- 第3節(jié) 第三節(jié)
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21世紀(jì)新知
大地震：在未來50年中，舊金山或洛杉磯遭遇一次極具破壞性大地震的可能性非常之高。
在手機(jī)信號的幫助下，德國科學(xué)家發(fā)明了一種海嘯早期預(yù)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以提前通知海嘯行進(jìn)區(qū)域的居民海嘯即將來臨。
被破壞后形成的。氧離子在逸出到地表的過程中會(huì)和巖石中的氧元素結(jié)合，并釋放出紅外熱。衛(wèi)星輔助的早期預(yù)警系統(tǒng)可以監(jiān)測到這種紅外線，并發(fā)出地震警報(bào)。
印度洋上的海嘯早期預(yù)警系統(tǒng)由地震記錄儀、 GPS浮標(biāo)、海平面計(jì)量表以及海岸觀測站組成，GPS浮標(biāo)能夠測量海上波浪的高度。
低平海岸上海嘯潮汐波的最高紀(jì)錄是85米。
■ 一個(gè)由計(jì)算機(jī)控制的太平洋海嘯早期預(yù)警系統(tǒng)，設(shè)在馬來西亞。
海嘯——港口中的巨浪
大多數(shù)海嘯是由海底地震引發(fā)的。海震導(dǎo)致洋底的垂直移動(dòng)，進(jìn)而使上層水體發(fā)生位移。波浪在圓形區(qū)域的公海上形成。在風(fēng)暴形成的波浪中，只有上層海水被抬升，而海嘯導(dǎo)致的波浪是海水被整體抬升。由于海水變淺和速度降低，波浪在抵達(dá)沿海區(qū)域時(shí)會(huì)變得更高。不僅波峰會(huì)引發(fā)大規(guī)模破壞，甚至波谷也會(huì)形成浩劫，波谷的吸力通常會(huì)將其行進(jìn)路線上所有物體吸入大海中。
■ 2004年，巨大的海嘯襲擊了東南亞的諸多海濱地區(qū)。這次海嘯是由印度洋上一次里氏9.3級的海底地震引起的。
地球上的原料
關(guān)鍵知識點(diǎn)
儲(chǔ)量是指利用當(dāng)下技術(shù)可開采的原料總量。
資源是指可利用但仍未開發(fā)或使用的原料總量。
在全世界的能源總需求中，約35%由原油提供，23%由天然氣提供，25%由煙煤提供，6%由核能提供。
化石原料
化石原料 |天然礦物 |水——一種寶貴的物質(zhì) |地球上最珍貴的資源
地球上的原料
未加工或原始材料是地球人類生活的重要基礎(chǔ)。這些材料存在于地表、地殼和海洋中，類似木頭和谷物這一類的自然資源是可再生的，而原料則是有限的。由于人類對原料的依賴和快速消耗，可以預(yù)見，地球上的石油資源終將會(huì)枯竭。此外，由于污染加劇，必需的食品和干凈的飲用水最后也將出現(xiàn)短缺（第79頁）。
由于原料對于經(jīng)濟(jì)的重要性，它們通常是政治沖突的導(dǎo)火索。
原油、天然氣和煤都屬于化石材料，它們主要被用來當(dāng)作燃料和生產(chǎn)塑料制品。
有機(jī)物質(zhì)被密封和埋藏了數(shù)百萬年之后即形成了化石原料，它們是世界上最重要的能量來源，但目前人類正在以驚人的速度消耗化石原料，因此
環(huán)境破壞
失事油輪泄漏的成團(tuán)焦油污染了歐洲的海岸地區(qū)；鉛開采的有毒殘留物毒害了非洲的土地；重金屬開采導(dǎo)致西伯利亞的空氣中含有大量的二氧化硫。化石和礦物原料的開采使環(huán)境不斷被破壞。人類雖不是導(dǎo)致環(huán)境破壞的唯一罪魁禍?zhǔn)�，但我們有能力對環(huán)境施加巨大影響。《21世紀(jì)議程》是一項(xiàng)面向21世紀(jì)的國際環(huán)境公約，制定類似的綱領(lǐng)性措施已經(jīng)變得越來越重要了。
■ 上圖：有毒環(huán)境中的原油污染。
尋找新的能源替代品已經(jīng)迫在眉睫了。存在于海床和南極永凍帶的甲烷水合物是最有希望的能源替代物（第77頁）之一。
原油和天然氣
傳統(tǒng)的原油堪稱是當(dāng)今社會(huì)不可或缺的“黑金”。在鉆塔和海上鉆探平臺(tái)的協(xié)助下，原油的開采不僅便利，而且廉
價(jià)。油頁巖或油砂也可以用來提煉石油，但所需成本更高，并導(dǎo)致相當(dāng)嚴(yán)重的環(huán)境污染，加拿大和委內(nèi)瑞拉的油砂儲(chǔ)量雖然很豐富，但目前并沒有體現(xiàn)出很大的戰(zhàn)略意義，其原因即在于此。
世界上四分之一的能源消耗來自于天然氣，天然氣通常位于油田的附近。從中東跨越里海再到西伯利亞，這一片區(qū)域的化石燃料儲(chǔ)量占據(jù)全世界總儲(chǔ)量的三分之二。
煤炭
3億年前覆蓋大部分地表的原始沼澤森林是形成煤炭的原材料。死亡的植物被沙子和泥漿所覆蓋；細(xì)菌和化學(xué)過程導(dǎo)致了石化作用。上百萬年之后，沉積層的不斷變厚導(dǎo)致石化植物的壓力和溫度上升，植物細(xì)胞水分和氣體被擠干，再經(jīng)過碳化過程即形成了煤炭。
■ 中國南海上的一處鉆井平臺(tái)。
煙煤是由褐煤形成的，褐煤沉積層的歷史約為1500萬年。
原油和天然氣的起源
原油和天然氣是由沉積在海床上的微生物形成的。沉積層將這些微生物的遺體密封起來，再由細(xì)菌將其轉(zhuǎn)化為更簡單的碳化合物。沉積層產(chǎn)生的高壓和高溫使這些碳化合物變成了液體（原油）和氣體（天然氣）形式的碳?xì)浠衔�。高壓將碳�(xì)浠衔飶膸r石包圍圈中擠壓出來，由于密度較低，這些化合物被抬升到地表附近。在不透明的覆蓋層下，原油和天然氣累積在儲(chǔ)集巖的微孔中。
井塔
天然氣石油儲(chǔ)集巖石油
滲水巖
母巖
一處不具滲透性的巖層（不透水層）富集了原油
較重的原油存在于天然氣的下方
抬升的碳?xì)浠衔?
另請參閱：物理學(xué)與技術(shù)章，化石燃料，第172頁。｜ 生物學(xué)章，煤的生產(chǎn)，第96頁。
天然礦物
天然礦物是當(dāng)今世界不可或缺的材料之一：制造電腦需要金屬，生產(chǎn)玻璃和水泥需要沙子，而鹽則是一種必不可少的
食物調(diào)味品。
無論是隱藏在大山之中，還是深埋于海面以下，人類總是孜孜不倦地不斷發(fā)掘和開采著地球上的礦物寶藏。
金屬
自然界中的大多數(shù)金屬是以礦物或礦物礫巖（第62頁）的形式存在的。當(dāng)?shù)V物含量達(dá)到了開采價(jià)值，這些巖石即被
■ 約公元前4 000年，以色列狄姆納的高山居民挖出了第一塊銅礦。
稱為礦石。在那些地殼經(jīng)歷過構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，或從地球內(nèi)部涌出的巖漿形成了新地殼的區(qū)域，通常會(huì)發(fā)現(xiàn)有礦石的存在，因?yàn)榻饘贂?huì)在這些運(yùn)動(dòng)過程中形成結(jié)晶體（第62頁）。比如，安第斯山脈中的銅、鉛、錫和鋅的礦含量就很豐富。但洋中脊和海底山脈也會(huì)包含鎳礦和鉑礦。
海床上的巨型錳結(jié)核區(qū)也是巨大礦床的所在地。結(jié)核區(qū)除了錳外，還含有銅、鎳和鈷，它可能是由于儲(chǔ)存的金屬元素流到分散的海床上而形成的。
金經(jīng)常會(huì)被風(fēng)力和水力從其所在的母巖中帶出來，隨后被累積在河流或沙地沉積物中。1972年，世界上最大的金塊——霍爾特曼標(biāo)本在澳大利亞被發(fā)現(xiàn)，它重達(dá)214千克。
鹽
我們食用的食鹽通常是從海水或干涸的鹽河中獲得的。玻利維亞安第斯高原上的烏尤尼鹽沼是世界上最大的鹽場，其面積足足有1.2萬平方公里。但大多數(shù)此種“白金”來自地下沉積層，通過管子被壓到地下的淡水溶解了鹽層，鹽水泵到地面上之后再被蒸干，剩下的沉積物即為食鹽。磷酸鉀和磷酸鈉在工業(yè)上被當(dāng)作防腐劑。此外，磷酸鉀鹽還被當(dāng)成農(nóng)業(yè)上的肥料。
巨大鹽類沉積這一類的礦床可以為科學(xué)家們提供地球形成歷史的相關(guān)信息。它們不僅顯示了海水的增濕作用，而且還表明陸地淺海與公海一直處于分離狀態(tài)。由于太陽的強(qiáng)烈輻射，隔離區(qū)的海水被蒸發(fā)殆盡，只留下了鹽沉積。食鹽、鉀鹽和精鹽也可以
■ 上圖：第一塊鉆石出現(xiàn)于公元前4世紀(jì)的印度。
■ 左圖：人類從地底取
鹽已經(jīng)有3000多年的歷史。
地球上的原料
處于冷凍狀態(tài)的甲烷儲(chǔ)量可能是目前的石油、天然氣和煤總儲(chǔ)量的兩倍。
但科學(xué)家們還沒有辦法對其實(shí)施工業(yè)開發(fā)。
■ 甲烷分子被儲(chǔ)存在水分子形成的空穴中。
甲烷水合物——未來能源？
“可燃冰”儲(chǔ)存于300—4000米深的海底。在這一深度，處于巨大壓力下的海水在0攝氏度凍結(jié)。細(xì)菌分解死亡微生物所產(chǎn)生的甲烷被存儲(chǔ)于冰晶中。
從海底開采甲烷水合物非常危險(xiǎn)，因?yàn)榧淄樗衔锵喈?dāng)于海底大陸坡沉積物的穩(wěn)定器。穩(wěn)定器遭到破壞會(huì)導(dǎo)致海底發(fā)生巨大的滑坡，再結(jié)合一些其他危險(xiǎn)因素就有可能引發(fā)海嘯。同時(shí)還會(huì)導(dǎo)致大量甲烷氣體不受控制地釋放出來，甲烷是一種溫室氣體，是導(dǎo)致大氣層變暖的元兇之一，大量甲烷的釋放最終會(huì)使海洋溫度升高。但位于持久凍原上的甲烷冰礦還是可以進(jìn)行開采的，例如阿拉斯加的甲烷冰礦就處于地下500米的深處，幾年時(shí)間出產(chǎn)了大量的甲烷。
北美洲歐洲
亞洲
非洲
南美洲澳大利亞
已獲取可可能存在
燃冰樣品 可燃冰
陸地冰原 可能存在甲烷已知或推測存水合物的陸地在甲烷水合物■ 持久凍原和海洋中永凍帶區(qū)域 海底永凍帶的甲烷冰分布圖。
從地下深處的鹽礦中獲取。
鉆石
鉆石是在地下深處的上地
幔中形成的，形成時(shí)的溫度高達(dá)1500攝氏度，壓力高達(dá)40000巴。這種令人垂
涎的珍貴礦物，一般存在
于巖齡為30億年的金伯利
巖中。鉆石一般是在隧道深權(quán)威知識點(diǎn)
原料出口國
處開采的，但其沖積礦更容易鋁俄羅斯出產(chǎn)鉆石，而且品質(zhì)較高。鉛中國世界上大約80%的鉆石都鉆石博茨瓦納
鐵巴西用于工業(yè)生產(chǎn)，它們被用在天然氣俄羅斯原油沙特阿拉伯
鉆頭上當(dāng)作研磨介質(zhì)，或用金南非于半導(dǎo)體工業(yè)。剩下的20%被銅智利當(dāng)作寶石和珍貴藏品進(jìn)行收鎳俄羅斯
煙煤澳大利亞藏。世界上最大的鉆石礦床鈾加拿大
位于非洲。
另請參閱：化學(xué)章，受孕和營養(yǎng)，第136頁。
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