楠木軒

板塊運動如何影響人類的生活?

由 万俟傲白 釋出於 科技

我們的星球被移動的板塊所覆蓋,這些板塊被稱為構造板塊,主要有:太平洋板塊、亞歐板塊、非洲板塊、美洲板塊(南、北美洲)、印度洋(包括澳洲)和南極洲板塊。板塊並不是固定的,一直處於漂浮移動中。

隨著時間的推移,相互連線的大陸板塊會相互運動,這一過程被稱為大陸漂移,從而形成山脈、火山和不斷變化的大陸地貌。

縱觀數億年的地球歷史,土地的移動對生物的壽命和物種的生存沒有明顯的影響。

然而,人類是特殊的種群,存在了很多未知性,我們在地球上建立屬於自己的“家園”,房子、橋樑、城市......

由此也讓人非常疑惑:大陸漂移對橋樑、海岸線、山脈上的建築設施有什麼影響?

大陸漂移

大陸漂移,是在地質時期,大陸在地球表面上的運動,在地球歷史的數十億年裡,大陸已經完成了一系列的運動!

在地球歷史上的不同時期,曾有多個超級大陸,所有的大陸塊都被撞在一起,隨後它們又被拉開,形成海洋、新的海岸線和新的大陸。

地球上最後一個超級大陸,盤古大陸,大約在1.75億年前解體,在此之前,我們現在所知的大陸都是相連的。植物和動物能夠自由地在我們現在所知道的歐洲、非洲、南美和北美之間穿梭!

大陸漂移是板塊構造的一種形式,是地殼構造板塊的普遍運動方式。

當板塊沿著板塊邊界移動時,受地殼下岩漿對流的驅動,會發生許多不同型別的相互作用。這些板塊可以俯衝到彼此下方,相互碰撞並向上彎曲形成山脈,在轉換邊界相互摩擦,或者在發散邊界分裂。

大陸漂移對人類建築設施的影響而言,最重要的邊界是轉換邊界。

轉換邊界的相互作用導致了一系列的自然災害。

地震

如上所述,轉換邊界是兩個構造板塊相互碰撞,以緩慢速度摩擦而過的邊界。

轉換邊界最著名的例子是位於北美的西海岸。這是北美板塊和太平洋板塊交匯的地方。這兩個板塊的主要接觸點是長達650英里的聖安德烈亞斯斷層(San Andreas Fault),聖安德烈亞斯斷層穿過加利福尼亞州的一些主要人口中心。

當太平洋板塊以每年兩英寸的速度緩慢向北移動時,就會產生大量的摩擦。

當板塊有平滑的蠕動運動時,就會產生短時間的能量爆發,從而引起能量分散的小波紋,這就是我們所知的地震。

在加州,小地震很常見,幾乎每週都會發生一次,這並不一定是件壞事,因為這就像一個小小的壓力釋放閥。

相反,當板塊的邊緣互相“咬合”時,壓力就會積聚起來,有時會持續數百年,直到最終克服摩擦,最後在一場能夠夷平整座城市的強烈地震中釋放出來。

僅在美國,每年的地震損失估計就至少有40億美元,世界上還有許多其他地震多發國家。環太平洋地震帶、阿爾卑斯帶和大西洋中脊構成了地球上板塊邊界最多的三個區域。

環太平洋地震帶基本上環繞整個太平洋,每年經歷的地震約佔地球上所有地震的81%。

火山

火山也是與板塊構造直接相關的毀滅性自然災害,60%的火山發生在斷裂帶和板塊邊界。

火山爆發是非常猛烈和破壞性的事件,它能將城市和整個地區掩埋在火山灰中。

事實上,北美黃石國家公園下面有一座超級火山,如果噴發,可能會覆蓋數千英里的火山灰,使這些地區幾十年甚至更長時間都無法居住。

1980年,位於火環上的聖海倫斯火山以驚人的方式爆發,被認為是美國曆史上最災難性的火山爆發。地震造成50多人死亡,火山灰進入11個不同的州,造成50英里外的泥石流,並造成30多億美元的現鈔損失。火山灰會塌陷屋頂,破壞通風系統,並使空氣中充滿毒素,而熔岩流、泥石流和其他伴隨而來的力量會對該地區造成絕對的破壞。

大陸漂移與工程策略

並不是大陸漂移的所有影響都像火山和地震那樣劇烈。事實上,大陸漂移發生在如此緩慢的地質時間刻度上,數百萬年才能移動幾英里,這個速度慢到被人們忽略,以至於大多數人從未考慮過它可能對生活或社群造成影響,尤其是生活在不容易發生地震的地區。

但是對於建築工程師來說,在設計建築設施的時候,必須考慮大陸漂移的影響。

例如,如果正在建造一座橋,打算使用50-100年,那就需要考慮橋兩邊的土地是否在移動。如果它在緩慢上升,或者俯衝,又或者是移動,那麼必須考慮橋樑適應移動的能力。

事實上,運用各種新式材料和好的工程概念,建築是可以承受大陸漂移帶來的影響。

加強地基吸收衝擊波和基礎隔震結構是對抗地震活動的兩種方法。

實施這些結構和材料的成本是巨大的,但如果不這樣做,財產損失和生命損失的風險就更大。

特別是在規劃水電壩、公路、立交橋、下水道系統和運輸系統大等型專案時,必須優先預測潛在板塊的活動,工程師們一般選擇斷層線和板塊邊界很少的地方。

總結

如果科學家的預測是正確的,那麼在2.5億年之後,我們將在地球上擁有一個新的超級大陸,而我們將無法辨認這個星球的地貌。

如果我們回到2.5千萬年前,我們的星球也不會像現在這樣!

顯然,地球是一個動態的、不斷變化的地方,但這些變化發生在一個我們的大腦難以理解的時間尺度上。

目前,我們從板塊構造中感受到的最大的破壞性威脅來自地震和火山,但對地球上絕大多數人,以及人類所創造的大多數建築設施來說,大陸漂移的移動幾乎不會構成威脅,甚至沒有威脅。