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我们脚下虽然是坚实的大地，但每年约发生500多万次地震，虽说它们之中绝大多数人们感觉不到，但其中还是大约有一二十次会对人类造成严重的危害。 究竟谁在我们脚下制造不安宁呢? 大陆在漂移 我们先讲一件一百多年前的事：1910年的某一时期，年轻的德国地质学家阿道夫·魏格纳住进了医院。由于闲得无聊，他经常面对病房里的地图呆呆地出神。有时，他就用食指沿着地图逐个画各大陆的海岸线，借此消磨时光。 一天，他画完了南美洲，突然手指慢了下来，停在南美洲巴西的一块突出部分，眼睛却盯住非洲西海岸的几内亚湾。瞧!两者的形状竟是不可思议地吻合!巴西东海岸的每一个突出部分，都能在非洲西海岸找到形状相似的海湾;同时，巴西的每个海湾，又能在非洲找到相应的突出部分。 魏格纳被自己偶然的发现惊呆了，他一口气将地图上所有一块块陆地都进行了比较，结果发现，从海岸线的相似形状上看，地球上所有的大陆都能够较好地吻合在一起。 于是，这位病中的年轻人脑海里形成了一个惊人奇想：在太古时代，地球上所有陆地都是连在一起的，后来因为大陆碎裂并各自漂移，才形成今天的格局。这个思想就是所谓的“大陆漂移说”。 尽管魏格纳后来又提出了更多强有力的证据，但在当时他的观点却被认为是荒谬的，原因是他不能解释这些大陆漂移的动力来自何处。 不安宁的地幔 这个问题直到1960年代，才给出答案：原来在“坚实的大地”底下，竟然是滚烫、粘稠的液态层，地质学上叫“地幔”。我们日常生活的地面是薄薄的一层岩石圈，叫地壳，地壳漂浮在地幔之上。 地壳是由板块组成的，因为地幔中的熔岩处于对流状态，所以高温的熔岩升到地幔的上层后，就向两边分开，驱动浮于其上的板块向两侧漂移。这就好比煮饺子的时候，锅中央的水沸腾之后带动饺子漂向两边一样。当然，地幔中的熔岩对流没那么快。 处于对流状态的地幔熔岩，因其对流的路径很像羽毛的样子，故科学家称其为“地幔羽”。所以，地幔羽就是板块移动的“传送带”。 这个在“大陆漂移说”基础上完善起来的理论叫“板块构造理论”。即大陆板块是由地幔熔岩对流而产生漂移的。由于这个理论不仅能够阐释许多地方的地貌特征，还可以解释为什么大多数地震和火山都集中在板块交界处，故它就成了当时地质学上的权威理论。 难以解释的地质现象 但是，有许多现象却无法用“板块构造理论”来解释。 如1812年1月23日，美国中西部的密西西比河谷地带发生了一系列强烈的地震。但2个世纪过去了，我们对此依然无法理解，因为这一地区并非处于两板块交界处。令人费解的还有位于太平洋的美国夏威夷群岛。这些岛屿历来火山频发，但要知道这一带离太平洋板块的边界有几千千米远哩。 2007年，英国剑桥大学的一个研究小组通过地震波检测发现，苏格兰西面海底的地貌呈现出绵延的群山、峡谷和河流网络。通过分析显示，这一地区原来是高出海平面1千米的陆地，而沉没仅发生在最近的1百万年内。对于板块运动来说，要把一座海拔1千米的山沉到海平面以下，1百万年的时间未免太快了。 此外，像诸如“为什么南太平洋中部的大洋地壳要比周围高出1000千米?”“从非洲刚果南部一直到南非南部，包括马达加斯加，这整片地区的地貌为何像装鸡蛋的盒子，高低有规律地起伏?”这些问题都是仅靠板块运动所无法解释的。 地球深处的折腾 既然“板块构造理论”无法解释这些现象，那么，我们必须考虑地球内部更深处的活动对地表地貌的影响。 1980年代中期，地质学家开始利用地震波给地球内部“拍照”，才发现地球内部的活动并不简单。 我们知道，地震波在不同密度和温度的物质中传播，速度是不同的。通过在地表测量地震波到达的时间，我们就可以构建有关地球内部构造的3D图。尽管目前用地震波“拍摄”的图像粗糙而模糊，但最意想不到的是，科学家在地幔和地核的交界处发现两个由炽热物质组成的、直径都有数千千米的地幔羽在朝着地表上升：一个位于南太平洋底下，另一个位于非洲大陆底下。 我们知道在汽缸里，当气体膨胀时，就把活塞往上推;而当气体冷却时，活塞就降了下来。 如果把薄薄的地壳比做汽缸的活塞，那么我们就可以解释南太平洋中部的大洋地壳为何要比周围高出1000千米，因为那儿正好是被朝上喷涌的超级地幔羽顶起的部位。类似的是，在阿根廷的西海岸，那里的大洋地壳比周围下沉了1千米，而根据地震波成像判断，那里正好是地幔羽物质冷却和下沉的地方。 如何解释非洲南部像鸡蛋盒子似的地貌?地质学家是这么认为的：虽然整个非洲南部是被超级地幔羽支撑起来的，但在整个超级地幔羽的顶上，又会产生稍小局部的冷热物质对流，换句话说，就是大地幔羽顶上又“长”出小地幔羽。在小地幔羽物质朝上喷涌的地方，地壳就被抬高，而在冷却的地方则下沉。这些地幔羽物质上喷和下沉的位置，正好与当地地势的高低对应。比如刚果盆地，就位于地幔物质冷却的区域，因此比它周围的地势平均要低几百米。 为什么大地幔羽上会长出小地幔羽呢?这是因为大地幔羽涉及的范围太大了，中间的热物质冷却之后没等移到大地幔羽的边缘就开始下沉，但还下沉不太深，又受底部物质的加热而升上来，所以就形成了局部的物质循环，即小地幔羽。 地震波成像揭示，在夏威夷底下，一个稍小的地幔羽在朝上扩展——这或许可以解释这个地方为何会出现海岛，以及火山。 所有这些例子表明，地球内部纵深处地幔物质的垂直运动，在重新塑造地表地形方面发挥了重要作用。而这种作用，是“板块构造理论”所没有考虑到的。 地球的立体运动 从地震波成像来看，两个超级地幔羽是沉积在地幔与地核交界处的两团物质被地核加热之后形成的。那这两团地幔物质究竟来自何处? 板块理论认为，在两板块相撞的地方，一板块俯冲到另一板块底下，俯冲进去的部分随即熔化，沉入地幔，然后在地幔的浅表层形成对流，通过火山等活动重新钻出来，形成新的地壳。 但地震波成像显示，由地壳熔化的地幔物质，一部分在地幔浅表层活动，构成了板块理论中的地幔羽(即小地幔羽)，但还有一部分会一直朝着地心更深的方向沉下去。这些不断下沉的地幔物质，沉积到地幔与地核交界处。然后受地核加热，就升腾形成了超级地幔羽。 根据这一理论，一位德国地质学家通过模拟演示发现，一段从北极阿拉斯加附近下沉的板块抵达地幔与地核的交界处后，又被加热形成地幔羽，上升至夏威夷群岛附近，点燃了这里的火山。 如此说来，更完善的理论应该把板块的水平运动和地幔物质的垂直运动综合起来考虑。 夏威夷大学的一位地质学家通过模型模拟了一个板块沿着一个方向移动，同时底下的地幔物质朝着另一个方向运动产生的效果。这个模型预言了这种综合效果在美国西部、欧洲南部、澳大利亚东部和南极大陆最为明显。而所有这些地区正好就是又远离板块交界，又火山运动十分频繁的地带。 这些事实总和起来表明，在过去、现在和未来塑造我们地球地表地貌的过程中，并非只有板块在工作。地球内部更深处的活动是不能忽略的。如果说，“板块构造理论”一度把地质活动简化为2维的“拼图游戏”，那么现在就要把地球的活动看做一个3维的运动了。 |
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