我們的星球被移動(dòng)的板塊所覆蓋,這些板塊被稱(chēng)為構(gòu)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。板塊并不是固定的,一直處于漂浮移動(dòng)中。
隨著時(shí)間的推移,相互連接的大陸板塊會(huì)相互運(yùn)動(dòng),這一過(guò)程被稱(chēng)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(shù)億年的地球歷史,土地的移動(dòng)對(duì)生物的壽命和物種的生存沒(méi)有明顯的影響。
然而,人類(lèi)是特殊的種群,存在了很多未知性,我們?cè)诘厍蛏辖儆谧约旱摹凹覉@”,房子、橋梁、城市......
由此也讓人非常疑惑:大陸漂移對(duì)橋梁、海岸線、山脈上的建筑設(shè)施有什么影響?
大陸漂移
大陸漂移,是在地質(zhì)時(shí)期,大陸在地球表面上的運(yùn)動(dòng),在地球歷史的數(shù)十億年里,大陸已經(jīng)完成了一系列的運(yùn)動(dòng)!
在地球歷史上的不同時(shí)期,曾有多個(gè)超級(jí)大陸,所有的大陸塊都被撞在一起,隨后它們又被拉開(kāi),形成海洋、新的海岸線和新的大陸。
地球上最后一個(gè)超級(jí)大陸,盤(pán)古大陸,大約在1.75億年前解體,在此之前,我們現(xiàn)在所知的大陸都是相連的。植物和動(dòng)物能夠自由地在我們現(xiàn)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(gòu)造的一種形式,是地殼構(gòu)造板塊的普遍運(yùn)動(dòng)方式。
當(dāng)板塊沿著板塊邊界移動(dòng)時(shí),受地殼下巖漿對(duì)流的驅(qū)動(dòng),會(huì)發(fā)生許多不同類(lèi)型的相互作用。這些板塊可以俯沖到彼此下方,相互碰撞并向上彎曲形成山脈,在轉(zhuǎn)換邊界相互摩擦,或者在發(fā)散邊界分裂。
大陸漂移對(duì)人類(lèi)建筑設(shè)施的影響而言,最重要的邊界是轉(zhuǎn)換邊界。
轉(zhuǎn)換邊界的相互作用導(dǎo)致了一系列的自然災(zāi)害。
地震
如上所述,轉(zhuǎn)換邊界是兩個(gè)構(gòu)造板塊相互碰撞,以緩慢速度摩擦而過(guò)的邊界。
轉(zhuǎn)換邊界最著名的例子是位于北美的西海岸。這是北美板塊和太平洋板塊交匯的地方。這兩個(gè)板塊的主要接觸點(diǎn)是長(zhǎng)達(dá)650英里的圣安德烈亞斯斷層(San Andreas Fault),圣安德烈亞斯斷層穿過(guò)加利福尼亞州的一些主要人口中心。
當(dāng)太平洋板塊以每年兩英寸的速度緩慢向北移動(dòng)時(shí),就會(huì)產(chǎn)生大量的摩擦。
當(dāng)板塊有平滑的蠕動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí),就會(huì)產(chǎn)生短時(shí)間的能量爆發(fā),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(jiàn),幾乎每周都會(huì)發(fā)生一次,這并不一定是件壞事,因?yàn)檫@就像一個(gè)小小的壓力釋放閥。
相反,當(dāng)板塊的邊緣互相“咬合”時(shí),壓力就會(huì)積聚起來(lái),有時(shí)會(huì)持續(xù)數(shù)百年,直到最終克服摩擦,最后在一場(chǎng)能夠夷平整座城市的強(qiáng)烈地震中釋放出來(lái)。
僅在美國(guó),每年的地震損失估計(jì)就至少有40億美元,世界上還有許多其他地震多發(fā)國(guó)家。環(huán)太平洋地震帶、阿爾卑斯帶和大西洋中脊構(gòu)成了地球上板塊邊界最多的三個(gè)區(qū)域。
環(huán)太平洋地震帶基本上環(huán)繞整個(gè)太平洋,每年經(jīng)歷的地震約占地球上所有地震的81%。
火山
火山也是與板塊構(gòu)造直接相關(guān)的毀滅性自然災(zāi)害,60%的火山發(fā)生在斷裂帶和板塊邊界。
火山爆發(fā)是非常猛烈和破壞性的事件,它能將城市和整個(gè)地區(qū)掩埋在火山灰中。
事實(shí)上,北美黃石國(guó)家公園下面有一座超級(jí)火山,如果噴發(fā),可能會(huì)覆蓋數(shù)千英里的火山灰,使這些地區(qū)幾十年甚至更長(zhǎng)時(shí)間都無(wú)法居住。
1980年,位于火環(huán)上的圣海倫斯火山以驚人的方式爆發(fā),被認(rèn)為是美國(guó)歷史上最災(zāi)難性的火山爆發(fā)。地震造成50多人死亡,火山灰進(jìn)入11個(gè)不同的州,造成50英里外的泥石流,并造成30多億美元的現(xiàn)鈔損失。火山灰會(huì)塌陷屋頂,破壞通風(fēng)系統(tǒng),并使空氣中充滿(mǎn)毒素,而熔巖流、泥石流和其他伴隨而來(lái)的力量會(huì)對(duì)該地區(qū)造成絕對(duì)的破壞。
大陸漂移與工程策略
并不是大陸漂移的所有影響都像火山和地震那樣劇烈。事實(shí)上,大陸漂移發(fā)生在如此緩慢的地質(zhì)時(shí)間刻度上,數(shù)百萬(wàn)年才能移動(dòng)幾英里,這個(gè)速度慢到被人們忽略,以至于大多數(shù)人從未考慮過(guò)它可能對(duì)生活或社區(qū)造成影響,尤其是生活在不容易發(fā)生地震的地區(qū)。
但是對(duì)于建筑工程師來(lái)說(shuō),在設(shè)計(jì)建筑設(shè)施的時(shí)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(dòng)。如果它在緩慢上升,或者俯沖,又或者是移動(dòng),那么必須考慮橋梁適應(yīng)移動(dòng)的能力。
事實(shí)上,運(yùn)用各種新式材料和好的工程概念,建筑是可以承受大陸漂移帶來(lái)的影響。
加強(qiáng)地基吸收沖擊波和基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)是對(duì)抗地震活動(dòng)的兩種方法。
實(shí)施這些結(jié)構(gòu)和材料的成本是巨大的,但如果不這樣做,財(cái)產(chǎn)損失和生命損失的風(fēng)險(xiǎn)就更大。
特別是在規(guī)劃水電壩、公路、立交橋、下水道系統(tǒng)和運(yùn)輸系統(tǒng)大等型項(xiàng)目時(shí),必須優(yōu)先預(yù)測(cè)潛在板塊的活動(dòng),工程師們一般選擇斷層線和板塊邊界很少的地方。
總結(jié)
如果科學(xué)家的預(yù)測(cè)是正確的,那么在2.5億年之后,我們將在地球上擁有一個(gè)新的超級(jí)大陸,而我們將無(wú)法辨認(rèn)這個(gè)星球的地貌。
如果我們回到2.5千萬(wàn)年前,我們的星球也不會(huì)像現(xiàn)在這樣!
顯然,地球是一個(gè)動(dòng)態(tài)的、不斷變化的地方,但這些變化發(fā)生在一個(gè)我們的大腦難以理解的時(shí)間尺度上。
目前,我們從板塊構(gòu)造中感受到的最大的破壞性威脅來(lái)自地震和火山,但對(duì)地球上絕大多數(shù)人,以及人類(lèi)所創(chuàng)造的大多數(shù)建筑設(shè)施來(lái)說(shuō),大陸漂移的移動(dòng)幾乎不會(huì)構(gòu)成威脅,甚至沒(méi)有威脅。
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