地圈
dì quān
地圈是固体地球,包括地壳、地幔和地核,以及全部岩石、矿物、土壤和地貌。
Definition
地圈是地球的固体部分,从脚下的地面向下一直贯穿地壳、地幔和地核,包括全部的岩石、土壤、沉积物和地貌,约占地球质量的 $99.9\%$。它既按成分(地壳、地幔、地核)划分,也按力学行为(岩石圈、软流圈、中间圈、外核和内核)划分,而它源自行星形成时遗留下来、并由铀、钍、钾放射性衰变持续产生的内部热量,驱动着地幔对流、板块构造和地磁发电机,总地表热流约为 $47$ 太瓦。地圈也是碳、水和养分循环的长期储库,因为硅酸盐风化和碳酸盐埋藏会在大约 $100{,}000$ 年的时间尺度上去除大气中的 $CO_2$,而火山脱气则将其重新释放出来,通过岩石循环将固体地球与气候联系在一起。
Example
阿巴拉契亚山脉、夏洛特后院里的红粘土、外滩群岛的沙子,以及地心炽热的地核,都是地圈的一部分;当阿巴拉契亚山脉被侵蚀时,那些沉积物随河流搬运,堆积形成了如今支撑着农田和森林的海岸平原。过去 $50$ 百万年间喜马拉雅山脉和青藏高原的隆升,增强了硅酸盐风化作用,是导致新生代冰期长期降温这一现象的主要假说之一,而末次冰盖融化后的地壳均衡回弹,如今仍以每年约一厘米的速度抬升着加拿大和斯堪的纳维亚部分地区。
Key Insight
水、空气和生物体只是覆盖在远为庞大的地圈之上的一层薄薄的外衣,而地圈本身则以两种截然不同的节奏发生着变化:地震和滑坡在几秒钟内发生,而造山运动和侵蚀作用则需要数百万年才能完成。地圈实际上为地球上的一切其他事物设定了边界条件,因为大陆的位置引导着洋流,山脉决定着风和降雨的走向,而火山活动和风化作用的通量,则确定了气候能够在其中变化的长期 $CO_2$ 基线。