水除衝蝕陸地外，也是岩石起化學分解作用的主要因素。雨水離開雲層時甚為純淨，降落時溶解了空氣中的二氧化碳，著地時還把泥土中的鹽分和其他固體物質衝出來。雨水在地麵上流動時，又溶解一些其他化學物質，腐蝕能力因而更強。水中含酸性或堿性的強度，隨土壤的化學成分不同而有所差異。但即使略帶酸性的水，也能溶解大理石和由石灰石、氧化鐵或其他溶於酸的質物結成的任何岩石。酸性的水侵襲岩石時，先腐蝕岩石麵，然後穿過岩石微孔及岩層間的縫隙，滲入岩石，時間久了就會蝕成大洞。
壯觀的古怪岩石往往是化學風化及侵蝕作用的傑作。例如，北美洲西南部沙漠中發現的拱門，就是砂岩的殘餘。砂岩的膠結物已受化學作用風化了，岩石裏的沙粒脫落，被風和水帶走。在幹燥地區，風是強大的侵蝕力量。塵暴來臨時，風帶走鬆散的泥土，挾著有磨蝕力的沙粒，所向披靡，這叫做吹沙磨蝕作用。但是風吹起的沙粒，通常僅離地麵數米，因而風蝕的岩石，與被其他力量侵蝕的岩石極難分辨。受吹沙磨蝕的岩石，上部通常比下部大。
風、水、冰這三種侵蝕作用，隻反映了地球不斷改變情況的一個側麵。從山巔或者峽穀磨損出來的物質，必定在別的地方沉積起來，或成為大河河口的泥沙，或成為大陸架上的沉積物，也有的成為深穀裏的沙礫、沿海平原上的淤泥、沙漠中的大沙丘等。亙古以來，地球深處的隆起力量造成新的高山地區，侵蝕力量立即開始活動，就這樣循環不息。
火山形成之謎
如果依照生命財產的損失來衡量，20世紀破壞力最大的火山爆發，1902年5月發生在西印度群島馬丁尼克島。那年4月間，有過幾次輕微地震，該算是事先的警示。5月8日清晨7點50分，4次爆炸聲震撼了馬丁尼克島。同時，柏萊山的火山口也噴出一大團燃燒著的氣和灰，發出一片紅光。再過一會兒，更多的氣、塵和灰從火山側麵的裂口噴湧出來，滾流下山，速度驚人。不過幾分鍾光景就淹沒了聖比爾市，3萬居民隻有1人幸存。
柏萊火山那次爆發，在人類災難史中將會永遠留存，但就大自然發揮的威力來說，近幾十年來還有幾次更劇烈的火山爆發。例如，1956年3月30日，西伯利亞堪察加半島無名山爆發，噴出的岩石足夠把像巴黎那樣大的城市埋在一層9．6米厚的碎石下麵。根據在無名山東麵一個鎮上的目擊者報告，一大片黑色濃煙遮蓋了天邊，直衝雲霄達35公裏高。火山灰散落地麵的範圍遠至400公裏之遙。可是，這次火山大爆發卻沒有人死亡。主要原因是那個地區隻有很少的居民，是前蘇聯火山學家幾個月前就預知無名山的爆發了。
前蘇聯在巍峨的克留切夫斯卡亞山脈，設有火山觀測站。從1955年9月起，站裏的儀器就測得當地發生過一連串強烈地震。科學家從繪出的地震圖中發現，地震走向交叉於海拔3036米的無名山，當時被認為是座久已熄滅的死火山。從10月22日開始噴出火山灰，凝成花椰菜形的巨團濃煙，到11月17日，火山灰降落到相距28公裏的克留齊村，遮住陽光，白天駕車也要開車頭燈，火山口不斷噴出黑煙，直到次年3月的大爆發。然後，火山活動漸趨平靜，8個月後完全停止。
無名山屬“火環”的一部分。這個火環是太平洋周圍陸地邊緣的火山帶，從南美洲的智利，北上秘魯到墨西哥和北美洲的西海岸，包括美國加州的沙司塔山、俄勒岡州的胡德山、華盛頓州的來尼爾山等巨大的死火山；在阿拉斯加轉道向西，經阿留申群島，再折向南，穿過堪察加半島，越過鄂霍次克海利千島群島，貫穿日本諸島、菲律賓群島、東印度群島、新幾內亞，這個地帶都在火環邊緣或在火環裏麵。加勒比海群島的弧形火山帶，一般認為是這個大火環的支脈。
另一個危險較小的火山帶，從南大西洋的特裏斯唐達空雅起，沿著大西洋中部海底山脈伸展，北上經阿速爾群島到冰島。光是冰島一地就有28座活火山。地中海區域有蘇威爾、艾得拉、史特朗玻裏、烏爾康納等火山。不過，最有威力的火山全都在太平洋的火環裏。在這個煙火圈子的邊緣，多是人口密集地區。印尼有78座活火山，日本有49座，且多在大城市附近，美國有37座，大部分在阿拉斯加和阿留申群島。
在日本，研究火山活動的科學——火山學，具有重大實用價值。日本的火山學家最多，其中有60位是享譽世界的。世界上最好的火山學研究機構之一，是設在夏威夷吉勞埃亞山的美國聯邦火山觀測所。吉勞埃亞山海拔1227米，是從海床隆起6000米的一座穹形火山。事實上，冒納羅亞和鄰峰冒納開亞可算是世界上最高的山峰了，因為這兩座山峰的高度直接從海床算起是10000米左右，而珠穆朗瑪峰從西藏高原的山基算起，才不過約4500米。
就學術研究的目標而言，夏威夷島的冒納羅亞山和吉勞埃亞山是最好的地方。當地氣候良好，全年可以進行觀察研究，而科學家從檀香山坐飛機隻需半小時航程。兩個火山口都經常在活動，爆發次數很多，通常很輕微，並且往往可以預知，在吉勞埃亞火山口邊緣觀測所工作的科學家十分安全，一如住在較遠處“火山之家”的觀光客，聞著摻和花香的硫黃氣味，從不怕有什麼危險。
夏威夷的龐大火山構造屬地質學家所謂盾形穹丘，與柏萊山、蘇威爾山和富士山那種尖形火山錐截然不同。圓形的側麵，是由岩漿（熔化的岩石和氣）慢慢從地下滲出後凝固而成，不是由火山劇烈爆發噴出岩屑堆集而成。例如，在吉勞埃亞火山，兩側有無數小火山口，相當和緩地噴出熔岩，順著山坡流下來。這種熔岩流經過漫長時間積聚，成了這種穹丘似的特殊形狀。
夏威夷群島在中太平洋綿延2574公裏，由許多海底山的山峰組成，是依年代的先後從西北到東南出現的。這群島嶼裏最晚形成的是夏威夷島，麵積比其他各島的總和還要大，是由火山活動從海床升起來的，形成時間還不到100萬年，若和地球的46億年曆史相比，夏威夷的曆史簡直太短了。在吉勞埃亞的火山學家和每天約1000名觀光客，都清楚地看得出這個形成過程仍在繼續。
在夏威夷，最值得注意的火山構造要算吉勞埃亞山上巨大的破火山口（塌下的火山底）了。那是一個直徑3．2公裏的窪地，裏麵是熾熱的熔岩湖，像一口沸騰的湯鍋。這裏時常有輕微的噴發，熔岩從大裂口溢出，不斷注入破火山口。有時地麵水滲入山岩縫隙，化為蒸氣，壓力突增，就會呈現壯觀的噴發景象。1959年11月14日，吉勞埃亞一個小火山口的裂縫中，熔岩像噴泉般射到580米的高空，大概是世界上任何火山都還沒有過的噴發高度。
至於冒納羅亞火山，噴發次數不可勝計。1950年6月1日，火山側麵一個很長的裂口噴出一股熔岩，以每小時9公裏的速度流了23天，掩埋了一個村落，如果這次災變發生在紐約或世界上其他大城市，這股熔岩大概足以把四個街區的摩天大樓全部淹沒。
冒納羅亞山和吉勞埃亞山的熔岩流，源於巨大的地下岩漿湖。地殼下麵有層地幔，地幔上灼熱的岩石層把岩漿壓聚在火山下麵，形成岩漿湖。岩漿湖的岩漿增加，就會對山壁增大壓力，使山的傾斜度有所改變。這種現象隻有用極精密的儀器才能測知，吉勞埃亞觀測所正在不斷研究這個問題。
目睹火山的誕生，還有其他例子。不過，由於地球表麵海洋占了七成，水下的火山爆發當然比陸上的多。除非有新島露出水麵，例如1963年在北大西洋冰島附近突然冒出水麵的那個火山島，後來叫做塞爾澤島，否則海底火山爆發多半不易發覺。
地球上火山作用的基本原因是什麼？科學家現在漸漸同意一種看法，認為太平洋周圍陸地邊緣的火山帶，主要是因地殼的板塊移動而造成的。這種移動使太平洋邊緣的大陸板塊和海床板塊互相摩擦碰撞。其他地區的火山，像冰島的火山，猜想應該是地殼下的熔岩從中央島脊裂隙往上衝湧的結果，那裏的海床不斷增添新的地殼熔岩。地質學家現在深信，對地殼的板塊移動了解越多，對火山的成因就會越加明白。
地震及其成因
地震自古以來就是使人們懼怕的災禍。1755年11月1日星期六，地點在葡萄牙裏斯本，發生了一次大地震。那天是萬聖節，大半居民都擠在大小教堂裏。上午9時30分，傳來隆隆響聲，建築物也動搖起來。
隨後第二次震動襲來，整整兩分鍾不停。在那種毀屋奪命的隆隆巨響中，屋頂、牆壁、教堂、住宅和商店都坍塌了。第三次震動接踵而至。隨後灰塵籠罩全城有如濃霧一般，使人透不過氣來。
白晝變成黑夜，大火四起。餘震一再襲擊這座災城，大理石築成的教堂搖搖擺擺，像海上的船，太加斯河巨浪滔天，河水湧入城市三次。
除葡萄牙整個西南角和西班牙部分地區外，北非也發生劇烈震動，生命財產損失嚴重。地震波的反射，激起歐洲各海岸浪潮澎湃，影響所及遠達西印度群島。
裏斯本有些宏偉建築在地震時未致倒塌，可惜在隨後的大火中化為焦土。大火燒了七天，城內較低地區全部燒毀，裏斯本的珍藏大半毀於大火之中。在皇家醫院內，數百名病人葬身火海。一座教堂內有600人喪生，另兩座教堂內分別有400人和300人死亡。全部遇難人數可能超過6萬。輕微的地震延續幾個月。西班牙一位外交官問來自裏斯本的使節：“難道貴國的土地永遠不會靜下來嗎？”
裏斯本地震是最早存有精確記載的大地震之一。長久以來，科學家一直想解釋為什麼有這種駭人天禍。古希臘哲學家亞裏士多德認為，地震是困在地球內部的風所造成的。他說：“我們必須假定，風在地球內部的作用，與風力在我們體內所造成的顫動與悸動類似。因此有的地震屬於顫動，有的屬於悸動。”這是一種假說的起源，此後流傳了許多世紀，在一段長時期被認為是科學真理。
文藝複興期間，一般看法認為地震的原因是困在地球下麵的空氣。地球破裂的時候，就會釋出帶疫症的空氣，引起霍亂和在災區猖獗的其他可怕瘟疫。
馬利特的學說，把地震研究引入科學範疇。馬利特是英國一位土木工程師及科學研究者，在1846年發表第一篇地震理論。他認為懸崖斷裂及大地麵貌變更，隻有遇到“一種彈性壓縮波，或一連串此種波，以平行或交叉方式，通過受擾地區的地麵和固體物質”時才會發生。
地震波通過地殼是一種新觀念。馬利特相信，地震主要源自火山活動，過熱蒸氣或熔岩冒出裂縫所造成的某些爆炸，會使地球劇烈震動。他指出地震時常發生於火山區，以支持這個論點。
震動的發生可能非常簡單：地殼某一斷層上岩石的張力突然鬆弛，斷層上的岩石急速移入新位置時，便引起地震衝擊波，在地球的堅固外層傳送極遠。地震似乎多半源於64公裏深處，但有些震源則深達720公裏。不管震源多深，地震學家常稱由震源垂直投影到地麵的點為震中。震中地點可以根據幾個地震報告站的記錄，用三角測量法推定。震中周圍不一定是受災嚴重的災區。地震波襲擊遠處的地殼斷層，損害可能會更為嚴重。
想充分了解地震及其破壞力，必須知道震源和岩石在震中滑動時所發生的威力。多年之前，美國地震學家李克特製出一種地震強度表，把能用儀器測出的最輕微地震強度列為最接近零級的一級；人類能感覺到的輕微地震，強度約為三級。理論上說，地震沒有最高極限。在李克特強度表上的級數，是把各報告站錄得的資料綜合起來求出的平均數。
到目前為止，依據李克特地震強度表定出的最大地震，強度為8．9級，這可能是人類所有經曆過地震的最高強度。如果發生10級地震，全世界馬上就會知道。地震強度分級法雖然在50年前才開始采用，但是20世紀初已有各種可靠的測量儀，使我們在定出地震強度表之前也能估計地震強度。隻有過兩次地震達到最高的8．9級。一次是1906年1月31日的哥倫比亞——厄瓜多爾地震，一次是1933年3月2日的日本衝繩大地震。
每年除發生無數次輕微地震外，總有幾次強烈地震。地震學家認為，7級或7級以上的震動，都是主震。每年發生多少次主震呢？李克特提出約為25次。
地震強度最高可達什麼程度？李克特說：“地震強度顯然必有極限……自然的極限，取決於地殼的堅硬度，即岩石所能承受的最大張力……曆史上的地震，還沒有一次可以列為8．9級以上。”
果真如此，破壞力這麼厲害的裏斯本地震，也就不比近年一些大地震強烈。
甚至最有名的1906年美國舊金山大地震和1976年的唐山大地震，也不是最強的地震。其強度有人估計分別為8．3級和8．6級。但因發生在人口稠密區，所以造成極大的破壞。
雖然世界各地都會有地震，但在地震帶上特別頻繁。地震帶全球有多條，其一是有名的“火環”，在太平洋東北西三麵邊緣上。另一條自地中海經過阿爾卑斯山、高加索，再從喜馬拉雅山脈至東印度群島。
地震可通過陸地傳播，也可通過水傳播。“海底地震”的報道很多，下麵是1855年一艘英國船上的海員報告：
“我站在舵輪附近，聽到一陣好像遠方傳來的雷聲；走往左舷看看南邊時，感覺船好像擦過一個珊瑚礁，發出一陣嘎嘎響聲。聲音停止後，所有東西都搖動約一分鍾。全部過程約為兩分鍾。我試作探測水深，一百二十英尺長的測深索也探不到海底。水麵毫無波浪，但聲音似乎來自船底。船的移動很像在深水中拋錨，錨鏈迅速放盡的情形。”
在陸地也有些罕見的怪現象發生。如果地下水充足，地震可能使地殼爆裂，迫使地下水噴出，形成噴泉及間歇泉。這情形有時被稱為水柱或泥火山。1934年印度發生地震時，有人把這種現象描寫得很生動：
“我的汽車忽然搖晃起來……搖晃一停止，公路兩旁村落的泥屋就開始倒塌。在我右邊，一株孤立的禿頂幹枯棕櫚樹幹劇烈搖擺，好像一個人在激怒中揮動手杖似的。接著整個地區的地麵上冒出幾百條水柱，噴出水和沙。沙粒積成小火山，水從小火山口噴出，有的水柱高達六英尺。”
“幾分鍾內，眺望公路兩旁隻見沙和水，水和沙。公路上也噴出水柱，我看到前麵路上有許多大裂縫。我的汽車下陷，水和沙不斷帶著氣泡冒出、湧來，把汽車車輪淹沒了。我們主仆兩人馬上要‘棄船’踩進深可及膝的熱水和泥水裏逃上岸。那天下午特別冷，踩進那樣的熱水裏倒感到意外。”
在地震的所有現象中，最駭人的莫過於地麵裂縫開而複合，不過這種情形極少出現。1797年厄瓜多爾的略凡巴市地震時，地麵出現不少裂縫，許多人掉進去，裂縫又合起來，夾住那些遇難人的大腿。英國地質學家萊伊爾爵士講述1692年牙買加地震時的情形說，地麵如滔滔大海般翻騰，裂開後旋即複合。許多人被裂縫吞噬，有人齊腰被裂縫夾住，活活卡死；有人隻剩頭顱露出地麵；還有人掉進裂縫後，接著又被大水衝浮出來。
假如人類能預測地震，或許能逃過這些可怕的災難。像1923年9月1日日本腹地發生地震時那種恐怖情景，就可能不致出現。
那天黎明時風雨交加。陣雨停止後，風已略小。天空晴朗，旭日東升，陽光熾烈。東京、橫濱及周圍七縣地區，都炎熱異常。當時盛夏已過，秋老虎好像更難忍受，特別是那天早晨更熱。
正當家家戶戶都在燒午飯的時候，災難降臨了。房屋坍塌，大火四起。一柱柱濃煙繚繞上升，與建築物倒毀後漫天飛滾的黃色塵土混合一起。天空由黃色變成褐色，最後變成黑色。
海灣裏的舢板著火脫了索，被烈風吹得到處漂流，把火焰蔓延到港內其他船隻。
就在這個時候，一陣恐怖的海嘯從灣內湧起，掃上海岸，把許多屍體和燃燒的碎片帶入城內。
在伊豆半島南端，成千上萬座小山紛紛崩解。其中一座山崩解時直衝根府川村，埋葬了全體村民。
在東京，《日本記事報》特約記者報道：“有些人逃到街頭，也避過了火焰。他們死後的屍體很完整，但有許多慘不忍睹的燎泡。他們必定比那些屍體燒成焦炭碎片的人死得更痛苦。燒死的人在一堆堆碎磚、亂電線和商店貨物中，可能隻剩下一小塊燒焦的頭蓋骨。在這些亂堆裏到底埋了多少人？沒有人知道。但是惡臭衝天，尤以運河附近為甚，許多人跑到那裏逃生，結果無一幸免。”
風向轉變，大火繼續燃燒。強風夾著大火的猛烈熱氣形成颶風，產生出驚人的破壞力。下午4時左右，一個陸龍卷風出現，引起隅田川上遊洪水泛濫。陸龍卷風沿河向下遊吹襲，把河裏許多小船卷離水麵，再帶著呼嘯聲吹到正在燃燒中的高等工業學校，卷起一大堆燃燒著的碎物，吹到對岸去，那裏的建築物立即著火。火勢迅速蔓延到軍服倉庫的空地，當時估計有4萬人從坍塌燃燒的建築物裏逃到那避難。
黑煙和火焰立即封住整個倉庫地區。災民和他們的財物都燒焦了。整個地區變成一片火海，陸龍卷風呼嘯旋轉，猛襲這些不幸的災民，4萬人之中，幸存者無幾。
大火在東京燃燒了3天3夜，為了減少破壞，火道上的建築物都予以爆破。而地震還在繼續。地震發生當天，餘震共224次。第二天245次，第三天95次，第四天83次，以後次數逐日減少，直至完全停止。