為什麼要以海平面為測量起點?日本為什麼有那麼多的火山?

2020-12-06 津津家鄉的魚塘

珠穆朗瑪峰是世界上最高的山峰,高達8844.43米。這是不是說它從山腳到山頂的垂直高度有884.43米呢?答案是否定的,這個高度是從海平面算起的。那麼為什麼選擇海平面作為高度測量標準呢?任何事物的比較都需要一個標準。如果在大陸上任取一點,各地的山高都以這點為測量標準的話,那麼,在測點還沒有都連起來的時候就不易測量,同時,這個點的高度和位置也可能由於風吹雨淋或地殼變動而有所變化。

因此,人們想到採用海平面作為測量的起點。海平面雖然也會有變化,但年平均海平面的位置卻大致不變,面且全國甚至全世界的海平面高度都相差無幾,海洋還包圍著所有大陸和島嶼,所以採用海平面作為潤量標準是最方便的方法。為測量方便,各國都把海平面的位置固定下來稱為零點,我國現在的零點是青島的黃海平均海平面,岸上有所標記。根據以零點為標準的測量成果,就可以相當準確地繪製某國、某大陸和全世界的地形圖。

溶洞的形成

桂林七星巖和蘆笛巖聞名中外,浙江桐廬的新景點瑤林仙境,以及各地的石灰巖溶洞都各具特色。這些地方石筍林立,鍾乳多姿,宛如神話世界。這絢麗多姿的奇景,都是大自然化學變化的傑作,而它們是怎樣形成的呢?地下水中多含有二氧化碳,它們經過地層時,會緩慢地溶解石灰石,生成碳酸氫鈣,隨著地下水的不斷流失,最後形成一個大的溶洞。與此同時,這種水像雕刻家那樣,把巖洞溶蝕成隨處可見的奇峰異石。

日本多火山的原因

太平洋的面積佔去了地球表面的1/3,其底部有許多深達8000米以上的凹地和海溝,最深的達11034米。這些凹地和海溝的殼很薄,多數不到10千米,而周圍大陸的地殼平均厚度是35千米左右。這樣的地殼結構使得太平洋成為火山的集中地帶。

日本恰好位於太平洋的邊緣,它和阿留申群島、千島群島、菲律賓群島以及美洲的西海岸組成了著名的太平洋「火山環」。這一地區分布有200多座活火山,是地球上火山活動最多、最強烈的地區。實際上,這些火山常常是海底山脈露出水面的部分,火山腳下還有很多深的海溝。這一地區地殼厚薄變化懸殊,同時還伴有巨大的斷裂。所以,巖漿易沿著斷裂帶向上溢流,形成多次的大山噴發。

有好幾種方法可用來估測火山爆發的年代。在人們對古人定居地的遺址進行考古發掘的過程中,如果該遺址的歷史年代已知,那麼根據遺址上火山灰覆蓋的程度便可推斷出古代火山爆發的年代。如果是在靠近地球南北兩極的地區發生史前的火山爆發,那麼會有部分的火山灰隨著兩極的冰雪而凝結,在冰層中形成一層火山灰層。之後,只要對這些冰層內的溶解氧進行氧同位素測定,就能得出冰層凝結的年代,史前火山爆發的年代也就能因此而知曉了。

當然,最常用的測量方法還是對火山爆發地點附近被燒焦的樹木和植被進行的碳14測年法。碳一14測年法是依靠測定碳14(一種碳的同位素)的放射性衰減率進行斷代測年。使用該方法可以對從距今200年前到距今4萬年前這段時間內火山爆發的年代進行測定。生物在活著的時候要呼吸二氧化碳,因而會不斷地從大氣中吸取碳,但當生物死亡之後,這種碳的交換就停止了。在應用碳14測年法時,人們假設大氣中二氧化碳的含量保持不變,且放射性碳一14以恆定的比率衰減,即半衰期大約為5700年左右。

樹木在火山爆發中被燒焦,所形成的木炭幾乎是由純碳構成的,所以用碳一14測年法來追蹤其中極其微量的碳-14含量可說是再理想不過的了。這時候數樹木年輪的方法並不能奏效,因為你很難在噴發區域附近找到一棵沒有被燒焦的活樹,而距噴發點更遠處堆積的火山灰和樹木很可能早就被時間的洪流衝刷殆盡了。

通常,用碳一14測年法測定出來的結果誤差範圍在100年左右,當然有時候也可以非常精確地推斷出確切的年代。比如,人們斷定亞利桑那州的日落火山就曾經在公元1066年噴發過。通過碳14測年法,科學家們測定火山大致的噴發年份為公元1065年左右,後來在印第安人中口頭流傳的歷史幫助人們最終將火山爆發的年份鎖定在了公元1066年。此外,在一些陶器上同時出現的日食和火山爆發的圖案也讓人們進一步確認了這個年份的準確性。

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