制造地震和火山的可怕地方

世界上絕大多數的地震、火山和海嘯都產生于板塊相接的地方，也正是在這些地方，地球的暴怒達到了頂點。那么，板塊構造是怎樣發現的呢？

大陸漂移說

從魏格納的意外發現說起

板塊構造的發現始于德國氣象學家魏格納的一次意外發現。1910年的一天，年輕的德國氣象學家艾爾弗雷德·魏格納因病躺在床上，百無聊賴時，他的目光從窗外的常青藤移到了室內墻上掛著的一幅世界地圖上。他先是漫不經心地看著，突然，他的眼前一亮——他意外地發現大西洋兩岸的輪廓線竟是如此相對應，特別是巴西東端的直角凸出部分，與非洲西岸呈直角凹進的幾內亞灣完全吻合。自此以南，巴西海岸的每一個凸出部分，都恰好和非洲西岸凹進的海灣相對應。相反，凡非洲海岸的凸出處，總是與南美洲海岸的凹陷處相配合……

魏格納的腦海里閃出一個念頭：非洲大陸與南美大陸是否在歷史上曾貼合在一起？也就是說，是否從前它們之間并沒有大西洋，到后來才破裂、漂移而分開的？

在收集了大量關于大西洋兩岸相似的輪廓、地質構造、古生物、古氣候等多方面證據以后，魏格納宣稱，在2億年前，大西洋和印度洋都不存在，現今的七大洲是一個聯合的統一古陸，包圍這個泛大陸的是統一的泛大洋，后來聯合古陸逐漸裂成幾個大陸，裂開處產生了大西洋和印度洋，裂開的大陸在地層下部的硅鎂層之上漂移。按照魏格納的說法：“就像我們把一張撕碎的報紙按其參差不齊的斷邊拼湊攏來，如果看到其間印刷文字行列恰好整齊吻合，就不能不承認這些碎紙原來是連接在一起的。”

1912年1月10日，魏格納在一次會議上做了題為《大陸的水平漂移》的演講，在這次演講中他第一次大膽提出了“大陸漂移說”。到1915年，魏格納寫成《海陸的起源》一書，全面而系統地闡明他的觀點，這標志著大陸漂移說的正式誕生。

“大陸漂移說”的問世，就像一顆炸彈在全世界引起了轟動。由于這一假說與長期以來地學界的主導思想“海陸位置固定論”背道而馳，因而遭到大多數正統學者的激烈反對。1926年11月，在紐約召開了一次關于大陸漂移說的討論會，魏格納興致勃勃地出席了會議。可是，會議一開始就成了對“大陸漂移說”的批判會，代表們一個個板起面孔斥責和非難魏格納，尤以英國地球物理學權威杰弗里斯的反對最為堅決，他指責“大陸漂移說”是“一位大詩人的夢”。隨著1930年魏格納赴格陵蘭探險時遇難身亡，“大陸漂移說”被打入冷宮，逐漸為世人所忘卻。

海底擴張說

來自深海底的有力證據

1973年8月2日，“阿基米德號”深潛器載著駕駛員德弗羅貝雄爾、首席科學家勒皮雄和機械師米歇爾開始下潛，下潛的目標是大西洋中脊，它位于亞速爾群島的西南海底。

3個小時之后，2600米深的海底已在“阿基米德號”的下面呈現。勒皮雄的眼睛緊貼著舷窗，突然，他驚呼起來：“看，熔巖！”在他的前方，巨大的熔巖就像瀑布似的從幾乎垂直的陡坡上傾瀉而下。勒皮雄還看到，在中央裂谷的巖壁上，有許多黑黝黝的“管道”，活像大管風琴的音管，參差不齊地排列在那里，直徑大多在1米以上，在探照燈的照耀下閃爍著黑玉般的光澤。在一塊海底凹地上，堆放著一些完整無損的熔巖塊，外形就像枕頭，探險者給它起名叫“枕巖”。

勒皮雄一邊拍照，一邊想著熔巖瀑布形成時的壯觀景象：熾熱的巖漿從裂谷底部縱橫交錯的裂隙里涌出來，就像一個巨大的破雞蛋，蛋黃流向四方，然后被海水冷凝成紅色的“瀑布”，而黑色的管道則可能是巖漿透氣的“煙囪”……

幾個小時后，他們回到了海面。在母船上焦急等待的其他科學家一看到他們歡快的眼神就明白，他們已經找到了打開海底奧秘之門的鑰匙。原來，這是一次名叫“法摩斯”的法美聯合海底探險行動，參加探險隊的科學家們為了支持一種新的理論——海底擴張說，在深海尋找有力的理論依據。

海底擴張說是這么解釋的：大洋中脊是地幔對流上升的地方，也是新的大洋地殼誕生處，地幔的力量可以像傳送帶一樣，把新生的大洋底運向遠方。顯然，海底擴張說的形成，使“大陸漂移說”又復活了。或者更確切地說，“大陸漂移說”被“海底擴張說”代替了。

為什么海底會擴張和移動呢？原來，在地殼的下面是厚達2900千米的地幔，由于地幔溫度很高，壓力很大，使地幔物質處于熔融狀態，像沸騰的鋼水一樣不斷翻滾、對流。所謂對流，就是物質的一種循環流動。一壺水在加熱的過程中也存在對流：直接加熱點上的水，因升溫而向上流動，然后再向四周流散開去，同時四周的水再向加熱中心涌來，如此周而復始，形成了壺中水的對流。與此相仿，處于高溫熔融狀態的地幔物質也是這樣，大陸則被動地在地幔對流體上移動。當巖漿上涌到對流巖石圈的底部時，地幔流受到了阻礙，于是就分成兩股朝兩側流動。它的力氣可真不小，能把巖石圈撕開，地下的巖漿就乘此機會沖出海底噴射出來，而低溫海水使之冷卻凝結，鋪在老的洋底上，變成新的洋殼。當然，地幔涌升絕不會如此停止，在繼之而來的地幔涌升力的驅動下，新洋殼被撕裂，裂縫中又涌出新的巖漿，冷凝固結，再為涌升流所推動，把原來的海底擠向兩側。漸漸地，一座隆起的海底山脈橫貫大洋的中央。分開的海底就像馱在傳送帶上似的，慢慢地向兩側推移開去。這就是海底擴張。

海底在擴張，那么海底會不會變得越來越寬呢？不會的。在傳送帶上的海底地殼自有它的歸宿，這個歸宿就是大洋的邊緣。舊的海底被送到這兒之后，遇到大陸地殼使擴張受到阻礙，于是洋殼就連同上面的沉積物一起向下面俯沖，重新鉆入地幔之中。這種洋殼俯沖的結果是：在這兒留下了幾千米深的海溝，與海溝形影相隨的是發生頂翹的島弧，舊海底的消亡也使得火山和地震常常發生。

如果我們把地球比作一頭怪獸的話，那么大洋中脊和海溝就是兩個血盆大口。大洋中脊吐出地球內部的物質，營造新的海底，而海溝則吞沒舊的海底，讓它重新歸還地底下去。海洋的底就這樣被替換更新著，大約每2億年一次。

板塊構造說

從舊金山看全球大板塊

1906年4月18日，加利福尼亞州發生了美國歷史上損失最大的地震，震級8.3級，震中烈度十一度，撼動了美國西部96萬平方公里的土地。歷史名城舊金山天旋地搖，建筑坍毀，到處起火，全城2.8萬幢房屋付之一炬，6萬多人喪命，財產損失達5億美元。

這次大地震的罪魁禍首是誰呢？是生性活潑的圣安德烈亞斯大斷層。這條斷層南起加利福尼亞灣，向西北延伸，到舊金山北面的門多西諾角入海，大體上與太平洋海岸平行，總長1000公里以上。據說，這條線就是太平洋板塊和北美板塊的結合部。1000多萬年以前，兩個板塊銜接在一起，就像停靠在同一個車站的兩列火車，后來各朝相反方向移動，太平洋板塊滑向西北，北美板塊滑向東南，裂痕越來越深。至今，這個斷層已深入地殼32～48公里，每年平均移動2.5～5厘米，但其力量分布不均勻，有的地段在滑動，有的地段則“咬住”不放，滑動的地段硬要拉著不動的“頑固分子”跟它走，張力逐漸增強，猶似積聚著幾百顆核彈的力量，一旦失去平衡，瞬間移位，便會爆發一次強烈的地震。1906年舊金山的這場大災難正是圣安德烈亞斯斷層大錯動的結果。近百年來，這個斷層發生6級以上大地震達27起。

在舊金山附近保留著一個“1906年大地震遺跡”。在一個山坡上，在兩道柵欄中間樹立著一塊大木牌，牌上畫著一條粗線，兩側箭頭分別注明“太平洋板塊”和“美洲板塊”。 柵欄四周芳草萋萋，樹木茂密，并無什么異常景色，而奧妙就在柵欄上。原來，這兩道柵欄本來是連在一起的，1906年的地震把它一分為二，成了相距4.88米的兩道短柵欄。移位部分并未見到深溝，但巖石破碎，與兩側正常巖層明顯不同。如果你兩腳分開站在那條粗線的兩側，就意味著你的一只腳踏在太平洋板塊上，而另一只腳踏在北美板塊上。

更有趣的是舊金山東南的霍利斯特鎮的艾梅頓酒廠。1948年，人們錯誤地把廠房建在了圣安德烈斯斷層線上。1956年8月，人們發現廠房錯開10厘米寬的裂痕，從屋頂到墻腳齊齊朝西北—東南方向切去。到1969年，相錯距離已達25厘米，房子被分成兩半，一半在北美洲板塊，一半在太平洋板塊。

這里的“板塊”是何含意？它代表的是怎樣的一種地球觀？20世紀60年代，可以說是地球科學史上最為激動人心的年代。1967年，幾位才華橫溢的地質學家在英國劍橋大學聚會，威爾遜、赫斯、摩根、馬修斯、瓦因和勒皮雄，這些在各自的專業領域對“海底擴張說”做出不同貢獻的科學家，展開了熱烈的討論。正是在這種自由的探討中，逐漸形成了一種新的地球觀——“板塊構造說”。

板塊的全稱是“巖石圈板塊”。板塊被認為是剛性的，且不易發生形變。地球最外層的剛性巖石圈猶如在傳送帶上一樣，被不斷推移著。不過，這巖石圈并非鐵板一塊，而是被各種斷裂或構造活動帶分割成許多塊，這就是“板塊”。這些板塊被馱在地幔頂部的軟流層之上，隨著地幔的對流不停地漂移。

法國地質學家勒皮雄第一次把地球巖石圈劃分成六大板塊：歐亞板塊、太平洋板塊、北美板塊、非洲板塊、印度洋板塊和南美洲板塊。后來隨著研究的深入，板塊構造劃分得更多更小了，整個巖石圈劃分為12個主要板塊。

板塊構造理論認為，大陸是坐落在板塊上的，當板塊運動時，同時也載著大陸向前漂移，大陸只不過像乘客一樣乘坐在海洋板塊之上行進。因此，“海洋板塊漂移”這個詞，可能比“大陸漂移”更能準確地說明問題。

板塊構造說是大陸漂移說和海底擴張說的進一步發展，包含了后兩個學說中的全部精華，又充實了大地構造活動的新理論，它凝聚了數代海洋科學家的卓越才智和探索精神。板塊構造說一誕生，很快獲得世界各國地球科學家的支持，可以說它是地質學領域的一次新變革。

狂暴的邊界

在板塊交界的地方，板塊頻繁地發生著碰撞、擠壓，造出巨大的山脈和深邃的海溝。在這些地方，地球的暴怒達到了頂點，世界上絕大多數的地震、火山和海嘯都產生于此。

1

分離邊界：在兩塊板塊相互遠離時，它們的邊界就是分離邊界。大洋中脊是地球上延伸最長的山脈，其形成就是板塊分離的結果。在大洋中脊的脊部，地球深處的巖漿噴涌而出，在遇到冰冷的海水時冷卻下來，形成新的地殼。板塊在大洋中脊的分離和新地殼的產生被稱為海底擴張。

2

匯聚邊界：新的地殼不斷地在大洋中脊形成，但地球的大小并沒有顯著變化，這是因為在地表的某個地方，地殼正在以與擴張相同的速率消亡著。地殼的消亡發生在兩個板塊碰撞的地方。大約5000萬年前，印度板塊與歐亞板塊相撞，形成了高聳的喜馬拉雅山脈。

3

轉換斷層：在兩個板塊朝相反方向滑動、交錯的地方，巖層發生斷裂，導致大片巖體滑動易位，所形成的裂縫就是斷層。沿著斷層常常發生淺源地震。加利福尼亞的圣安德烈亞斯斷層是世界上最著名的轉換斷層。

4

熱點：構造板塊在地球表面的運動很像一個傳送帶。在這個過程中，板塊可能會經過地球地幔層的一個熱點之上，熔融的地幔物質從這里呈柱狀上升并沖破地殼，發生火山爆發，形成一系列火山地貌，如海山或火山島鏈。夏威夷群島就是最著名的熱點產物。