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Earth,Origin of 地球的起源 为了解释太阳系和行星地球的起源,已经提出了许多科学假说。然而还没有一个得到满意的证实,而对其中的大多数都提出了严厉的反对意见。这些假说都假定在距今 40 到 50 亿年之间,原先存在的物质与能量进行了重新分配。根据观测事实,已经提出两种基本理论。单体假说提出,在行星起源过程中,只涉及太阳。第二天体假说假定太阳系是由另一个天体偶然与它相互作用产生的力引起的。后一种假说一般都假定有另一颗恒星在太阳附近通过;因此这类假说也被叫作相遇说、入侵说或双星说。
解释地球起源的最早的科学尝试是 1755 年德国哲学家伊曼纽尔·康德做出的。1796 年法国数学家皮埃尔·拉普拉斯在不知道康德的早期工作的情况下,更完善地发展了这种假说,并用更为科学的术语阐述。这种理论叫作星云说,它推断太阳系最早来源于一个在宇宙空间旋转的巨大的气团。这个气团叫作星云,由于重力的吸引它逐渐变小,而由于这种收缩又使旋转变快。最后,这个星云的最外部分旋转得那么快,以致使气体环与收缩的星云体分开。这些环缓慢地浓缩形成行星,而中心星体便成为太阳。对这一假说的主要反对意见是太阳的旋转比起行星来太慢。另外,热气体环可能在空间弥散在宇宙空间中,而不是浓集为固体行星。
星子假说,在 1900 年左右由天文学家 F. R. 莫尔顿和地质学家 T. C. 钱伯林提出。他们的理论是:在行星形成之前太阳便已是一个恒星。在某个时候,一颗入侵的恒星通过太阳,它施加了非常大的引力,从正对着太阳的一面拉出太阳物质。这种物质后来冷却并凝结为称作星子的固体颗粒,它们以入侵星一样的方向绕着环太阳轨道旋转。这些星子中最大的作为核心吸引其他星子,并通过吸集作用最后生长到现在的大小。卫星则是位于形成行星的星子群附近的另一些星子群形成的。第二天体假说解释了行星、卫星和小行星的发展,也处理了太阳缓慢旋转问题。但这种假说已经受到怀疑,因为天文学家认为另外一颗恒星那么近地走过太阳是非常不可能的,即使发生过这样的“近距飞行”,入侵星能够产生足够的横向推力使扯出的太阳物质能定位到轨道上去的说法,也是令人怀疑。相反,这些被扯出来的物质会落回太阳中去。
许多宇宙起源学家已经重新回到太阳和行星起源于气体与尘埃组成的云的思路。不过早期的星云理论集中于太阳家族的物理习性,而现代的方法则对太阳系的化学成分特别注重。天文学家已经发现了我们的银河系的各恒星之间有许多大型气尘云。更重要的是,其中有些星云正在凝集形成恒星。不旋转的星云凝集形成没有行星的单个恒星,但快速旋转的星云发育成为旋涡或涡流,它们可以破裂为两个或更多的部分。这些星云的碎片可以形成双星甚至三联星。这些观察导致了尘云假说或者原行星假说,这一假说最先是由德国天文物理学家卡尔·冯魏扎克提出的,后来由美国天文学家杰拉德·库伊珀作了修改。这种假说认为星际气尘云缓慢地旋转着经过宇宙空间。渐渐星云中心凝集形成一个大星体,即原太阳,我们的太阳就是由它演化来的。其余的尘云变扁平,形成环绕新形成的恒星的薄的盘状体,而盘状体的旋转引起涡旋状的涡流体在云的中心形成。然后,由于重力吸引,每个旋涡体收集它周围的物质,因此造成原行星。人们认为 9 个原行星(它们各与现在的
九大行星对应)形成了,它们原来都比最后形成的行星大得多。在某些大涡流体内部发育起来的较小的涡流,造成了形成行星的月亮或卫星的小碟状体。许多天文学家都支持这种理论,因为大型望远镜的观测已经揭示了恒星之间的若干真正的星云。同样重要的事实是,有些这样的大型气尘涡旋正在形成新的恒星。原行星假说为大多数宇宙起源学家普遍接受,因为它解释了太阳系的许多已知事实。尽管如此,这个假说还远非十全十美,而太阳系的起源还大都是推断。
Earthquake 地震 在地球内部逐渐积累起来的应变突然释放所引起的地球震动或隆隆作响。地震活动主要集中在称为地震带的相当狭窄的地带内。现在已知这样的地带与地球外层岩石圈巨大的活动板块的边界一致。
地震产生于地表下一有限的深度内,按震源深度可将地震分为三类。震源深度小于 70 公里的地震称为浅源地震。浅源地震在所有地震带内都有,并
且它的发震率最大。在 70 和 300 公里深度之间发生的地震称为中源地震。而
震源深度从 300 公里到 700 公里的地震则叫深源地震。中源和深源地震为数有限,分布不广,一般局限于中美和南美西部、阿留申群岛和太平洋西缘的一些地震带内。最近已用板块构造(地壳板块的运动)和海底扩张(大洋下面沿板块边界增加新物质)的概念来解释地震成因。浅源地震发生在两个板块同时相互碰撞或同时作分离运动的那些地区,而中源和深源地震只发生在一个板块向另一个板块撞去的地方。
在加利福尼亚沿众所周知的圣安德烈斯断层,发生许多浅源地震,其中一些是大的破坏性地震。这些地震是由彼此在作瞬间滑动的两个巨型地壳断块的相对运动引起的。一个断块,洛杉矶城和西南加利福尼亚大部分位于其上,正相对该州的其余部分作北西向移动。能量沿这个断层突然释放,引起1906 年的地震,使旧金山遭到毁坏。1911 年,约翰霍普金斯大学的哈里·弗·里德提出他称之为弹性回跳的学说,来解释旧金山地震。将地震前后穿过圣安德烈斯断层的测量标志进行比较,里德发现最靠近断层的那些标志所受到的位移比远离断层的标志要大。他认为,如果穿过并垂直于断层作一直线,那么这条直线就会逐渐变形成一条加长了的 S 形曲线,好像地球的两地块确实作过相对运动一样。这种变形会继续下去,直到所积累的应变超过使这两地块结合在一起的摩擦力为止。里德说,在应变释放的时候,相邻断块会彼此突然折断,由此释放出的能量足以引起地震。现在已用弹性回跳学说来解释浅源地震,作些修改后可能还可用来解释较深的地震。
由于地震平均每年要招致 14000 人的伤亡,因此正在大力解决预报与控制地震并减少地震引起的危害问题。
提出来控制或者也许是减轻大破坏性地震的一种方法是沿着地震活动的断层钻许多井,将水注入这些井中,井中的水能够沿断裂带移动。这种水会起润滑作用,使接近断裂带的岩体彼此的滑动变成许多小的颠动,而不致产生一次大的位移。较小的运动产生的地震强度就很小,使生命财产的损失也大为减小。见 Earthquake Prediction[地震预报]条。
地震
当内压力在相反方向上推挤地壳时,地壳就慢慢弯曲成 S 形。根据弹性回跳学说,能量不断积累在被弯曲的岩石中,直到岩石突然折断,产生垂直的断层崖,并且释放出的能量以地震波形式传入地壳。
Earthquake,Measurement of 测震 地震所释放的相对能量,按照
两个标准尺度来确定。第一个尺度称为梅卡利尺度(以意大利科学家吉乌塞皮·梅卡利命名,他于 1902 年提出),是用来确定烈度的,根据地震对人和人造的各种物体产生的作用大小来确定。烈度表上的数字从Ⅰ度(指只有灵敏的仪器才能记录到的地震)变化到Ⅻ度(指产生毁灭性破坏的地震)。梅卡利烈度表的度数是对震源附近的地方制定的,粗略地表示了在这样的位置上地震冲击的程度有多大。对每一个地震,烈度数是在许多地方确定的,并且一般以记录到的最高烈度数作为该地震的烈度。
第二个尺度就是地震震级或称里希特尺度。它是根据地震仪记录到的地震在震源处所释放的能量来确定的。因此,里希特尺度对地震的描述与地震对地球表面上各处物体的影响无关,所以每个地震只有一个震级。美国地震学家查理·弗·里希特提出的这种尺度把震级分成从-3 到 9 的各级。较小的数字表示地震释放的能量较小,只有在地震仪记录上才能觉察。尺度另一端的数字表示破坏性地震,如 1964 年的阿拉斯加地震,是在北美记录到的最
强的地震,在里希特尺度表上定为 8.4 级。
Earthquake Prediction 地震预报 预报地震,估计发震时间,震级大小和震中位置的各种技术。这种迅速发展的技术,大都以地震前记录到的岩石性质的变化为基础。在过去几年里,为了地震预报,监视过与地震有关的一些现象。这些现象包括:(1)大地电导率的增加;(2)深井中地下水化学成分的改变;(3)地球表面轻微的垂直和水平运动;(4)地震学的一些标志,如应力方位的改变,地震波的速度和频率成分的移动以及微震活动增强等。
地震是伴随着岩石破裂和沿断层面的移位而发生的各种运动所引起的震动现象。在断层运动以前,岩石中的应力逐渐增强,岩石的物理性质改变。这些变化使地震发生前的地震图像改变,因而如果能判断出这些改变,就可将它作为危急的运动信号。二十年来,苏联和日本科学家积极从事震前地震图像的研究。同时,美国科学家已在实验室内广泛地研究了在变形应力作用下的岩石力学性质。岩石体积轻微的增加称为扩容,它是应力重新取向和地震波发生变化的明显原因。随着应力增加和岩石接近破裂,显微裂隙和小空隙发育,使岩石的总体积增加。但是这种情况在地底下是否会出现尚无定论。
一种假设认为随着地下岩石扩容,形成微裂隙。地下水渐渐渗入这些开口裂隙中,岩石中的流体压力增加。这样一来岩石就更易破裂。另一种假设认为,扩容更可能在充满流体的多孔岩石中出现。水流进新发育成的裂隙中, 因而总的流体压力降低。这使即将发生的断层运动得以延迟,直到有足够的地下水流进一定区域而使流体压力恢复到以前的水平为止。无论哪种机制, 扩容和地下水移动都给视为地震前兆的特征提供了一种可能的解释。因为电导率主要与岩石中的水量有关,因而随着扩容发展,电导率会增加。而且, 在扩容期间,地下水流增加,这能够促进氡的释放。氡是一种由一些短寿命的同位素的放射性形成的天然气体。显微裂隙能够产生微震,已知在地震之前微震强度增加。随着裂隙的产生和流体压力的改变,还会发生应力的重新取向。
用得最广的地震预报因子是地震波速度的变化,这是苏联科学家首先注意到的,尔后美国地震学家也注意了这种现象。即使是最轻微的岩石运动也会产生两种基本形式的声波:压缩波(P)和剪切波(S)。这两种波通过岩石的运动方式和速度都不相同。正常情况下,P 波的走时比 S 波快约 1.75 倍。
但是在即将发震的地区,曾观测到 P 波速度与 S 波速度之比(Vp/Vs)在地震前几周,几月甚至几年时间内降低。然后波速比 Vp/Vs 逐渐回升,恰好在震前达到正常值为止。这种现象的解释可能与未充填水的显微裂隙有关,因为在未被流体饱和的岩石中,P 波的速度要减小。某些地震学家用预先监视 P 波速度的办法来预报地震。此外,波速比 Vp/Vs 的下降和发震之间的时间间隔好像与震级有关;时间间隔越长就是地震越强的预兆。
流体压力不仅是地震预报的关键,也许还是控制地震的关键。美国地质测量学家们在科罗拉多州的朗格列油田,试验了流体压力触发地震的作用。这个地区流体压力较正常值大了许多,因为作为第二次恢复计划的一部分, 已将水注入油田中。首先将流体抽去使压力降低,使得小震的频度显著减少。然后又将水注入油田内,使压力再次增加。小震随之大量增加。现在用钻井的办法有可能控制地震区的流体压力,特别是人口稠密的地区,如沿加利福尼亚州中的圣安德烈斯断层。这有助于减小地震震级。
以新的见识来看全球规模的地壳运动,对解释地震现象已有所帮助。最近的理论认为,地壳和最上层的地幔,分成几个巨大的块体,称之为板块, 这些板块在地球表面上缓慢地运动。板块边界就是那些地震活动集中的地区,这些地震是一个板块相对另一个板块运动所产生的。
虽然已有一些有关地震的重要新资料,但要准确地预报地震还存在不少问题。无法保证对较小的浅震适合的那些条件,对很大的地震或者在地壳内部较大深度上发生的地震也适合。此外,在任何地区,为了监视地震前兆, 都必须布设大范围的地震台网。中国是地震特别多的国家,已经建立了一个由 250 个地震台和许多深井监视点组成的庞大系统,它作出过一些成功的地震预报,包括通过监视深井中氡含量增加结合地震波监视作出的地震预报, 在大震到来之前,撤出一个城镇的大量人口。在美国,现有一个由 100 个地震台组成的台网在工作,这些台站设置在加利福尼亚中部圣安德烈斯断层的一段 300 公里长的地段上。计算机系统能在几分钟内确定每个小震的精确位置。也记录了 P 波和 S 波的相对波速异常。这些资料可供科学家们在人口高度集中的震区作大地震预报之用。即使没有办法阻止地震的发生,能发出警告,使人们能采取些预防办法也是好的。
Earth’s Planetary Motions 地球的行星运动 这种运动就是地球绕地轴在赤道上以 1100 公里/小时多的速度自转,同时又以 106,000 公里/ 小时的速度绕太阳公转。这些运动在地球上就产生了白昼和黑夜以及一年四季这种形式的周而复始的变化。
地球每 24 小时绕地轴自转一整圈,即 360°,便产生了白昼和黑夜。地球只有一半向着太阳,另一半沉浸在黑夜里,随着地球自西向东的旋转,太阳每天都在东方首先出现,始终是东升西落。
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地球的自转轴偏离地球轨道面的垂线 23 2 °,因此它与地球轨道平面的
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夹角为 66 2 °。地轴的这个倾角就造成白昼和黑夜的长度随地球绕太阳公转
而改变。由于地球倾斜,日光分布不均匀,造成偏向太阳的半球昼长夜短, 偏离太阳的半球则昼短夜长。白昼和黑夜的长度逐渐改变,在夏至(6 月 21
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或 22)这天,地球的北极恰好和太阳成 23 2 °交角,在北半球是一年中白昼
最长的一天,而在南半球则是一年地球的行星运动
由于地球自转轴在空间保持固定的倾斜方向而产生季节变化,地球自转使指向太阳的极点交替地改变。随着地球在其轨道上的运动,6 月 21 日北极圈的昼长达 24 小时,而 12 月 21 日,北极圈则几乎完全沉浸在黑夜里。
中白昼最短的一天。在夏至时,白昼的长度从赤道上的 12 小时增加到北极圈的几个星期。在地球的北极,“白昼”竟长达六个月。冬至(12 月 21 或 22),
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北半球的白昼最短,这时北极刚好偏离太阳 23 2 °。
每年有两天,在夏至和冬至点之间的中点上,地轴和地球轨道面垂直, 太阳射线达到赤道南北的距离正好相等。这种情况发生在 3 月 21 或 22 和 9 月 22 或 23。这两天称为春分或秋分,统称二分点,表示白昼和黑夜的长度相等,在整个地球上都是如此。
地球在自转的同时,还在作摇摇摆摆的运动。这种运动称之为岁差,是一种极为缓慢的运动过程;要经 26000 年地轴才能转完一周。岁差运动是顺时针进行的,它主要由月球对地球的引力引起。在作岁差运动的时候,地轴的位置改变,引起二分点和二至点的时间逐渐移动。但是,变化速率极慢, 地轴要倾斜到相反的位置上需要 13000 年,那时夏至和冬至的时间就反过来了。
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地球绕太阳的公转再加上地球与其轨道平面始终成 23 2 °的倾角,这就
产生了地球上的季节变化。当北半球上每天接受较大部分太阳射线的时候, 温暖的天气就在北半球降临了。这种暖和的趋势是从春分点(3 月 21 日或 22 日)之后开始的,因为从春分到秋分(9 月 22 或 23),北半球是昼长夜短。夏季则是由于白昼较长和阳光的强烈照射引起,这时大部分太阳光几乎是直射地球。在北半球是夏季的时候,南半球却在过冬。从秋分起季节形式发生变化。秋分以后,南半球的白昼比 12 小时长,北半球上的阳光变成了较弱的斜射光。在冬至时,南半球上正是白昼最长的时候。随着季节变化周期的完成,这种情况逐渐改变,北半球又换上了明媚的春天。
季节的变化并不是地球离太阳远近的反映。因为地球的轨道不是圆形, 地球和太阳之间的距离在不断变化。地球距太阳最近的时间大约在 1 月 1 日,
而地球距太阳最远的时间大约是 7 月 1 日。但是,在一次公转时间内,地球
距太阳距离的最大差值只有 5 百万公里,而地球距太阳的平均距离却大约为
1 亿 5 千万公里。因此,控制地球上季节变化的是阳光的直射与否和白昼的总时间如何,而不是地球距太阳的远近。
Earth Tides 固体潮 由于日月的引力作用使地壳产生的变形。地壳不是完全的刚性体,它显示出大洋那样的潮汐运动。地球表面各点的周期性起落没有海洋的涨落那样大,但是也有小于 1 米的最大位移。这种位移用重力仪来测量,重力仪记录的是地球重力位的变化。由于地壳的形变,安放重力仪的台站随之起落,重力仪所记录的重力变化随重力仪台站与地心之间距离的改变而改变。
固体潮
当月亮在地球之南或北时,对于一已知纬度,相继的高潮会有很不相等的潮高。例如在南半球上向着月亮那一边的高潮就比纬度相同而在月亮另一
边的高潮高得多。
Easterly Winds,Polar 极地东风 北极地区和南极地区的盛行风系统。许多科学家认为这一概念会引起误解,因为极地地区的风向变化非常大。
Echinoderm 棘皮动物 棘皮动物属棘皮动物门,为海生动物中的一个大的类群。大多数棘皮动物为明显的五星放射对称。活着的棘皮动物有发育很好的神经系统和消化系统及一个独特的体腔,是生物中比较复杂的类群。典型的棘皮动物有一个由众多的钙质板拼合在一起构成复杂的格架,外面有坚硬的皮包着。棘皮动物一般为星状,但是也有象心脏、饼干、黄瓜状的外形。棘皮动物门分为两个亚门:一是有栖亚门或附属型,这一亚门包括海林檎纲(Cysto-ids)、海蕾纲和海百合纲;另一个是游泳棘皮动物亚门或自由移动型,包括海星纲(Stelleroidea)[星鱼(海盘车)、蛇星(Serpent star)],海胆纲(Echinoi-dea)和海参类(Holothuroidea)。从寒武纪到现在,都有棘皮动物生存。棘皮动物的化石在全世界的许多海相建造中都很丰富。
棘皮动物
棘皮动物的五个活着的纲和一个化石纲(海林檎)。图中所示的为这些动物的水维管系统和简单的消化道。
Echinoid 海胆 棘皮动物门海胆纲的代表,是自由移动的棘皮动物, 有外甲。海胆有球状、盘状、心状或饼干状。现在生存的海胆有海胆、心状海胆、沙海胆等。海胆的外甲是由许多钙质板组成,包着动物的软体部分。它的表面有许多大量的活动的刺,这对于海胆的运动和支持外甲有帮助,也提高了防御敌人的能力。
海胆
沙海胆是栖居于海底的鹿茸平的环形棘皮动物。
所知最早的海胆是从奥陶纪岩石中发现的,但是直到中生代,海胆才繁盛起来,到白垩纪特别繁盛,从那时到现在,海胆都非常繁盛和多种多样。 Echo-Sounding 回声测深 通过向海底发射声波并记录声波经海底被
反射回来所经历的时间来测量海深的一种技术。回声记录仪发出的声波的速度为每秒 1460 米。最现代化的回声测深仪上的声波发生器可以调整声波的频率。声波的频率和振幅的变化都会导致声波到达海底以及从海底反射回来所需要的时间发生变化。回声记录仪通过记录声音传播的时间来解释海底地形的变化。仪器的操作人员必须能区别出由发出的声波频率的变化所造成的明显的畸变和真正的地形变化二者之间的区别。最新型的回声测深仪称之为精密深度记录仪(PDR),能精确地反映出海底地形,其精度在 1 米以内。
Eclogite 榴辉岩 主要由石榴石和绿辉石组成的一种粒状变质岩。榴辉岩也用来表示据认为在一定的温度和压力范围内形成的矿物组合(变质相),然而近来的实验工作表明与榴辉岩有关的矿物组合的形成所需要的条件可以有很大的变化幅度。在温压偏低的情况下若有另一种已经很好建立起来的变质相的存在,亦能形成榴辉岩。因此,该矿物不能代表特定的变质条件。
Eddy (或 Vortex)旋涡 湍流的旋转运动。河流中水流发生突变时就会出现旋涡。引起旋涡的原因:(1)流速脉动或流速加速度,(2)流速减速,(3)水流在河湾曲部或沙丘背风坡受到阻碍,(4)水的密度因温度或荷载(泥沙或溶解质)发生变化,(5)河床或槽帮有岩石或大木料形成障碍。对于河流荷载的搬运,旋涡的作用很大。旋涡可以把泥沙逆流和顺流移
动,还会因此造成局部性的侵蚀,瓯穴和槽滩。
Ekman Layer 艾克曼层 海洋的最上面一层(还包括近地球表面的那层大气层),在这一层中的海水的大规模运动在理论上体现了摩擦力与科里奥利力之间的平衡。运动着的大气与海面之间的摩擦作用通过内摩擦或剪切力向上传入大气层中,向下传入到海水中。由于地球的自转而产生的科里奥利力,使得在北半球的运动物体产生向右的加速运动,而在南半球的运动物体产生向左的加速运动。
风和海面之间的摩擦力使得海水发生运动。科里奥利力的作用使得海水的运动偏离风的方向而向右流去(在北半球)。摩擦作用向下大致可达 100 米深,最初是由瑞典海洋学家艾克曼(Vagn Walfrid Ekman)于 1902 年计算的。根据艾克曼的理论,海面处水流动的方向与风向成 45°角(在北半球离开风向向右偏 45°角,在南半球向左偏离风向成 45°角)。45°角乃是理论值。观测表明,实际偏离的角度要小得多。随着深度的增加和流速的减小, 水的流动方向越来越向右(或向左)偏离风的方向,这种运动情况就好象螺旋一样,被称为艾克曼螺旋。最后,在艾克曼层的底部,水流的方向和风向完全相反,但流速非常小。水的平均流向在北半球是偏离风向向右,在南半球则是偏离风向向左而去。
这个理论被 F. A. 阿克布隆(F. A. Akerblom)于 1908 年第一个用来解释空气的运动。大气层中的艾克曼层是从地面以上 10 米左右到自由大气的底部。自由大气是大气层中的一个层位,在这个层位中的风是不受地面摩擦的影响。在自由大气中的风被认为是地转风,也就是这种风是科里奥利力和气压梯度力二者的合力所形成的,不受摩擦的影响。
大气层中的艾克曼层的底部,风速非常小,这是因为在这一部位,风的方向是和等压线(气压相等的各点的联线)成一个角度并产生地面摩擦。在艾克曼层的顶部,由于等压线和地转风的风向相平行,故这一部位的摩擦力最小。随着高度的增加,风速渐渐增加,风向也逐渐变化,到自由大气的底部,就变成地转风了。
Elastic Limit 弹性极限 岩石由于受外界力作用而发生永久变形的那个点。此点因各类岩石而异。如果一种岩石经受了比弹性极限小的外界力, 它的变形在外界力解除后将消失而恢复原始形状。
Elastic Rebound 弹性回跳 约翰·霍普金斯大学的哈里·弗·里德
(Harry F. Reid)(1911)提出来解释地震机制的学说。
Electrical Conductivity 电导率 一定电压的电流流过物质的流畅程度的定量测量。有些金属矿物有很高的电导率,这使地球物理学家们提出了电法勘探,用来确定这些矿物的大矿床所在位置。
Electric Log 电测井记录 显示井孔中各类岩石电性质的连续图表
(记录)。这种测井记录是用降低或提高电位探针来得到的,电位探针可测量探针所通过的岩石单元的电性质。
Electrum 银金矿 银金矿是金和银的天然合金矿物。绝大多数自然金中含百分之十至十五的银(以固溶体形式),但是,当银的含量在 20%或更多时,就叫银金矿。
Element,Native 自然元素 自然元素是自然界产生的不与其他元素化合的化学元素。除了大气中的稀有气体不算外,有 20 种纯的或接近纯的元素作为矿物找到过。它们当中绝大多数是罕见的,有的稀奇到只有矿物学意
义。只有,金、银、铜、铂、铁、硫、碳(金刚石和石墨)有历史的和工业上的意义。这些元素可以分为三类:金属、半金属和非金属,每一类的自然元素代表列如下:
金属:金、银、铜、汞、锌、铂、钯、铁、锡、铅、钽; 半金属:砷、锑、铋;
非金属:硫、碳(金刚石和石墨)、硒、碲。
矿物学分类上通常是将自然金属固溶体和自然金属归为一类,重要的固溶体是银金矿(金和银),金—汞剂,铂铱矿(铂和铱)和铱锇矿(铱和锇)。 Emerald 祖母绿 祖母绿是一种深绿色的绿柱石变种,是一种贵重的宝
石,这种颜色是由于少量的铬或钒引起的。
Emery 刚玉砂 刚玉砂是一种天然的细粒的刚玉,原来是和磁铁矿渗杂的,个别有赤铁矿或尖晶石渗杂。它们是一些粒状的物质,从古代起就作为一种磨料。
Enargite 硫砷铜矿 硫砷铜矿是一种铜的矿石矿物,虽然与其他几种铜矿物相比不是那么普通,但在几个地方,它曾经是一种重要的铜矿,其中著名的美国蒙大纳州的比尤特,秘鲁的莫罗科查和塞罗—德帕斯科,智利的丘基卡马塔。参见 Mineral Properties[矿物性质]条。
Endogenic Processes(或 Endogeous Process)内力作用(或内力过程) 发生于地球表面以下而又影响到地表和地表以下的过程,包括火成岩的喷发,侵入活动和如地壳挠曲、褶绉、断层等运动。它们形成如岩基, 逆冲断层和各种背斜的地面形态以及地面上如山脉、火山和地堑等地质特征。这些过程的能源是原始热量,辐射,重力,此外还有一种处于次要地位的能源就是放热化学反应。
Energy Resources 能源 人类可以从地球上得到的并能用来做功的原料。各项工业生产活动都需要能量,它是工业的动力,也几乎可提供人们所知的一切方便。因此地球科学家的一项主要任务就是要寻找人们目前需要的和将来需要的作为能源的原料。能提供能量的能源有不同种类,其中大多是直接或间接来自太阳。木头,这个在 100 年以前还是最常用的燃料已不再是一种重要的能源。化石燃料——煤、石油、天然气以及含油沙层和油母页岩
——就是从太阳光养育的有机质中得来的。这些物质在燃烧时就释放出贮存的热量,这样便产生了能量。
石油(原油和天然气)提供的能量占全世界能量供应的 2/3 以上。现在寻找石油的工作已扩展到大陆架的外缘,因为陆地上最有希望的地方都已探察了。墨西哥湾,阿拉斯加的北坡以及挪威海都是近海地区开发石油的范例, 石油蕴藏量都很丰富。不过美国、北非、苏联、委内瑞拉,尤其是中东控制着世界石油市场,因为世界上已探明的储量的大部分是在这些地区。
最近的将来,在能量供应方面,原油和天然气的作用显得特别重要,因为环境条件限制了煤的使用,由于工艺上的原因,核燃料也不能得到最大限度的利用。举例来说,仅管美国估计藏有 3900 亿吨煤,但在世界范围内大量增加煤的使用却遭到反对,因为人们害怕环境受到破坏。仅管如此,由于能源危机,煤的使用在一定程度上还是有所增加。现在已经开始研究使煤的燃烧对环境的影响减少,特别是减少对空气的污染,以及在研究把煤进行气化来大规模生产煤气的技术。
将来核动力可望是一种用之不竭的干净燃料。当前需要解决的问题是选
择安全的地点,核动力电站的结构以及考虑热污染的影响,即冷却过程中产生的大量废水,这些水都很热。此外,目前用铀 235 来制造核能的方法并不能长久使用,因为这种原料的供应是有限的。
解决的办法就是使用增殖反应堆,这种反应堆在 20 世纪 80 年代中期在
生产核动力方面起着重要作用。这种反应堆是利用铀 235 裂变产生的多余的中子来把其它物质转变成为可裂变的物质。在这一过程中,所创造出来的燃料要大于所消耗的燃料。例如,可把钍 232 转化为可发生裂变的铀 233,把铀 238 转化为可发生裂变的钚 239。使用这种增殖反应堆有一个尚待解决的问题,就是寻找适当的方法来长期贮存或销毁在反应过程中生成的剂量很大的放射性废物。
受控热核反应可以释放大量清洁的能量,而产生的放射性废物微乎其微。较轻的氘原子核或氘原子与氚原子结合时发生的聚合反应也似乎已证明是可行的。这两种方法都能产生惰性氦和能量。氘是很理想的原料,因为在海洋中大量存在氘,而氚则要少得多,不过在 2000 年前未必能达到实际使用的地步。
水力发电的地位已经牢固地树立起来。每年都建设许多大坝控制水量, 并把水力转换为电。不过,水力发电的潜力是有限的,因为许多河流上最适宜建立水电站的地点都已经开发,因此不能指望把水力发电加到可利用的能量总数之中了。
其它几种能源的潜力还正在调查。来自地球内部热量的地热能就是这样的能源。在加利福尼亚州北部的盖塞斯(Geysers)地区,在冰岛、意大利、日本、新西兰以及其它一些国家都早已证明天然蒸汽是有用的。地球内部的热量的利用可以通过抽取地下的热水或把地表水压入地下岩石温度很高的地区,借以产生蒸汽。
直接收集太阳能来作为热量的来源早就应用了。架设在大楼上的太阳板已经证明是一种收集太阳光的有效技术。有些国家就用这种办法获得能量来烧热水供家庭使用。将来,或许能用巨大的塔台或轨道卫星来收集太阳能并传送到发电厂。
海洋是一个非常吸引人的尚未被开发的能量来源。布列塔尼的朗斯·埃斯图瓦列的巨大的潮汐发电厂为法国供电,世界上一些地区也正在兴建类似的发电厂。加拿大的芬迪湾的潮汐波涛很是引人注目,尽管尚未确定在这儿建造一个潮汐发电厂是否经济划算。大的洋流以及大洋内部温度的变化都是可以用来产生大量电力的潜力。据估计利用这些能源的成本是非常可观的。至于将来人类利用这些能源只是一种猜测。
除了煤、石油和天然气之外,其它的化石燃料也可以提供大量能量。含油沙,即一种浓稠的砂质沉积物,含有焦油的“石油”分布在北美洲西部、委内瑞拉以及巴西。在加拿大的阿萨巴斯坎地区进行露天开采含油沙矿,每加工两吨含油沙可生产一桶石油。不过大多数含油沙层都埋藏很深,难以开采,因此这种含油沙将来的地位是不稳定的。蕴藏在页岩中的有机质矿物叫做油母页岩,也能作为生产石油的来源。
油母页岩绝大多数分布在科罗拉多州、犹太州和怀俄明州,欧洲和英国也有一些。开采油母页岩矿和从中炼制石油成本都很高,不过由于对能量的需要,这些油母页岩矿也是一种有用的石油来源。
把固体的有机质废物用作燃料可以达到双重的目的:满足对能量的需求
以及对固体垃圾进行了处理。把垃圾转变为能量的技术已获得发展,但是由于固体垃圾十分分散,要把它们集中起来是很困难的,并且其费用也是昂贵的。尽管固体垃圾能够转换成一些能量,但在最近的将来,却并不会成为主要的能源。
因此,在最近一、二十年里,石油仍将是我们的主要能源。核动力的生产将是逐步地增加,而且到 2000 年时增殖反应堆的核动力生产才能发挥重要的作用。其它几种能源的贡献也将有所增加,但是在今后的数十年内它们提供的能量所占的百分比可能仍然是很小的。
Enstatite 顽火辉石 顽火辉石是斜方辉石族矿物中的一种镁硅酸盐,顽火辉石的单斜的同质多相变体是斜顽辉石。随着镁被铁替代,这个矿物先过渡为古铜辉石(5—13%的氧化铁),然后再过渡为紫苏辉石(13—20
%的氧化铁)。在辉石岩,橄榄岩和玄武岩中,顽火辉石和其他斜方辉石是很普通的,它们也出现在陨石中,不论铁硕石或石陨石中都有。参见 Mineral Properties[矿物性质]条。
Eocene Epoch 始新世 第三纪第二个最老的世,始于距今 5400 万年, 延续约 1800 万年。它是由查理·赖伊尔爵士在 1833 年对法国巴黎盆地出露的岩石提出的名称。它的名称来自希腊语,意思是“现代的黎明”,指的是在始新统岩石中找到了相对较少量的现代生物的化石。这些岩石既含海相沉积也含陆相沉积,在法国北部、英国东南部、德国、荷兰和比利时出现。在地中海地区中,它们作为含大量有孔虫 Nummulites(货币虫)的海相石灰岩产出。它们的介壳形成了巨厚的货币虫石灰岩,这些石灰岩由法国南部通过欧洲东部、非洲北部穿过喜马拉雅山到菲律宾广泛展布。埃及开采这种含化石的石灰岩用作建造金字塔的石料。
在北美洲,海相与非海相成因的始新世沉积出露于从得克萨斯东南部到马里兰州和弗吉尼亚州的大西洋和墨西哥湾沿岸平原。太平洋沿岸的始新世岩石在加利福尼亚州、华盛顿州和俄勒冈州出现,它们基本上是海相的,虽然煤层和半成水沉积也在华盛顿州和俄勒冈西部出现。非海相的始新世地层覆盖了北美洲内部的西部的大部分地区,包括新墨西哥州西北部、科罗拉多州、怀俄明州、蒙大拿州、北达科他和南达科他州的西部以及加拿大的阿尔伯达省。其中包括瓦萨奇组(它造成了布莱斯峡谷国家公园和犹他州的“粉峭壁”的特殊风景)和由古湖泊沉积构成的绿河组,它是油页岩的来源。火山活动的证据可以在犹他州、华盛顿州西北部和其他地方见到。
始新世的气候是温暖、潮湿的,甚至在加拿大北部的一些地方还差不多是亚热带气候。无脊椎动物已发现的有有孔虫(特别是货币虫)、瓣鳃类、腹足类和棘皮动物的化石。另一些海生动物包括多骨鱼和鲨(其中有 24 米长的 Carchardon)以及 24 米长的叫作 Zeuglodont 的像鲸鱼一样的哺乳动物。始新世的陆生植物广泛分布并与诸如山毛榉、榆树、胡桃树之类的现代形态关系十分密切。鸟类处于全盛时期,例如 Diatryma(已在怀俄明州找到它的遗体)有两米高。哺乳动物变得形体较大,发育了更为特化的脚和牙齿以适应变化的环境。马(它在古新世之前出现)以类似狐狸的始马(Hyracothenum 也称 Eohippus)为代表,而蝙蝠、啮齿类、骆驼、犀牛、驴和始祖象都首次出现。更原始的哺乳动物有象狗的古蹄兽类、食肉类和尤因他兽
(uintatheres)—具有尖锐牙齿的动物、以及具有三对钝的骨质长牙的体形小的象。
始新世岩石中的经济资源包括石油(墨西哥湾沿岸和加利福尼亚州)、俄勒冈和华盛顿州西部的煤、科罗拉多州西部、犹他州和怀俄明州的油页岩以及墨西哥湾沿岸平原区的褐煤和铝土矿。
Eolian 风成(来源于希腊字 Alolus 风神) 与风有关或由风造成的自然现象。尘暴、沙暴、龙卷风和沙源都是由风的活动造成的。黄土沙子是风所搬运和沉积的物质的组成成份,因而都是风成的。风成波痕是风在沙丘和其他堆积物上形成的。风棱石和雅尔丹地形是风蚀作用形成的,风成沙岩是由风搬运,堆积的沙子经固结而成的。
Epeirogeny 造陆运动 形成穹隆和盆地的,规模巨大的地壳上隆和下陷。一般,地壳内产生的构造可以被区分为造陆的或造山的,但是它们彼此可以渐变。
在地壳区域断裂运动或褶皱运动的末期或临近末期发生的造陆运动与山脉地形的发育有关。假整合,也就是基本上平行的沉积岩层之间的不规则表面(由沉积物的沉积间断和相继的剥蚀作用引起),一般是由造陆运动形成的,而褶皱,逆掩断层和角度不整合是典型的造山运动。参见 Orogeny[造山运动]条。
Ephemeral Stream 间歇性河流 暴雨来临方才有水的河流。河道里一年绝大部分时间都是无水的,也可以把它看成冲沟(gully)或干涸河
(wash,arroyo、coulee 或 wadi)。甚至即使在有水时,也是往下越流越少, 河床里堆积了很多泥沙。因为这种河流从暴发洪水到完全干涸各种情况都有,所以流量变化特别大。多见于干旱和半干旱地区,但凡是同地下水位接近的地方,也会出现这种河流。
Epicenter 震中 在产生地震的地壳扰动源正上方的地表上一点。地震的源在地球内部,并称为震源。
要测定地震震中,需要世界上几个台站的资料,或者同一台站几台地震仪的资料,这些台站已对地震效应作了观测,包括地震波从震源到观测台所走过的时间。每个地震观测台都必须记录两类地震波的走时,即 P(纵)波和 S(横)波。由于这两个波在地壳内走的速度不同,一个就将比另一个先到达观测台。纵波的速度较快,它总是比横波先到。
P 波和 S 波之间的到时差随震源与观测台间距离的增加而增加。当地震震源和地震观测台相距 180°(经度)时,即当它们在地球的相对的面上时, 到时差达到最大值。
根据 P 波和 S 波的到时和震中和观测台间的角度差二者之间的关系,已制作成专门用表。使用由几个台站测得的震中距离(用角度表示,单位为度), 在地球仪上画出与每个台站和震中之间的角距相对应的弧。当画出三个或三个以上的这种弧时,它们将在一点相交,或者在球面上形成一个小三角形。这个交点或者三角形的中点便是震中的位置。
Epidote 绿帘石 绿帘石是一种钙铁铝的硅酸盐,在变质岩里是长石、辉石和角闪石蚀变的产物,在石灰岩的接触变质矿床中具有显著的特征。虽然,当它作为孤立的晶体出现时常常是黑色的,但是作为一种造岩矿物而言的绿帘石有一种特征的绿色,常常和绿泥石共生。绿泥石也是绿色的,许多岩石的绿颜色就是由于这两种矿物存在的结果,晶体常常有柱状的外貌,平行的长的方向有条纹。发育很好的晶体在许多地方都找到过,但是,最值得注意的是奥地利苏尔茨巴赫哈尔,以及阿拉斯加的威尔士王子岛。
绿帘石是包括斜黝帘石在内的一族矿物的主要组员,这些矿物都是在相似条件下形成的,有相似的结晶学特征和化学成份。它们是钙铝的硅酸盐, 但除上述元素以外,还含有代替铝的铁。绿帘石的物理性质和光学性质的变化是由于矿物中铁的含量变化的结果。参见 Mineral Properties[矿物性质] 条。
Epithermal Deposit 浅成热液矿床 在接近地表的中温中压条件下形成的热液脉矿。多半见于第三纪火山岩中。通常认为其成因与火山活动有关。所含矿物以金、银与汞为主。最常见的伴生脉石矿物为石英、方解石、霰石和萤石。
Epoch 世 是比纪短,比期长的地质时间单位,是地质纪的标准下一级单位,也是形成一个统的岩石的时间单位。世对于描述新生代的第三纪和第四纪的次级分划特别有用。
Epsomite 泻利盐 泻利盐是一个含水的硫酸镁矿物,这种自然界产生的化合物大家都称它为泻盐。这种矿物在矿山的掌子面上和空洞壁上以粉化物的形式出现,在湖相沉积矿床中很少见。泻利盐容易溶解于水,它有一种苦味。泻利盐能够从其他镁的矿物制取,制品常常作为工业目的和医药(主要是泻药)。Epsomite 一词是来自英格兰 Epsom 砂丘的矿泉。
Equatorial Bulge 赤道凸起 地球不是一个圆球,而是一个扁椭球, 在两极是略微扁平的,在赤道是凸起的。赤道凸起由地球自转形成的离心力产生。已用人造地球卫星精确测量了地球的大小。地球的赤道半径是 6378.16
公里,极半径是 6356.18 公里。体积与地球相等的圆球,其半径应为 6371
公里。因此赤道凸起反映了地球赤道半径和同体积的圆球的半径相差达 7.16 公里。
Equipotential Surface 等势面 某个已知物体可能具有的势能等值面。以晶球的等势面为例,在这个面上,重力的引力对面上所有的点都是相等的。等势面多用作天文观测和大地测量的参考面。
Era 代 地质时间的大单位。每个代都有个说明当时生物发展阶段的名称。例如,中生(居间的生物)代表示在复杂程度方面居于古生(古老生物) 代`类型和更为进化的新生(近代生物)代的类型之间。
另两个代,即太古代和元古代指古生代的寒武纪开始之前的所有时间, 关于寒武纪之前的这两个代的术语,由于对地球历史开始一章的划分难于普遍在全世界上建立起来,以致应用的极不统一。
在一个代的时间内形成的岩石称做界(era-them),代的结束总是典型地以地质记录明显而广泛分布的物理间断为标志。这些间断可以由造山时期及(或)大陆上升或挤压而造成。动、植物的大批改变大都和一个代末的物理改变相伴随。所以每个代的主要生物属种常常与后继者不一样。见插图“化石记录”和“生物谱系树”。
Erathem 界 用来描述一个代的地质时期中形成的岩石的时间地层单位。界包括了确定每个纪的所有系的岩石,它是已经划分出的最大的时间地层单位。
Erosion 侵蚀 地表任何部分受到的自然营方的磨损。物质必须是能够移动的、这样才能加以侵蚀。
最重要的侵蚀营力有:块体运动,波浪和滨岸流、冰川冰、地下水和流动水。最后一种是最重要的侵蚀营力。所有这些营力都是以重力为基础的。
侵蚀的标志无所不在,且多种多样。如海蚀崖的后退,农田上冲沟的发育, 大型峡谷的下切,是最明显的几种类型。河流携带下来的物质和河口的沉积, 都是河流沿河遭受侵蚀的证据。由别处大块陆地受到侵蚀所造成沉积岩的巨大厚度,更表明侵蚀规模之大,已达到使人很难想象的程度。
如果已知河流每年送入海洋的物质的重量和流域面积,就可推算出一个河流流域的侵蚀率。美国密西西比河的年平均侵蚀率约为每 6000 年 30 厘米。
科罗拉多河的侵蚀率比密西西比河的要快 3 倍。侵蚀
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内华达州立卡西德勒尔峡谷公园中,粘土、泥沙沉积物受雨水冲刷而被刻蚀成哥特式尖峰。
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亚利桑那州斯克莱顿平顶山上,风化和风蚀形成了这样的砂岩岩柱。对岩石进行分析后,人们已经知道,侵蚀活动是贯穿在整个地质时期的。
月球上也有侵蚀活动,但其速率比地球慢,侵蚀营力也不同。
Erosion,Differential 差异侵蚀 不同的露头和面积大的地区,侵蚀率都会有差异。原因是岩石的耐蚀性不同(差异耐蚀性),受到的侵袭也不同。以石块从崖上落入河中为例。下落石块没入水下的部分、受到的侵蚀会比露在水面上的部分大。摇摆石就是这样形成的。
年代久远的大理石墓碑是很能说明差异侵蚀的例子。随着时间的推移, 大理石墓碑因溶解、风化、雨淋和重力作用等原因,表面变得很粗糙。这些过程都是施加在石碑的迎面上的,而在耐蚀力强的部位,通常形成棱脊。
从鼓丘和侵蚀谷可以看到规模更大的差异侵蚀实例。在这些地方,沉积岩由于耐蚀程度不同,经历过侵蚀以后,耐蚀力强的形成鼓丘,耐蚀力差的变为谷地。鼓丘可有数十米高,延绵数十公里长。
Erratic 漂砾 由冰川或浮冰搬运的石块,与所在地方的基岩不同。漂砾常常指的是冰川搬运的石块。
漂砾
加利福尼亚国立约塞米蒂公园中的这些巨大的砾石是大约一万年前一个冰川留下来的。
Erythrite 钴华 钴华是一种次生矿物,是一种含水的砷酸钴。虽然, 钴华本身没有经济意义,但是,这种深红色至粉红色的矿物在地表出现,就意味着在地下可能找到其他的钴矿物以及伴生的自然银。参见 Mineral Properties[矿物性质]条。
Escarpment(或 Scarpt)长陡崖 处于下面的坡度和缓的地面和上面的高地面之间长而笔直的悬崖或陡坡。长陡崖不是由断层便是由侵蚀形成的。它出现在高原的边缘,并与鬃丘、单背斜崖和断块山有关。Scarpt 一词一般用来指由断块造成的悬崖;escarp-ment 一词更多地用于指由侵蚀造成的悬崖。参见断层[Fault]和断层悬崖[Fault Scarp]条。
Esker 蛇形丘 一种长而窄的岗岭,形状通常蜿蜒曲折,两侧陡立,顶部起伏和缓呈浑圆状。蛇形丘是冰川作用的产物。它的组成物质是由冰水搬运来的几乎没有层理的沙和砾石。它的长度可达 100 米至 150 公里以上,高
度从 2 米多到 50 米以上。蛇形丘常见于山谷之中,但有的也穿过山脊。蛇形丘的伸延方向与冰川移动方向大致一致。根据任何一个地区的基岩分布情况都可以表明蛇形丘中的圆石被搬运的距离达 20 公里以上。在北美和欧洲过去有冰川分布的地区,蛇形丘甚为普遍(在缅因州有一些规模很大的蛇形丘)。
陡崖
加利福尼亚州的内华达山,顶峰怀特尼峰高 4418 米,是巨大的岩块沿着
地壳的断层向上滑动形成的。图上显示的是山峰东坡的长陡崖,长达 640 公里以上,几乎是垂直的,西坡比较徐缓。
蛇形丘
加拿大西北部地区,跨越威廉王岛蜿蜒及英里的蛇形丘。这个由沙和砾石组成的岗岭是一个冰川内的暗河沉积下来的。
蛇形丘主要有三种:(1)形成于静止的不运动的冰体之中的蛇形丘。冰川融水流携带的沙和砾石充填于冰中的暗河道,在冰川退却以后,冰中暗河道里的充填物质就变成蛇形丘。人们认为,在这种情况下,冰必须是静止的, 否则,冰中的暗河道维持的时间就不会很长。(2)形成于冰面之上的蛇形丘。冰面水道被沙砾充填,冰川消融退却后,沙砾落到地面上,形成蛇形丘。用这种形成蛇形丘的方式来解释有些蛇形丘能翻山越谷,可能是再恰当不过了。(3)由末端伸入湖泊或海洋中的冰川形成的蛇形丘。这是由携带沙和砾石在冰内暗河中流动的冰川融水流在注入湖泊或海洋的暗河口附近由于流速的减缓,沙和砾石就沉淀下来,在冰川消融退缩以后,就形成蛇形丘。
Estuary 河口湾 一种沉陷的河谷,淡水和海水在其外侧互相混和。凡深切河口,因陆地下沉或海面上升而没入水下,就会产生这种河口湾。分布着许多下沉河口的海岸,称为里亚式海岸(ria coast)。两壁陡立,底部深邃的冰蚀河口湾,另名峡湾。在河口湾中,潮汐效应非常明显。这不仅因为咸水会从大海溯河而上,上游的淡河水逐渐混和,而且因为退潮时还会进行冲蚀活动。河口湾是微咸水贝壳类动物的栖息之所,而这些动物又是海味的重要来源。目前大家对此最为关心,因为河流污染正严重威胁着这些贝壳类动物的生存。
Etch Figure 蚀像 蚀像是晶面上的溶蚀坑,这些溶蚀坑的形态随溶剂不同和晶体不同而变化。而在一个晶体上也随晶面不同而异。一个晶体同一单形上不同晶面上溶剂的溶蚀作用是一样的,但是不同单形的晶面上,蚀像是不同的,因此,晶体的对称由蚀像揭示出来。
Euhedral 自形晶的 在结晶学上,自形晶这个术语应用于被自身晶面包围的矿物。相反,它形晶的,是指没有晶面的矿物碎块。
Euphotic Zone(或 Photic Zone)光合作用 带有充足的阳光射入使得光合作用能够进行的海洋表层。这一层通常深达 60—70 米,但是在低纬度要比在中纬度深得多,因为在低纬度的海水中,悬浮物质较少。在大陆架海域,光合作用带最浅,因为在这里的海水中悬浮物质最多。
Eurypterid 板足(阔翅)鲎 一种已绝灭的水生节肢动物,以成对的阔翅状附肢为特征,附肢是用于游泳的。板足鲎很象现代的蝎子,某些种类明显拥有带刺的毒腺。在纽约州志留系中发现的一种异鲎,长至少有 2.7 米, 是所知节肢动物中最大的一种。板足鲎化石从早奥陶纪直到二迭纪均有发现,尤其是在某些志留纪和泥盆纪建造中非常普遍。
板足鲎
这种最大的古生代节肢动物,与马蹄蟹有密切关系。它用背在海水中游泳。
Eustatic Change of Sea Level 全球性海面变化 全球性海面的一致的同时的变化是由下列原因造成的;(1)全球冰川总体积的变化,(2)
河流、湖泊和地下水的总量的变化,(3)沉积物在大洋盆地中的沉积,(4) 海洋温度的降低或增高,(5)岩浆水(来自岩浆的水)向大洋中的补充,(6)由于海底的抬升或下降导致大洋底的面积和深度发生变化。全球性海面变化只有在地质上稳定的地区才能被识别出来以及予以测量。由冰川总体积的变化而导致的全球性海面变化被称为冰川引起的海面升降( Glacioeusta- tism)。由于地壳运动造成大洋盆地体积的变化进而导致海面变化被称为地壳运动引起的海面升降(Diastrophic eustatism)。
Euxinic Environment 循环不良的水体 水的循环受到限制、但也有适当径流从邻近的陆地流来的海水或淡水环境。水的循环之所以受到限制, 可能是由于地形的阻挡,如海底山脊、排水口狭窄以及其它不规则地形造成的。这种环境导致有机物的积累和生命的缺乏。黑海的一部分以及大多数峡湾就是循环不良的水体。
Evaporation 蒸发 从液体或固体状态转变为气态的变化过程。在气象学上,从冰直接变为蒸汽这一变化过程通常称为升华。根据气体动力学理论,当液体自由表面处的分子获得了方向向上的高于平均值的速度时,就会逃入空气中成为蒸汽状态,这时就出现了蒸发作用。蒸发过程中的能量总是从周围环境中吸收取得的;所转换的热量被称为汽化潜热。在 0℃,水的汽化潜热即每蒸发 1 克水所需热量为 597 卡。在 0℃的情况下,如果由水蒸汽
凝结出 1 克水来,也会有同样多的热量释放出来。由于水是从地球表面蒸发的,并在几公里上空温度较低的大气层中凝结的,因此,蒸发作用就把热量传送到大气层中。蒸发——包括冰转化为蒸汽——和蒸腾,是水进入大气层中的唯一方式,而水进入大气层中是水循环的一个环节。
当空气达到饱和、也就是说相对湿度为 100%时,水向大气层中的净蒸发就中止了。当有干燥的空气经过湿润的表面之上吹过时,蒸发作用进行的最迅速。如果水温比上面空气的温度高,蒸发作用也是很快的。因为水温如果高于气温,就会使大气层的最底层变得不稳定,导致空气进行对流和扰动, 结果水蒸汽就被向上输送,干燥的空气就被向下输送。这一输送的结果,就使得蒸发作用能继续进行下去。由于风速越大,越有利于空气的扰动,所以, 风是影响蒸发作用的另一个因素。
地球的气候常常用湿润指数来表示,湿润指数反映了获得的水分(降水) 和丧失的水分(蒸发)二者之间的差异。影响蒸发的最基本因素有:所能获得的能量的多少,也就是温度的高低;所能获得的水量的多少;风速;以及大气边界层空气的相对湿度。蒸发作用强烈地依赖于地面温度,也就是说取决于纬度。在赤道辐合带两侧的大洋之中的宽广的贸易风带,上述四个因素对于蒸发都是最有利的。
大气中的降水主要是与赤道辐合带和极地锋面气旋带的湿润空气向上运动有关,因此,降水也表现出与纬度有关。按纬度带进行平均得出的降水和蒸发之间的差异,大致反映了地球上气候的干湿程度。一般来说,副热带地区干燥气候的面积最大,这里从太阳得到的热量非常多,而这里的大气层的状况又是以空气下沉运动和反气旋为主,因此这里的降水很少。
Evaporite 蒸发岩 蒸发岩是一种化学沉积岩,它是由于水溶液中,溶剂蒸发,矿物从中沉淀出来而形成的。石膏,岩盐和硬石膏是典型的蒸发岩, 它们沉积在古代封闭海湾底部。当今,在变干的盐湖中仍有蒸发岩形成。例如,在犹他州的大盐湖中,在印度西北部库奇丛林沼泽地有一个孤立的海水
体中。在美国的得克萨斯州,新墨西哥州,犹他州,密执安州,在印度,在德国都有厚层的蒸发岩矿床。在海湾国家的盐丘也是由于蒸发岩形成的。
Evorsion 涡流侵蚀水在压力作用下(如在急流、瀑布和地下冰川中) 同时又受偏向力作用对基岩进行的侵蚀。有些壶穴可能是涡流侵蚀造成的。参见 Corrasion[磨蚀]条。