第7章 地理大发现(3)
为什么洋底耸立着一条世界性的海岭，它的中央有一道像把地壳撕开一样的大裂谷？洋底的年龄为什么会如此年轻？这些问题不能不引起人们的思考。
美国普林斯顿大学地质系主任赫斯，在第二次世界大战时曾担任过海上运输中队的中校，他乘坐舰艇在太平洋水下进行观察，曾发现过一百多座海底平顶山。后来，他又在汤加附近的深海沟见到过一座高出海底8200米的海底山脉，歪立在海沟处，似乎就要沿着海沟的缓坡滑下去一般，这给了他极其深刻的印象。他猜想这些海沟还有洋中脊在地球的动力机制中一定扮演着重要的角色。
60年代初期，赫斯与美国海岸与大地测量局的另一位科学家迪茨几乎是在同时分别提出了崭新的理论——海底扩张学说。
他们认为，地壳运动的动力，主要来自地幔物质的对流，大洋中脊的裂谷是地球上的“弱点”，地球内部的炽热物质——岩浆，在高温高压的作用下，不时冲破这个“弱点”涌出来，冷却凝固后堆积成大洋中脊。由于岩浆不断涌出，于是把洋底从中脊向两侧不断地推开，像一个传送带一样，使海底不断扩张，离中脊越远的海底，年龄就越老。当扩张的海底到达海沟处时，它们便落入万丈深渊，回到地幔中被熔融，重新加入到物质对流中去，海底就这样不断产生、扩张、潜没……始终在不断地更新。像太平洋的洋底全部更新一次大约需要2亿年的时间，而整个洋底更新一次约3～4亿年。这就是为什么大洋底的年龄那样年轻的缘故。
大陆同其相邻的洋底一起，被地幔的对流体带动而缓缓移动，于是造成了大陆的漂移。
海底扩张学说刚提出来时，还没有直接证据可以证明它。赫斯在谈到他的假说时曾说：“我的这个设想还要很长时间才能证实，因此与其说它是一篇科学论文，倒不如请大家把它看作是一首地球的诗篇。”
然而，没有多久，这个地球诗人的设想就被一个个事实所证实。
50年代末，人们发现一些海底岩石中存在着条带性磁异常，这些条带与洋中脊平行而正负相同。这种神秘的条带是怎样形成的呢？人们不得而知。
1963年，英国剑桥大学两名年青的学者瓦因和马修斯用海底扩张学说解释了条带的成因。古地磁学研究告诉人们，地球的磁场在地质年代中曾发生过多次南北极倒转。这样，从洋中脊裂谷中不断涌出的岩浆，在冷却凝固后保留的剩磁就会像一部忠实的史书，记录下地球磁极的每一次倒转。由于新的洋底以大洋中脊为对称轴不断形成，所以洋底由一系列对洋中脊来说是平行而对称、磁性正负相间的岩带组成。
富有经验的赫斯立即看出这个假说对验证海底扩张学说的重要性。在他的力促下，美国于1965年完成了对北大西洋洋脊的航空磁测，所得到的磁异常条带果然都与洋中脊平行，正负相间且完全对称，证实了瓦因和马修斯的假说。
60年代末，深海钻探的进展又为海底扩张说送来了新的证据。美国格罗玛·挑战者号深海钻探船在世界各大洋进行了广泛的钻探和取样，所得到的大量样品表明，洋底最古老的沉积物年龄不超过1.6亿年，洋底地壳的年龄正好以大洋中脊为对称轴，有规律地增长着。
海底扩张说的另一大证据是转换断层的发现。人们发现大洋中脊被一些断裂带横切并错开一定距离。加拿大多伦多大学的地球物理学家威尔逊独具慧眼，指出这种断层不是由平移的力造成的，而是由海洋中脊向两侧扩张的力造成的。据此，通过中脊轴之间的断裂带上将会有频繁的地震发生，而断裂带的其他部位地震则少得多。人们对地震的研究成果证实了这点。
海底扩张学说很快得到了绝大多数科学家的承认，一时间，有关海底扩张的文章纷至沓来，成为地学界最热闹的话题。
当年，魏格纳遇到的最大困难是无法解释大陆漂移的动力源。海底扩张学说为其提供了新的动力源解释，从而为濒临困境的大陆漂移学说注入了新的活力，同时，它又为板块学说的诞生打下了基础，迎来了“大陆漂移畅想曲”的第三部曲。
板块学说——新的全球构造说
人们发现，在洋中脊、海沟、转换断层地带，地球的活动特别活跃，而在它们中间的地区，地球活动相对少得多，种种迹象表明，地壳并非是铁板一块。
1965年，几位才华不凡的学者在英国剑桥大学聚会。他们有来英国度休假年的加拿大学者威尔逊，来访的美国学者赫斯，以及英国剑桥大学的布拉德、瓦因、马修斯。他们之间展开了热烈的讨论，许多新概念渐渐明朗起来了。
威尔逊在他的转换断层论文中，首先使用了板块这个术语，提出中脊与中脊、中脊与岛弧（海沟）、岛弧与岛弧把地球分成了若干巨大的板块。
但是，板块究竟是如何运动的呢？是三位年轻的学者从理论上解决了这个问题，把海底扩张学说发展为全球构造学说——板块学说。
1967年，英国剑桥大学25岁的年轻学者麦肯齐首先讨论了板块在地球这一球面上的运动情况，用球面几何研究了板块的旋转运动。美国普林斯顿大学的摩根从另一不同途径也得出了相同的结果。而法国地球物理学家勒比雄把板块的旋转运动又推进了一步，他把地球岩石圈分成欧亚板块、非洲板块、美洲板块、印度板块、南极洲板块、太平洋板块六大板块，算出了每个板块的旋转度。他们的工作为板块运动的定量计算提供了基础。
板块学说认为，地球最外层的岩石圈被洋中脊、海沟、转换断层等构造活动带分割成几大块，这就是板块。一个板块可以是大陆地壳，也可以是大洋地壳，或者二者兼有。如勒比雄划分的六大板块中，太平洋板块全是水域，其他板块都是既有海洋，又有陆地。还有人把地球划分成20多个板块。
这些板块漂浮在地幔的软流层上，由于地幔的热对流运动，它们处在不断的运动之中。一般以洋中脊为分界线的板块，彼此相背而行，地壳下呈熔融状态的物质不断从开裂处涌出，冷却凝固成新的地壳，推动老地壳不断向海岭两侧作水平运动，使海底不断扩张更新；还有的板块，彼此间作相对运动，当两个板块相撞挤压时，如果两个板块都是大陆板块，双方前缘被提起，形成崇山峻岭；如果一个是海洋板块，一个是大陆板块，海洋板块将俯冲到相邻板块之下，于是形成了海沟；而当两个板块发生错位时，便形成了水平大断裂，地震和火山的爆发正是板块和板块之间相对运动的结果。
在历史的长河中，随着地球的演化，有的板块会合并，有的会分裂，联合古陆的分裂和迄今所发生的大陆漂移，全都是板块的运动引起的。在地球过去的生命史上，很可能已经发生过几次这样的分合了。
由于板块学说把大陆和大洋放在了同一系统下去考察，发展到全球规模，因此，这一学说又被称为新的全球构造说。
板块学说一问世，就得到了全世界地学界的重视，因为这一学说得到了大量事实的支持。
人们通过测量，直接观测到了板块的运动。一般大洋中脊都深藏在洋底，可是在冰岛，有段大西洋中脊延伸部分露出水面，为人们提供了观测的好场所。1967年，以梅森为首的一批英国科学家在中脊裂谷两边的山缘上分别设置了标杆，用精确的激光测距法测量标杆之间距离的变化，结果发现，几年之中，两缘之间的距离加大了5～8厘米。
美国西部的圣安得烈大断层，是一条从陆地上通过的转换断层，大地测量测出了圣安得烈断层错动的方向，正好符合板块运动的方向。久居这一带的老人，晚年时会发现，断裂带两侧的房子、小丘与他童年时看到的相比，已错移了三四米。
按照板块学说的理论，地震、火山、造山运动多发生在板块的交接处，事实也正是如此。
如历史上有名的1755年里斯本大地震、1908年西西里大地震，都发生在欧亚板块与非洲板块的汇聚处。全球的地震带的分布与板块边界非常一致，据统计，全球地震能量的95%都是在板块边界释放出来的。
火山也是如此。冰岛位于大西洋中脊口，它有一百多座火山，其中27座是活火山。1815年有名的坦博腊火山爆发，就发生在印度板块与白爪畦海沟向北俯冲地带。
造山运动也发生在板块的汇聚处。青藏高原就是印度板块向北漂移，与欧亚板块碰撞的结果。时至今日，印度板块仍以每年4.5厘米的速度向北移动，喜玛拉雅山每年以0.33～1.27厘米的速度上升。
为了证实海底扩张与板块学说，1972年到1974年间，法国和美国科学家分别乘坐“阿基米德号”、“塞纳号”和“阿尔文号”三只深潜器，潜入了3000米深的大西洋底，对大西洋中脊裂谷及转换断层进行考察，这就是有名的法美中部水下研究计划。1978、1979年，他们又深入到东太平洋加拉帕戈斯群岛的海底裂谷考察。他们亲眼看到裂谷底有许多很深的张性裂隙，从裂隙中喷溢出来含有金属矿物质的热泉水，在裂谷底布满喷出不久的新鲜岩浆，它们凝结成各种形状熔岩，有的似林立的烟囱，有的似打破的鸡蛋，有的似人体……他们形容谷底的景象就好像“一个正忙于制造火山和地震的可怕地方”。他们不仅取得了有关海底扩张和板块学说的第一手资料，而且发现，在灼热的喷泉附近，竟然活跃着许多海底生物，为研究生命活动和开发海洋提出了许多新的课题。
板块学说已为人们普遍接受，它不仅指导人们研究地震、火山、造山运动等地质现象，以便控制、减轻地震、火山等灾害；同时，为人们探索矿产资源的形成和蕴藏规律、开发矿产资源提供了帮助。因为无论是在大陆还是洋底，热液矿床主要分布在不同板块的接界处。
板块学说虽然取得了巨大的成功，但还有许多问题没有搞清。如有关板块运动的驱动力，直到今天仍没有得到满意的解决，人们还没有拿到地幔物质对流的直接证据。又如在板块内部是不是还存在着构造运动，为什么在有的板块内部地震活动也十分强烈？……这些问题，是当今全世界的地学家们团结起来、正在致力解决的问题。