地壳移动的“起点站”
大陆漂移说沉寂了三四十年,直到20世纪五六十年代,当古地磁学研究得到广泛开展,所取得的成果又一时无法得到合理的解释的时候,人们才逐渐认识到,30多年前的魏格纳的假说,为他们说明今天的发现提供了一个强有力的武器。
我们都知道,地球是个大磁体。它有南磁极、北磁极,有一个十分庞大的磁场。近代科学研究证实,在地球磁场的作用下,地球上的岩石也有微弱的磁性,而且,和所有的磁铁一样,指示出地球磁极的方向。
科学家研究还发现,岩石不但具有现代磁性,还有更微弱的古代(即岩石生成时代)磁性,简称古地磁。而且,古地磁也有自己的磁场强度与磁场方向。更令人不解的是,古地磁与现代磁性根本不是一码事,不但数值差别很大,有时甚至与今天的磁场方向完全相反。
这个现象说明了某一个地质时期,地球磁场发生过方向倒转的现象。说得明白一点,就是原来的北极变成了南极,南极变成了北极,而且每隔若干年就要倒转一次。这是地球科学发展中一个划时代的发现。随着研究的进一步深化,科学家们最后竟把最近400万年以来,地球磁极极向序列图谱建立起来。打开那张地球磁极序列图谱,我们可以看到,在最近400万年间,曾经发生过17次地球磁极倒转事件,持续时间最长可达近50万年,最短的只有3万年。
第二次世界大战后,科学家把古地磁研究引进海底岩石的测定。这时,又一个有趣现象出现了:当人们载着地磁仪,做横穿大西洋的航行测量时,从记录纸上看见,以大洋中央山脉(后来,科学家们称之为“大洋中脊” )为轴线,东西两侧的岩石古地磁极极向序列呈非常规则的对称性。
大洋中脊,是世界上最长、最宽,也是最为宏伟的山系,它的总长度约63000千米,广泛分布在世界所有的大洋中。在对大洋中脊进行调查的过程中,人们发现,中脊的中央部位是一条深深的海谷,海谷中的岩石年代最新,离中脊越远,岩石的年代越古老。在大洋底部,即使最古老的岩石,也没有超过1. 3亿年的。其他大洋也找到类似的情况。
法国科学家、海洋探险家勒皮雄对海底扩张学说做了重要贡献。他给地壳划出8个板块。20世纪70年代,为研究板块移动的奥秘,他曾经乘坐单人深潜器,下潜到大西洋数千米以下的大洋中脊的峡谷里。他亲眼观察到那里的地壳正在裂开,裂缝中,炽热的岩浆无时无刻不在流淌着,那里还有一些10米多高的奇怪的“烟囱” ,从烟囱里正在向外流出黑色的含有硫等矿物质的液体。
根据上述事实,科学家们猜测,大洋中脊一定是新地壳产生的地方,也是地壳移动的“起点站” 。从这里出发,大洋地壳裂开并向两侧移动。在裂开的同时,地下岩浆涌出,填充在中脊裂谷底部。在新地壳形成的过程中,不断地受到磁场转向的影响,于是便产生了上面我们提到的与大洋中脊相对称的古地磁序列。离中脊越远,岩石年龄自然要老一些。人们把上述看法,称之为“海底扩张学说” 。
当然,海底地壳的移动并不是一直持续下去。当地壳在移动中到达大陆边缘时,洋底地壳便向下俯冲,深入地球的内部,于是就形成了深深的海沟。大洋地壳的移动也带动大陆移动。如果两个大陆地壳发生碰撞,彼此相互挤压,就会形成高大的山脉。板块学说认为,世界陆地上几乎所有的庞大山系都是这样形成的。
科学家们研究发现,地球上的地壳可以划分成一些大的块体,称之为“板块” 。有所谓的六大板块,或八大板块等。这些板块彼此做相对的、缓慢的运动,它们之间彼此分离、衔接、碰撞、俯冲,最后形成今天地球的海陆分布大势。以上所介绍的,称之为“板块学说” 。
从大陆漂移到海底扩张,再到板块学说,这是本世纪以来地球科学一个最重要的研究成果,也可以说是人类认识历史上的一次飞跃。
如此说来,魏格纳的大陆漂移说已经尽善尽美,无可指责了?完全不是。毕竟我们生活的地球实在太大了,而我们对它的研究还远远不够。除了我们下面要专门谈到的板块移动的原动力没有解决以外,下面还列举一些令世界所有的地球科学工作者们头疼的问题:
我们知道,板块学说是从海底研究开始的,所以对有关海底本身的问题研究得比较细致,而对于大陆地壳却缺少深入研究。面对大陆板块更悠久的历史和更为错综复杂的结构,板块学说就显得苍白无力,无从下手。板块学说只能解释中生代以来的板块移动,而大陆上的地壳有的年代十分久远,给我们留下复杂多样的岩层。对于地球形成几十亿年以来的地壳变动过程,板块学说还不能给以满意的答复。
板块学说注意板块形成的发源地——大洋中脊以及各大板块之间的接触带研究,并给予比较科学的、令人信服的解释,可是大陆内部依然存在着许多地壳运动,是一个十分活跃的地区,而对于这些地区的各种地质现象,板块学说显然没有什么有力解说。
即使研究得比较充分的洋底也有一些令人棘手的问题,比如板块俯冲角度,有的平缓,有的几近垂直;大洋中脊上转换断层(出现在大洋中脊两侧的互相错动的断层)产生的原因等等,都叫人迷惑不解。
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