地理纵横

20世纪40年代，英国物理学家布莱克特提出了有关太阳和地球等的磁场成因理论。为了验证自己理论，他费了数年时间，研制成可测准至10-7高斯的精密地磁仪。这套仪器为测定岩石中微弱的热剩磁提供了可能。热剩磁是岩浆冷凝过程中，其中的磁性矿物顺着地球磁场方向排列并成为永久磁石的状态。1957年布莱克特和英国朗康发现在不同地质时期中地磁极是在移动的。他们根据英国和欧洲的岩石标本测定的磁化方向以及北美的标本测定的磁化方向，分别画出地质时期中地磁极移动的轨迹。从图上可明显地看出欧洲和北美岩石标本分别所记录的地磁极移动轨迹并不重合，且存在着有规律的偏差。由于地磁场的主要部分为偶极磁场，因此根本不可能同时存在着两对地磁极。他们认为这两个轨迹不重合，外表看来有两对地磁极，但实际上却是因为北美大陆相对欧洲大陆向西移动了30度造成的。于是他们对移动轨迹进行了调整，将现在的北美相对欧洲向东旋转30度，这样两个移动轨迹就一致起来了。这等于说，在地质历史某时期，大西洋并不存在，欧洲北美是连在一起的。两大洲现在的分离只是后来大陆发生大规模相对水平移位而造成的。有了这个有力论据，大陆漂移理论也就开始复兴了。

近40年来，由于发现海洋底是地球上最大连续矿体，激起了人们对洋底探索的热情。海洋探测技术中出现了声呐、深海钻探、海底打捞、同位素地质年代测量，以及海洋重力、地磁、地热测量仪等先进装备。同时也开展了一系列大规模的国际考察计划。例如在“国际地球物理年”（1957—1958年）活动中，用地球物理方法探讨地壳和上地幔性质的成果，引起了人们极大兴趣，为了进一步研究地壳和上地幔，于是出现了“上地幔计划”（1962—1970年）。正是这个计划促进了板块学说的提出和完善。为了弄清板块的动力和机制，又提出了“地球动力学计划”（1972—1977年）。这个计划的实施，提醒人们有必要进一步了解大洋，特别是大陆的岩石圈，于是“岩石圈计划”（1980—1990年）应运而生。国际地球物理年的地球物理调查发现，大洋壳的厚度不大，在这里最容易打穿洋壳而达到莫霍面，于是制定了“莫霍计划”和后来的“深海钻探计划”（1968—1983年）。20世纪70年代根据地球动力学计划的需要，又出现了“大陆钻探计划”和“超深钻探计划”。这种连续的国际合作考察计划，大大推动了地球科学特别是洋底科学的—系列重大发现，从而促使复兴后的大陆漂移理论飞速发展起来。

洋底科学的重大发现有以下四方面：

海底地貌 早在19世纪中叶，欧洲和美洲间为铺设海底电缆，进行了海底地貌测量，发现了大西洋中脊，当时称为“电讯高原”。海底平顶山的发现也比较早，它是顶部被海浪侵蚀的海底古火山锥。20世纪50年代精密的回声探测器问世，可测到1万米深的海洋底，精度达五千分之一。于是人类精确地测量了海底地貌，弄清了中洋脊、深海沟、断错带和海底平顶山四大洋底地貌及其分布。人们还发现：中洋脊绵延各大洋达几万公里；深海沟和中洋脊大致平行；断错带垂直切割中洋脊；海底平顶山则按年代顺序在垂直中洋脊方向上排列成行，如此等等。

地磁 早在20世纪30年代日本松山范基发现大陆上古地磁倒转现象。进一步研究，人们得知古地磁场倒转是普遍现象。1954年核磁共振磁力仪问世后，可以测定微弱的海底古地磁。20世纪50年代后期，人们开始大规模海上地磁测量，从而发现了中洋脊两边海洋地壳的古地磁，而且有着多次地磁反向，形成地磁条带。这种条带在中洋脊两边是对称的。各大洋中洋脊两边的地磁条带还可以相应对比。1964年第一个磁场反向时间表问世，1968年美国海茨勒作出了7600万年统一的171次磁场反向时间表。1968年开始，“格洛玛·挑战者号”考察船收集大量资料，为海底地磁条带式和年龄提供了可靠的证据，进一步推动了海洋地磁研究发展。

地震 1855年意大利帕尔米里设计了第一台现代地震仪。19世纪末，英国米尔恩证实了地震是一种能通过地球传播的震波。于是地震观测发展起来。1900年世界上有13个地震台。1923年秋，日本关东大地震，毁灭了两个现代化大城市——东京和横滨的大半部，使欧美经济发达国家对地震都有戒心。地震科学研究在世界范围内逐渐开展起来，地震台站开始增多。第二次世界大战后，苏、美为相互监测地下核试验，又布置了大量地震台站。地震台站的大量建立，地震仪器学的发展，地震资料大量积累起来。1954年以来美籍德国人谷登伯格等人对全球地震资料进行统计研究，描绘出全球地震活动带。地震资料的研究对于环太平洋地震带，特别是深海沟处的俯冲带的形成机制有巨大贡献。1965年加拿大威尔逊分析了中洋脊和地磁条带的错动以及有关地震资料，发现了一种特殊的断层——转换断层。

海洋地质 第二次世界大战后，近海石油地质钻探迅速发展起来。在此基础上，美国的“格洛玛·挑战者号”船于1968年开始执行深海钻探计划，获得大量海洋底岩芯。在分析研究这些岩芯的基础上，建立起海洋地质学。原来海洋地壳岩石类型比大陆贫乏得多，洋底基本上没有比中生代更老的沉积物，只有侏罗纪的（约一亿五千年）。可见海洋底在不断更新之中；海洋沉积岩和其上沉积物的年龄和厚度是与距中洋脊的远近成正比的；中洋脊两边地层是对称的。

美国的赫斯和迪茨都相信霍姆斯和荷兰的万宁—迈尼兹的地幔对流说。尽管对地幔中存在热对流现象有着长期的争论，并且仍无法观察，但是从理论上讲，其存在是合理的。于是他们用地幔对流观点来归纳以上洋底科学所取得的一些进展。赫斯和迪茨均认为，连绵分布各大洋的中洋脊的顶部破裂带往下发育，可以穿透岩石圈而至软流层。中洋脊地热流量大，正说明由于地幔对流，迫使岩浆沿着中洋脊破裂带慢慢上升，然后冷却，逐渐凝固成薄的新海洋地壳。这个过程不断进行，造成海底的扩张。由于海底总面积不可能有大的变化，所以随着新海底不断产生，就必定有相当数量老海底插入地幔中被熔化而消亡，也就是说在地球上有海洋地壳消减带存在。当时人们已发现近太平洋岸边及岛弧附近有着各种形式的深海沟。20世纪30年代初万宁—迈尼兹为避开海水上层的波扰，首先用潜水艇装载仪器，进行海底重力测量。随后，松山基范在日本的周围海域也做了同样测量。他们发现海沟及其附近地区的重力场的负异常特别大。一般认为海沟是由于内在动力原因引起地壳断裂和下沉的。海洋地貌探测又发现所有深海沟的横断面，几乎普遍作“V”字形，底部很少沉积物。这说明海沟边缘的海底仍在下沉着。海沟的热流量大大低于中洋脊的事实，也证明深海沟同岩浆上升处的中洋脊相反，海洋地壳在这里有下沉运动。显然海沟就是要寻找海洋地壳消减带。海洋地壳不断产生和消减还得到当时其他洋底科学成就的支持。因此海底扩张概念明确起来。赫斯于1961年、迪茨于1962年，各自独立提出海底扩张说。这个理论认为，地幔中有对流存在。地幔物质从地壳裂缝处上升，形成中洋脊，并不断生长新的海洋地壳。对流体牵引中洋脊两边地壳以相同速率不断向两边扩展，海洋地壳碰到大陆地壳就下沉钻入地幔之中。大陆地壳前缘被挤压抬升形成山脉或岛弧。由于海洋地壳不断更新，海底没有比中生代更老的地层。海洋并非永存的，大陆并非固定不动的。

海底扩张说产生后，得到了各方面的重视，在海洋地区展开了广泛的验证工作。1963年英国瓦因和马修斯根据地磁极倒转的新发现，设计出一种验证方法。他们的中大西洋中脊的地磁研究充分证实了海底扩张说的正确。地磁反向时间表的建立以及转换断层等的发现，也有力地证明海底扩张的存在。地磁条带经常被巨大断层切割成段，其间发生水平错动。这种巨大错动的存在，是大陆漂移的直接证据。目前已在太平洋发现门多西诺断层有1150公里的水平错动。测定地磁条带的宽度和相隔时间或测定同一扩张线上不同海底平顶山间距离和相隔时间，都可以明确算出海底扩张速率。总之，通过广泛验证，海底扩张概念越来越深入人心，并且得到新的引申。

由于绵延数万公里的中洋脊存在，以及深海沟等其他深大断裂的存在，整个地球岩石圈已不再是完整的壳体，而是被分割成几个巨大块体，这个块体被称为（岩石圈）板块。板块是岩石圈构造的基本自然单元。这种基本单元的边界和地震活动带正好吻合，从而进一步得到证明。根据海底新发现，可归纳出构成典型板块的边界有三种。其一为分离边界，为中洋脊。这里熔岩上升产生新的海洋地壳。其二为聚敛边界。它的位置和分离边界相对。这里两板块碰撞，或是海洋板块俯冲于大陆板块之下，而形成海沟（俯冲带）；或是两大陆板块相遇，形成年轻褶皱山脉（地缝合线）。其三为转换边界，即为两个板块相互作剪切运动的转换断层。这里地壳无新生，也无消亡。由这三种边界组成板块及其运动状况，不仅得到新的地球科学成就广泛支持，并且也基本符合以往大陆漂移理论的各种重要概念。

20世纪60年代末，美国勒皮雄和摩根、英国麦肯齐等人在大陆漂移、地幔对流、海底扩张等概念基础上，概括了当时的洋底发现，建立了板块构造说。这个理论认为：岩石圈的基本构造单元是板块；板块边界是中洋脊、转换断层、俯冲带和地缝合线；由于地幔对流，板块在中洋脊分离、扩张，在俯冲带和地缝合线俯冲、消减；全球被分为欧亚、美洲、非洲、太平洋、澳洲、南极六大板块和若干小板块；全球地壳构造运动的基本原因是这些板块的相互作用；板块强度很大，板块的边缘是构造运动最剧烈的地方，主要变形在其边缘部分。板块构造说产生后，得到了越来越多的科学验证。特别是得到1968年之后海洋地质学的有力支持。目前说明板块整体运动的最好例子是北美西海岸的圣安德列斯大断层。断层长960多公里。对它的实地考察，以最充分的地质证据证明，仅仅从第三纪以来，这个断层的东侧相对于西侧，向东南方向移动了200多公里。近期精确的大地测量揭示了断层两侧目前正以大约每年5厘米的速度继续相对移动着。

1973年威尔逊根据板块构造说，提出大洋盆地演化旋回设想，将大洋盆地的演化分为胚胎期、青年期、成熟期、衰退期、终结期和残痕期六个阶段。

板块构造说阐明的地球基本面貌的形成和发展，非常引人入胜。例如：大西洋在不断扩大；太平洋在不断缩小；红海、东非裂谷和加利福尼亚海湾在不断开裂，孕育着新的大洋；亚洲东面一系列岛弧、美洲西部的巨大的科迪勒拉山系是大陆板块被海洋板块挤压变形而生成的；西藏高原是两个大陆板块相碰，印度板块跑到欧亚板块下面，彼此重叠而生成的；喜马拉雅山是两者挤压而迅速隆起形成的等。中国位于三大板块汇合的地方。东南和东南面，受到西太平洋板块的强烈挤压，所以主要构造线的方向多呈北东或北北东走向。西南又受到印度—澳大利亚板块的强烈冲撞，主要构造线的方向多为东西走向。

目前尽管不少问题还在争论，例如地幔对流是否存在？板块移动的力究竟是什么？中生代以前的大陆漂移形式是什么？大陆板块内部的地学特点是什么？但是大陆巨大漂移、海底不断更新已成为无法否定的事实。尽管形式的修改和替代理论被不断提出来，但地球科学家公认，就适合当前的情况来看，板块构造似乎仍然是最好的模式。过去的大地构造理论，甚至包括魏格纳大陆漂移说，都是在对大陆研究基础上推导海洋，所以对地球的了解是残缺不全的。板块构造说则是在海洋地壳同大陆地壳相结合研究基础上提出了一个全新的地壳运动模式。这个模式展示了统一以往各种大地构造假说和理论的前景。大陆漂移理论描绘了大陆有分有合、大洋有生有灭的一幅宏伟、发展的图景，否定了大陆固定、海洋永存的传统观念，开创了人类对地球史认识的新阶段。1968年威尔逊提出，板块构造论在地质学史上，犹如哥白尼的太阳中心说，成为“地质学的一次革命”。自此之后，地质学革命的提法得到越来越多的支持。板块构造说如今已在探讨山脉和高原的成因、地震活动、岩浆成因、变质作用、金属矿带分布、古气候状况、生物演化等各个领域中发挥巨大的指导作用。

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