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1973年8月2日,“阿基米德号”深潜器载着驾驶员德弗罗贝雄尔、首席科学家勒皮雄和机械师米歇尔开始下潜,下潜的目标是大西洋中脊,它位于亚速尔群岛的西南海底。
3个小时之后,2600米深的海底已在“阿基米德号”的下面呈现。勒皮雄的眼睛紧贴着舷窗,突然,他惊呼起来:“看,熔岩!”在他的前方,巨大的熔岩就像瀑布似的从几乎垂直的陡坡上倾泻而下。勒皮雄还看到,在中央裂谷的岩壁上,有许多黑黝黝的“管道”,活像大管风琴的音管,参差不齐地排列在那里,直径大多在1米以上,在探照灯的照耀下闪烁着黑玉般的光泽。在一块海底凹地上,堆放着一些完整无损的熔岩块,外形就像枕头,探险者给它起名叫“枕岩”。
勒皮雄一边拍照,一边想着熔岩瀑布形成时的壮观景象:炽热的岩浆从裂谷底部纵横交错的裂隙里涌出来,就像一个巨大的破鸡蛋,蛋黄流向四方,然后被海水冷凝成红色的“瀑布”,而黑色的管道则可能是岩浆透气的“烟囱”……
几个小时后,他们回到了海面。在母船上焦急等待的其他科学家一看到他们欢快的眼神就明白,他们已经找到了打开海底奥秘之门的钥匙。原来,这是一次名叫“法摩斯”的法美联合海底探险行动,参加探险队的科学家们为了支持一种新的理论——海底扩张说,在深海寻找有力的理论依据。
海底扩张说是这么解释的:大洋中脊是地幔对流上升的地方,也是新的大洋地壳诞生处,地幔的力量可以像传送带一样,把新生的大洋底运向远方。显然,海底扩张说的形成,使“大陆漂移说”又复活了。或者更确切地说,“大陆漂移说”被“海底扩张说”代替了。
为什么海底会扩张和移动呢?原来,在地壳的下面是厚达2900千米的地幔,由于地幔温度很高,压力很大,使地幔物质处于熔融状态,像沸腾的钢水一样不断翻滚、对流。所谓对流,就是物质的一种循环流动。一壶水在加热的过程中也存在对流:直接加热点上的水,因升温而向上流动,然后再向四周流散开去,同时四周的水再向加热中心涌来,如此周而复始,形成了壶中水的对流。与此相仿,处于高温熔融状态的地幔物质也是这样,大陆则被动地在地幔对流体上移动。当岩浆上涌到对流岩石圈的底部时,地幔流受到了阻碍,于是就分成两股朝两侧流动。它的力气可真不小,能把岩石圈撕开,地下的岩浆就乘此机会冲出海底喷射出来,而低温海水使之冷却凝结,铺在老的洋底上,变成新的洋壳。当然,地幔涌升绝不会如此停止,在继之而来的地幔涌升力的驱动下,新洋壳被撕裂,裂缝中又涌出新的岩浆,冷凝固结,再为涌升流所推动,把原来的海底挤向两侧。渐渐地,一座隆起的海底山脉横贯大洋的中央。分开的海底就像驮在传送带上似的,慢慢地向两侧推移开去。这就是海底扩张。
海底在扩张,那么海底会不会变得越来越宽呢?不会的。在传送带上的海底地壳自有它的归宿,这个归宿就是大洋的边缘。旧的海底被送到这儿之后,遇到大陆地壳使扩张受到阻碍,于是洋壳就连同上面的沉积物一起向下面俯冲,重新钻入地幔之中。这种洋壳俯冲的结果是:在这儿留下了几千米深的海沟,与海沟形影相随的是发生顶翘的岛弧,旧海底的消亡也使得火山和地震常常发生。
如果我们把地球比作一头怪兽的话,那么大洋中脊和海沟就是两个血盆大口。大洋中脊吐出地球内部的物质,营造新的海底,而海沟则吞没旧的海底,让它重新归还地底下去。海洋的底就这样被替换更新着,大约每2亿年一次。
板块构造说
从旧金山看全球大板块
1906年4月18日,加利福尼亚州发生了美国历史上损失最大的地震,震级8.3级,震中烈度十一度,撼动了美国西部96万平方公里的土地。历史名城旧金山天旋地摇,建筑坍毁,到处起火,全城2.8万幢房屋付之一炬,6万多人丧命,财产损失达5亿美元。
这次大地震的罪魁祸首是谁呢?是生性活泼的圣安德烈亚斯大断层。这条断层南起加利福尼亚湾,向西北延伸,到旧金山北面的门多西诺角入海,大体上与太平洋海岸平行,总长1000公里以上。据说,这条线就是太平洋板块和北美板块的结合部。1000多万年以前,两个板块衔接在一起,就像停靠在同一个车站的两列火车,后来各朝相反方向移动,太平洋板块滑向西北,北美板块滑向东南,裂痕越来越深。至今,这个断层已深入地壳32~48公里,每年平均移动2.5~5厘米,但其力量分布不均匀,有的地段在滑动,有的地段则“咬住”不放,滑动的地段硬要拉着不动的“顽固分子”跟它走,张力逐渐增强,犹似积聚着几百颗核弹的力量,一旦失去平衡,瞬间移位,便会爆发一次强烈的地震。1906年旧金山的这场大灾难正是圣安德烈亚斯断层大错动的结果。近百年来,这个断层发生6级以上大地震达27起。
在旧金山附近保留着一个“1906年大地震遗迹”。在一个山坡上,在两道栅栏中间树立着一块大木牌,牌上画着一条粗线,两侧箭头分别注明“太平洋板块”和“美洲板块”。 栅栏四周芳草萋萋,树木茂密,并无什么异常景色,而奥妙就在栅栏上。原来,这两道栅栏本来是连在一起的,1906年的地震把它一分为二,成了相距4.88米的两道短栅栏。移位部分并未见到深沟,但岩石破碎,与两侧正常岩层明显不同。如果你两脚分开站在那条粗线的两侧,就意味着你的一只脚踏在太平洋板块上,而另一只脚踏在北美板块上。
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汇聚边界:新的地壳不断地在大洋中脊形成,但地球的大小并没有显著变化,这是因为在地表的某个地方,地壳正在以与扩张相同的速率消亡着。地壳的消亡发生在两个板块碰撞的地方。大约5000万年前,印度板块与欧亚板块相撞,形成了高耸的喜马拉雅山脉。
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转换断层:在两个板块朝相反方向滑动、交错的地方,岩层发生断裂,导致大片岩体滑动易位,所形成的裂缝就是断层。沿着断层常常发生浅源地震。加利福尼亚的圣安德烈亚斯断层是世界上最著名的转换断层。
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热点:构造板块在地球表面的运动很像一个传送带。在这个过程中,板块可能会经过地球地幔层的一个热点之上,熔融的地幔物质从这里呈柱状上升并冲破地壳,发生火山爆发,形成一系列火山地貌,如海山或火山岛链。夏威夷群岛就是最著名的热点产物。