩层收缩所造成的裂口有时会切割层状的沉积岩,打乱上下岩层发育的时间顺序。变质岩由火成岩与沉积岩演化而成,因而“遗传”了后两者固有的裂痕。岩石无论种类,无论其致密程度,都一定是有孔隙可以渗透的。不同性质的岩石,其孔隙所占岩石空间的比例不同,其中最低的低于百分之一,高的则可以达到百分之四十左右。

对岩石进行的压力测试的结果使人们相信裂缝与孔隙只存在于地壳表层。在地表11英里以下,上覆地层必须足够沉重才可以压实下面的地层,清除所有的空当,同时使最坚固的岩石变得可塑。因而,较为疏松的岩石一般处在地壳上层,从地表渗下的水分也被局限在一个相对浅层的区域,从而使岩层深处幸免于被侵蚀的命运

在所有被人们认识的地下水中,最深、最静的莫过于古代海洋残留下来的咸海水。随着地球的变迁,这些水被埋藏在大陆的沉积物中,它们被密封起来,无法蒸发,也很难参与到水循环中。它们是地貌消亡和一个被遗忘的时代的痛苦的回忆者。命运的意志在更迭交替的时代中有意无意地保护着它们。除非在打井和抽取石油的过程中被挖掘出来,否则,它们一直静静地沉睡在自己的安乐窝中,不会被周围的争端惊扰。

岩浆岩破碎分解后形成的沉积岩

与因长久被禁锢而产生的老迈与麻木相反的,是另一种地下水的青春与鲜活。这种地下水有幸在产生之时便从火山的腔体中脱逃而出,并且顺着岩层中的裂缝朝地表进发。当活火山爆发时,与岩浆一同喷涌而出的,还有大量的包含一定水分的蒸气,这部分水分原先大多存在于地下的液态岩体的混合物之中。许多地理学家认为,一些在火山活动停息后的区域出现的泉水可能在火山活动前从未出现在地表。例如,德国、法国和美国加利福尼亚等地的碳酸钠泉水,以及德国、法国和美国加利福尼亚等地的富含氯、硅、钠化合物的间歇泉水。

随着地表水的下渗,不同岩层的水体混合在一起,上述的“原始地下水”很快便会丧失其原本的特性。因此,要准确地识别出“原始地下水”,并界定其在大量而多样化的地下径流中的含量也就变得十分困难。在诸多识别原始地下水源的方法中,最为可靠的是测定水体化学组成、浓度与流速。大气水的这些指标远不及原始水稳定。

无论是受困于地层深处的远古海洋的残余,还是从地下的液态岩石中渗出的原始地下水,它们在侵蚀地层上所起到的作用都是微不足道的。那些贮藏在井底的井水,那些顺着矿穴与岩洞的石壁流淌而下的岩层水,那些在黑暗中无止境地改变着大气面貌的径流,大多来自从地表下渗而来的雨水。雨水巧妙而迂回地潜入岩层中的孔隙与裂口,在浅浅的地层中造就了一片遍覆全球的地下海洋。旱灾或许会让农人的作物枯萎,但救农人于危难的井水却可以在灾难中得到补充。经由地下径流的渠道,许多遥远地区的降水可以有效地补给某一处的地下水源。即使其中一处补充水源阻塞,其他水源也依旧畅通。毫不夸张地说,地球上的每一片沙漠之下,几乎都潜藏着丰富的地下水源。

在那些雨水丰沛而不至于狂暴,地面植被覆盖率较高却不至于陡峭的地方,水流很容易在重力的作用下经由疏松的岩石颗粒渗入地下。岩石间的裂口与缝隙更为下渗雨水提供了深入地底的通道。不过,下渗最为主要的通道,还是那些构成岩层整体的粒子间的空隙。倘若空隙像粗糙的沙石那样较大、较多,水流变得缓慢而稳定地流下;倘若空隙像花岗岩内部那样较小、较疏,水流势必时常遭到阻滞;如果空隙分布像黏土和页岩内部那样密集却体积微小,下渗的每一滴水都会犹如囚徒一般被岩石微小碎片的分子引力束缚在气孔中,甚至比被磁力吸住的钢铁更不容易移动。

花岗岩,大陆地壳的主要组成部分,是岩浆在地表以下凝结形成的火成岩,主要成分是长石和石英

由于各地岩层的性质不同,降水量也有较大差异,含水层的深度也就因地而异。含水层的顶部称为“潜水”,位于人们挖掘井水所要达到的基本深度。潜水的起伏与上层地形的起伏一致。当地面存在山地地貌时,潜水的水位就会升高;当地面呈现谷地地形时,水位就会降低。有时,地下水也会冲破河谷的薄壁,涌流而出,成为一股清泉,或是混入河溪湖沼之中。在气候湿润的地方,潜水的深度一般位于地表以下200到300英尺;而在干旱地区,潜水则可能位于地表以下0.5英里的深处。含水层的底部与顶部相距较近。与地球的半径相比,“地下水的海洋”也不过就是条浅浅的水带。许多较深的矿井都能穿透整个含水层,打入干燥而遍布灰尘的岩层之中。

在勉强克服了摩擦之后,地心引力方能成功地将地表的流水引入地下的含水层。在地下水资源极其丰沛的亚利桑那州,下渗的速度11可以达到每年一英里。该指标在全球的平均水平会低一些,约为每年数百英尺。尽管地下水流动缓慢,分布有限且成分松散,但在地球演进的恢宏剧目中,它注定要以其饱满出色的表现成为主演中的佼佼者。

2010年年均地下水补给,单位为毫米每年。地下水是水资源的重要组成部分,由于水量稳定、水质好,是农业灌溉、工矿和城市生活的重要水源之一

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