【天文台科普】二氧化碳來回大氣又折返地幔 地震與氣候有關?

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(原文取自天文台網頁,大小標題、引言及內文,經過香港01編輯修訂)

地震和氣候之間有關連嗎? 

地球的氣候與地震,二氧化碳和海洋有關。

循環由火山釋放二氧化碳,進入大氣開始。我們知道,二氧化碳是主要的溫室氣體,保持地球溫暖(若不這樣,地球的溫度將從平均約攝氏15度下降到驚人的零下18度!)。熱力助長海水蒸發,產生雲和雨。雨水由於含有溶解的二氧化碳畧帶酸性。雨水的酸度腐蝕地球表面岩石,溶解了的礦物質從而流進江河和海洋。礦物質一般含有碳,而這些碳可能曾經是源遠流長的遠古生物。一旦流進海裏,礦物質最終在海底成為沈澱物,繼而成為岩石。地表板塊結構的緩慢移動,使這些岩石潛沒逐漸進入地球的地幔。在那裏,地球內部巨大的熱力令二氧化碳釋放出來,經火山活動返回大氣,完成整個循環。另一方面,月亮透過地心引力,扮演減輕地球轉軸搖晃的角色。因為甚小的搖晃也會引起地球轉軸大幅度傾斜,帶來冰河時期。  

在過去40億年中,上述兩個因素令地球的氣候維持相當穩定,使生物欣欣向榮(之後,出現恐龍,再很長時間之後出現人類)。

自從200多年前的工業時代開始,耗用礦物燃料增加,特別是在過去30年中,令大氣中的二氧化碳顯著增加,啟動了我們現正面對的全球變暖,擾亂了正常的循環。科學家估計大氣二氧化碳以及已轉變的氣候會熒繞很多很多年,人類在地球上消失後,仍會維持一段長時間。

循環由火山釋放二氧化碳,進入大氣開始。(香港天文台提供)

板塊構造學是什麼? 

20世紀60年代初,一個遍及全球的地震監測網建成,我們關於地震的知識突飛猛進。一場地震發生時,它向四面八方發送出振動(或震波)。由於地震波到達各地震監測站的時間不同,利用時間的差異,我們便能夠將地震震中定位。

由是,出現了一張類似下面圖2的地震區域圖。圖中可見地震位置或多或少標誌了巨大板塊的邊沿。因此我們知道地球的地殼由十多個地殼板塊組成。一些板塊幾乎停滯不動,另一些板塊每年可能移動幾厘米。板塊與板塊之間互相磨擦,擠壓,或者在彼此的下面或上面移動,產生了地球上大多數的地震。

圖2:國際地震中心﹙ISC﹚編製的世界地震區域圖 1964-2008﹙取自Dmitry Storchak, István Bondár, James Harris & Oriol Gaspa 的“International Seismological Centre (ISC): Current Status & Plans”﹚(香港天文台提供)

什麼是地殼潛沒? 

地殼潛沒是指兩個地殼板塊磨擦,擠壓,並且在彼此的下面或上面移動。測量到的移動速度一般為每年幾厘米,結果是聚積了大量能量。當極限超越時,板塊破裂,巨大能量溢出。圖3顯示海底地震的機制,並且解釋海嘯如何發生。海洋板塊密度比大陸板塊大。因此,海洋板塊通常在大陸板塊下面滑動。

圖3:海洋板塊密度比大陸板塊大。因此,海洋板塊通常在大陸板塊下面滑動。(天文台)

地震與當地火山活動有關連嗎? 

如上所述,地殼潛沒有時造成火山弧。環太平洋地區以活火山和地震為特色,是一個例子。有火山弧的地方包括日本,菲律賓,阿留申群島和美國的西海岸。潛沒機制(參閱圖3)幫助解釋為什麼火山與地震位置之間經常有一段距離。 

須注意,地震不是經常與當地火山有關連。世界上很多地方出現的地震是與火山無關的。換句話說,地殼潛沒不一定產生火山。 

參考:New Scientist, Sep 2008, p.34.

原文:地震與氣候有什麼關係?

作者:香港天文台李本瀅



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