我们生活的地球表面有很多高低起伏的地表形态,我们称为“地形”,地球表面的地形一直处在不停的动态变化之中,我们现在看到的地形形态,只不过是地球46亿年以来漫长的地质演化史中的一个瞬间和片段。当然,由于我们人的一生非常短暂,我们很难在一辈子当中,看出地形的改变,但是母庸质疑,地球表面是处在不停变化之中的,塑造地球表面形态的力量主要包括内力作用和外力作用。
犹他州的奇特“锯状山脊”
内力作用的能量来自于地球内部,主要表现为地壳运动、岩浆活动、地震等;外力作用的能量来自于地球外部的太阳能,主要表现为风化、侵蚀、搬运、沉积和固结成岩等作用。任何一处我们所见到的地表形态,都是由内外力共同塑造的,我们根据所见到的地形形态情况,可以推测其形成的过程和经历的内外力作用。当然一般来说在气候相对干旱的地区,由于地表缺少植被覆盖,更容易能够看到地表形态的完整呈现。最近,美国宇航局公布了一张卫星照片,拍摄的地点是位于美国西部的犹他州。
照片拍摄的地点(图中红点处)
从照片上我们可以看到,这一地区植被覆盖率很低,地表多为荒漠自然带,美国的犹他州位于美国的西部地区,落基山脉和科罗拉多高原是主要的地形单元。由于犹他州以西的海岸山脉阻挡了太平洋的水汽进入,而往东距离大西洋的距离又十分遥远,使得犹他州成为了美国最为干旱的州之一。犹他州气候类型属于温带大陆性气候,年平均降水量不到300毫米,属于半干旱和干旱地区,地表自然带以温带荒漠为主,植被稀疏。正是由于缺少植被覆盖,我们才能清晰的看到照片中奇特的“锯状山脊”。
锯状山脊
我们看到照片中有一条总体上呈现南北走向的巨大悬崖,这座悬崖的总长度超过130千米,悬崖的阴影也清晰可见。我们根据悬崖阴影的朝向为西北方向,推测当时太阳的方位应该位于东南方位,这张照片的拍摄时间应该是某日的上午。这个巨大的悬崖是怎么形成的呢?犹他州所在的美国西部地区,在古生代时期,是一个浅海的沉积环境,最终形成的沉积岩厚度达到了数千米。大约距今3.5亿年前,太平洋板块开始和美洲板块发生碰撞,由于板块的碰撞挤压,导致海底的沉积岩开始抬升。
悬崖阴影
大约在距今8000万年至5500万年之间,板块继续碰撞挤压,称为“拉拉米造山运动”,最终形成了北美洲的落基山脉,同时也使得犹他州的岩层抬升隆起。在岩层挤压抬升隆起的过程中,形成了一系列的地质构造,包括褶皱和断层,其中褶皱包括背斜、向斜和单斜等等。犹他州此处悬崖的形成就是属于“单斜”地质构造,所谓单斜是指岩层一致朝某一方向倾斜,在一侧形成缓坡,而另一侧由于岩层断裂,坡度较陡,而且单斜的规模通常十分巨大。
落基山脉碰撞示意图
在巨大的单斜构造形成之后,裸露在地表面的单斜顶部岩层,就开始受到了外力作用的风化和侵蚀,由于岩层的节理和差异,使得不同部位的岩石抗侵蚀能力不同,最终出现了“梳子状”,或者称为“锯齿状”的山脊,很像是一根巨大的脊椎骨。根据照片中平行状弯曲的沟壑可以看出,这里曾经受到了十分强烈的流水侵蚀作用,那些流水冲刷的区域,形成了明显的沟壑,而流水冲刷较少的部分,则被保留下来成为“锯状山脊”中的锯齿部分。
流水冲刷的沟壑