上一次講到，1965年，幾個(gè)地質(zhì)學(xué)的大拿來到了劍橋大學(xué)碰頭。包括海斯、威爾遜、瓦因和馬修斯他們幾個(gè)。他們幾個(gè)一直在研究海底擴(kuò)張學(xué)說。瓦因和威爾遜曾經(jīng)研究過海底的磁條帶異常。他們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)奇怪的現(xiàn)象，我們上次講過，因?yàn)榈厍虻拇艠O倒轉(zhuǎn)，因此在海底留下了痕跡。海底巖石的磁性是呈現(xiàn)出條帶分布的。沿著大洋中脊兩側(cè)對(duì)稱分布。就像是條形碼一樣。但是有些地方出現(xiàn)了反常的情況，大家可以設(shè)想一下，一個(gè)條形碼，從中間攔腰被橫著切成兩段，然后錯(cuò)位一下，擺放在那里。
”Z“字形大斷層
當(dāng)時(shí)瓦因和威爾遜在太平洋底靠近加拿大和美國邊界線的海域發(fā)現(xiàn)了這種現(xiàn)象。離岸邊幾百公里的地方就是太平洋洋脊的一小段，叫做胡安·德·富卡海嶺。洋脊按理說應(yīng)該是一座連綿不絕的巨大山脈。但是在這個(gè)地方，山脈被攔腰斬?cái)啵譃槟媳眱山?，南邊這半截被活生生向東推動(dòng)了300公里，靠近俄勒岡州的外海。就連巨大的海底山脈都被拉的錯(cuò)了位，更別說海底的磁條帶了。這是怎么回事呢？黑色粗虛線就是軸線，明顯存在錯(cuò)位
正好是在他們幾個(gè)大拿聚會(huì)的1965年，威爾遜寫了一篇論文，講的就是這種奇怪的現(xiàn)象。既然發(fā)論文和聚會(huì)是同一年，那么想必他們幾個(gè)聊天的時(shí)候一定討論過這個(gè)現(xiàn)象。這種地形叫做“轉(zhuǎn)換斷層”。名字是威爾遜起的。大家有興趣的話，去看看Google Earth的海底地形。我經(jīng)常趴著看，別說太平洋，大西洋的中洋脊也有好幾處明顯的斷裂。一條南北向連綿不絕的海底山脈被東西向的斷層切開好幾條大溝。好端端的山頭平白無故的的被橫推出去幾百里地，形成一個(gè)大錯(cuò)位，仔細(xì)去看，中洋脊變得像鋸齒狀，有點(diǎn)像拉鏈。左右咬合。大西洋里這樣的大錯(cuò)位也很常見
這種橫向斷裂說明什么呢？說明海底真的橫向移動(dòng)過。所以才有這樣的錯(cuò)位。否則怎么解釋呢？為什么會(huì)形成這樣的犬牙交錯(cuò)的形狀呢？我們后面會(huì)講到。瓦因和威爾遜沿著胡安·德·富卡海嶺繼續(xù)追蹤。發(fā)現(xiàn)這個(gè)這也是個(gè)拉鏈狀的結(jié)構(gòu)。有一個(gè)大斷層穿過整個(gè)加州一直延伸到加利福尼亞灣，加州原本是墨西哥的領(lǐng)土。后來并入美國。所以北邊有個(gè)美國的加利福尼亞州，南邊有個(gè)墨西哥的下加利福尼亞，這是個(gè)長條形的半島，和大陸之間相隔一個(gè)非常窄的水域，這個(gè)長條形的水域叫加利福尼亞灣。就在這個(gè)窄條的海底發(fā)現(xiàn)了太平洋洋脊的一小部分。很短很短的一小截。橫貫加州的那條大斷層就和加利福尼亞灣里的洋脊相連。這都是一個(gè)系統(tǒng)的。圣安德烈斯斷層
這條大斷層就是著名的圣安德烈斯斷層，幾次大地震的罪魁禍?zhǔn)?。為什么這條斷層這么活躍呢？就因?yàn)檫@個(gè)家伙是個(gè)轉(zhuǎn)換斷層。轉(zhuǎn)換斷層是經(jīng)常發(fā)生地震的。與此類似的還有死海斷層。長條形的死海也是在一條斷層線上，而且是世界最低的地方。轉(zhuǎn)換斷層一般都是在海里，極少有出現(xiàn)在陸地上的，加州倒霉，碰上了這么個(gè)玩意兒。注意中間的交錯(cuò)部分，這里板塊走向相反，圣安德列斯斷層就是這個(gè)類型
轉(zhuǎn)換斷層為什么會(huì)地震頻發(fā)呢？就跟這個(gè)大錯(cuò)位有關(guān)系。大家想象一下，一張紙，從中間一分為二。切口是一道直線。兩邊分離的時(shí)候，誰也不碰誰。假如你切了個(gè)“Z“字形的口子，兩邊拉開這兩張紙的時(shí)候，是不是某個(gè)地方會(huì)發(fā)生摩擦？圣安德列斯斷層就是如此，斷層靠太平洋的一邊向北移動(dòng)，靠大陸的另一邊向南移動(dòng)。假如地層是軟的倒也罷了。偏巧地層是硬的，脆的。錯(cuò)動(dòng)的力量足夠大的時(shí)候，巖石”咔吧“一下斷了。于是就大地震了。威爾遜統(tǒng)計(jì)了一下海底存在轉(zhuǎn)換斷層的地方。不統(tǒng)計(jì)不知道，一統(tǒng)計(jì)嚇了一跳。這哪里是地球，分明是個(gè)壘球。我們可以把地球描繪成一個(gè)壘球。皮子的接縫就好比是中洋脊，全世界的中洋脊、海溝、島鏈都被轉(zhuǎn)換斷層連在一起。轉(zhuǎn)換斷層就像是壘球上的那些縫合線。整個(gè)地球似乎就是好幾大塊球殼拼接起來的。于是威爾遜就管這種結(jié)構(gòu)叫做板塊。地球科學(xué)基礎(chǔ)理論的3.0版本已經(jīng)呼之欲出了。板塊構(gòu)造
板塊和大陸不是一碼事，雖然有些地方是重合的，但是很多地方是分開的。有些地方雖然在海里，但是卻和大陸是連為一體的。有些地方是在地上，但是卻和海洋板塊是一體的。比如東海南海，這都是海洋，但是海底和亞歐板塊是一個(gè)整體。太平洋板塊基本都是泡在水里的，只有最東邊的一絲是在地上，就是加州圣安德列斯斷層的西邊那一小塊。冰島齊刷刷被亞歐板塊和北美洲板塊一分為二。板塊的邊緣幾乎都是鋸齒狀的，到處都是轉(zhuǎn)換斷層。板塊到底是個(gè)啥玩意兒呢？板塊和大陸到底是什么關(guān)系呢？這就必須從軟流圈講起。我們以前講到過。地幔傳遞的熱量遠(yuǎn)比固體傳熱也強(qiáng)的多。說明地幔是靠對(duì)流來傳熱的。但是地幔全是軟的嗎？其實(shí)也不是這樣的。1926年，古登堡就發(fā)現(xiàn)地震波在地下兩百公里左右的地方傳播速度會(huì)變慢。特別是高頻信號(hào)衰減特別快。地震波可以通過，但是速度變慢，想來不可能是液體，而是一種相對(duì)較軟的東西。對(duì)地震波來講，這東西是硬的。但是也會(huì)產(chǎn)生塑性變形，也會(huì)極其緩慢的流動(dòng)。1960年5月22日，智利發(fā)生了一次有史以來最大的地震，震級(jí)達(dá)到9.5級(jí)。引發(fā)的海嘯橫掃整個(gè)太平洋，一直傳到日本，可見這場(chǎng)地震有多厲害。在1萬公里以外，海嘯還有10.7米之高。當(dāng)時(shí)地球開啟振動(dòng)模式，大概每個(gè)鐘頭都會(huì)震一下，持續(xù)了1個(gè)月之久。這對(duì)于地質(zhì)學(xué)家來講，是千載難逢的機(jī)會(huì)。要不是這次地震，怎么可能對(duì)整個(gè)地球的彈性做測(cè)量呢？根據(jù)地球整體的振動(dòng)模式，發(fā)現(xiàn)地球內(nèi)部的確是存在低速層的。也就是說，地幔之中并不是均勻的。上地幔的一部分和地殼組成了硬邦邦的巖石圈。莫霍面和軟流層并不是一碼事。莫霍面代表著地殼的石頭和地幔不一樣。因此密度不同彈性不同，傳播地震波有差異。這不涉及軟硬。但是地殼這個(gè)詞已經(jīng)被占據(jù)了，這是個(gè)挺好的詞語。軟流圈（Asthenosphere）
那么真正漂浮在軟流圈上的這一層只能起名字叫”巖石圈“。這一層是硬的。下邊的軟流層是軟的。我們知道，溫度高，巖石會(huì)熔化成巖漿。壓力太大會(huì)把液體的壓成固體的。因此在軟流圈，溫度占了上風(fēng)，地幔是軟的。但是再往下，壓力占了上風(fēng)，地幔就比較硬了，特性是不一樣的。現(xiàn)在看來，巖石圈是破損的。不是一整塊，而是分裂成了大小不等的幾塊。這個(gè)理論就可以把海底擴(kuò)張和大陸漂移結(jié)合起來了。魏格納理論的一些毛病也可以被修正了。魏格納不知道巖石圈，他以為是大陸在漂移呢。其實(shí)大陸就是平板拖車上的貨物，板塊就是平板拖車。板塊之間有幾種運(yùn)動(dòng)關(guān)系，兩個(gè)板塊向中間擠，要么就是海底板塊插進(jìn)大陸板塊的下面，比如馬里亞納海溝就是這么給擠出來的。要么就是兩個(gè)板塊擠出一座高山。比如喜馬拉雅山就是印度板塊擠壓亞歐板塊給擠出來的。當(dāng)然，還有就是兩家分手了，散伙了，兩個(gè)板塊被撐開了。當(dāng)年非洲和南美是怎么分家的，還不是被大西洋給撐開的嘛！還有就是錯(cuò)動(dòng)，像圣安德烈斯斷層一樣，兩邊平移方向不一樣。大陸這種分久必合，合久必分的過程被稱為”威爾遜旋回“?；旧贤栠d旋回就是描述大陸怎么裂開，然后縫隙逐漸擴(kuò)張成大洋，然后大洋的洋底不斷的推著大陸板塊分開，但是洋底會(huì)斷掉，破口上會(huì)發(fā)生重疊，一部分洋底插進(jìn)了另外一塊的下面。然后大陸會(huì)逐漸的合起來，最后又并到一起，大約細(xì)分成六個(gè)步驟。因此威爾遜旋回學(xué)說大概算是板塊學(xué)說的一個(gè)總綱。這個(gè)威爾遜就是我們前面提到的那個(gè)威爾遜。這位也是為板塊學(xué)說立下汗馬功勞的人。而且他為推廣板塊學(xué)說也做了很大的貢獻(xiàn)。但是，你只有這種說法是不行的，需要驗(yàn)證，需要找到確實(shí)可靠的證據(jù)，而且要找到板塊移動(dòng)的規(guī)律。板塊究竟是怎么運(yùn)動(dòng)的，它當(dāng)然不會(huì)是亂動(dòng)，為什么中洋脊會(huì)被轉(zhuǎn)換斷層搞得犬牙交錯(cuò)呢？這的確是個(gè)問題。這個(gè)問題很可能只是個(gè)數(shù)學(xué)問題。1964年，布拉德開始拼接大西洋兩岸的大陸。魏格納只是在地圖上拼來拼去。但是地球和地圖不是一碼事，地球是個(gè)球面。布拉德在球面上鼓搗了半天，想起了歐拉當(dāng)年的一個(gè)數(shù)學(xué)理論。你在地球這種球面上的任何行動(dòng)，都能理解成是在繞著一個(gè)點(diǎn)打轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)?？窟@個(gè)理論，布拉德成功地把非洲和南美給拼到了一起。這就需要大家有足夠的空間想象力了。比如說，我在繞著赤道行走，赤道是個(gè)圓吧。我在球面上想走出個(gè)直線，那是根本不可能的，球面上哪來的直線？我只要沿著緯線圈走，那么其實(shí)就是在繞著南北極點(diǎn)轉(zhuǎn)圈圈。一個(gè)板塊就像是外殼一樣是在球面上移來移去，當(dāng)然可以認(rèn)為是在轉(zhuǎn)圈圈。但是他們未必繞著地理上的南北極運(yùn)動(dòng)，但是科學(xué)家們還是能反推出這塊大陸是繞著哪個(gè)點(diǎn)轉(zhuǎn)圈圈的。這個(gè)點(diǎn)被稱為板塊的”旋轉(zhuǎn)極“。我們?cè)賮硐胍幌?，一塊板塊繞著旋轉(zhuǎn)極在地球表面滑來滑去。角速度必定是一致的，對(duì)吧。那么靠近旋轉(zhuǎn)極線速度必定慢，遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)極的速度必定快。線速度不一致，麻煩就來了。板塊內(nèi)部難免會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力。因此錯(cuò)動(dòng)也是難免的嘛。那些轉(zhuǎn)換斷層的方向必定是沿著運(yùn)動(dòng)方向。只要在轉(zhuǎn)換斷層線上做個(gè)垂直線。應(yīng)該是交匯在一個(gè)點(diǎn)上的。麥肯齊和帕克根據(jù)北太平洋的一系列地震做了分析，這些地震都來自于島鏈或者是轉(zhuǎn)換斷層。他們分析了斷層的滑動(dòng)方向。根據(jù)滑動(dòng)方向，他們發(fā)現(xiàn)，這些斷層都在繞著一個(gè)點(diǎn)旋轉(zhuǎn)。摩根也是一位年輕的學(xué)者，他直接分析了大西洋里轉(zhuǎn)換斷層的方向。他發(fā)現(xiàn)，這些轉(zhuǎn)換斷層都朝向格陵蘭島南端附近的一片海域。也就是說。美洲板塊和非洲板塊都是繞著這個(gè)點(diǎn)旋轉(zhuǎn)。假如以這個(gè)點(diǎn)為圓心的話，所有的轉(zhuǎn)換斷層都是同心圓。為什么島鏈都是弧形的呢？道理也在這里。摩根把地球表面分為20個(gè)板塊，他畫了一張地圖，標(biāo)出了所有這些板塊的旋轉(zhuǎn)極。怎么驗(yàn)證他的理論呢？還是去海底查地磁的異常條帶。這個(gè)條帶可是代表著海底擴(kuò)張速度，既然是在轉(zhuǎn)圈圈。那么必定擴(kuò)張速度不一樣。統(tǒng)計(jì)下來，數(shù)據(jù)是完全符合摩根的預(yù)測(cè)的。地球上的這些板塊移動(dòng)起來還真的是簡單的繞圈圈運(yùn)動(dòng)。法國人勒皮雄更進(jìn)一步，他的資料是最詳細(xì)最豐富的的，把地球劃分為六大板塊就是他干的。當(dāng)然其實(shí)板塊內(nèi)部還是可以繼續(xù)劃分的。我國為什么地震這么多，就是因?yàn)槟_底下的巖石圈其實(shí)是支離破碎的。我國這塊國土腳底下的歷史，那真是一言難盡。你想想，南北方的分界線昆侖山-秦嶺-淮河這條線是怎么形成的，怎么美國就沒有橫著的大山脈呢？人家的山為什么全是豎著的？背后也是一段蕩氣回腸的板塊運(yùn)動(dòng)的歷史。現(xiàn)在先按下不表，賣個(gè)關(guān)子。夠復(fù)雜吧，上一門40學(xué)時(shí)的課，也只能了解個(gè)皮毛
既然大陸分分合合其實(shí)都在轉(zhuǎn)圈圈，那么可以用角度來表述。南太平洋的擴(kuò)張角速度是最快的，大概100萬年就會(huì)張開1度。大西洋是1千萬年3.7度。勒皮雄的計(jì)算是不是準(zhǔn)確呢？可以用實(shí)際測(cè)量的辦法去檢驗(yàn)。冰島是大洋中脊露出水面的地方，在那里設(shè)置了很多的標(biāo)桿。用激光去測(cè)量距離。好幾年下來，的確是擴(kuò)張了幾厘米，平均速度大概是每年1厘米的樣子。美國加州圣安德烈斯斷層也是監(jiān)視的重點(diǎn)，畢竟這里經(jīng)常鬧地震，十有八九都跟這條斷裂帶有關(guān)系。這條線東邊在往南走，西邊在往北走。但是這條斷層線很長，有1300公里長，各處的速度并不均勻。平均下來是每年4厘米左右。理論計(jì)算速度應(yīng)該是大約5厘米，八九不離十。但是北邊的舊金山經(jīng)常是巍然不動(dòng)，力量一直得不到釋放，這等于是在憋大招。等到1906年，終于憋不住了，發(fā)生了一場(chǎng)7.9級(jí)的大地震，積攢了多年的力量一次性爆發(fā)出來，斷層滑動(dòng)了6米。你想想當(dāng)時(shí)是什么情景。你站在斷層線上。你就看這對(duì)面的小土包突然平移了6米，太嚇人了。地皮上的舊金山受得了嗎？城市80%被毀。1906年舊金山大地震
城里煤氣管道損壞引發(fā)了大火。很多損失是火災(zāi)造成的。當(dāng)然 很多人聽信傳言，說地震受損的的房子政府就不包賠了，政府只管著火的。有的居民覺得虧得慌，就自己一把火把房子燒了。因?yàn)榈卣?，城里供水系統(tǒng)全完蛋了，因此燒起來就沒辦法救。最后火燒連營，整個(gè)城市都燒的很慘。舊金山那叫一個(gè)慘不忍睹啊。當(dāng)然圣安德烈斯斷層也不是一直這么危險(xiǎn)，但是斷層線的錯(cuò)動(dòng)一直在發(fā)生。某些人小時(shí)候住在圣安德列斯斷層線附近。少小離家老大回，等晚年扛著包袱回到老家，他大概會(huì)發(fā)現(xiàn)，斷層線另一邊的小房子、樹啊等等一些東西會(huì)移動(dòng)了幾米。再過大概1000萬年的樣子，南邊的洛杉磯就會(huì)搬家到現(xiàn)在舊金山的位置了。舊金山哪兒去了呢？估計(jì)就搬到海里去了。勒皮雄的理論比當(dāng)年的魏格納要強(qiáng)多了，因?yàn)樗腔诰_的測(cè)量和計(jì)算。大陸和洋底的運(yùn)動(dòng)真的符合他的計(jì)算。但是他也面臨挑戰(zhàn)，在上世紀(jì)的60年代，曾經(jīng)有個(gè)地球膨脹說曾經(jīng)掀起了一些浪花。這又是一個(gè)什么樣的學(xué)說呢？下次再說。
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