新海洋的诞生

科学上的论证必须全面，仅仅以古地磁的新资料还不足以说明大陆漂移假说的正确性，海底扩张的假说帮助了大陆漂移说的重建。

海底扩张说，也就是地壳形成以后，在原始海陆的基础上所出现的新海洋诞生的新概念，最先发现者是哈雷·赫斯，他是美国普林斯顿大学地质系系主任。第二次世界大战期间，他是美国太平洋舰队“约翰逊角号”运输舰上的一名年青的军官。有一次，他随舰横渡太平洋，向马利安纳群岛、菲律宾、硫璜岛一带前进时，舰上的回声探测器纪录到一连串圆形海底山，山从平坦的海底耸然立起，高逾数千米，四周陡峭壁立，山顶平坦，令他十分诧异。像这种形态奇特，为数颇多的山体，不仅在大陆上从未见到过，而且在海底也是初次发现，于是他就以普林斯顿大学首任地质系系主任阿诺尔德·盖

奥特的名字命名。战争结束后，赫斯报道了他的发现，据他的初步统计，太平洋底的盖奥特竟有 160 多个。这些盖奥特是从哪里来的？为什么会造成如此奇特的模样？或者说是侵蚀夷平以后的山沉落到海底的，或者说是环礁沉没的，但都得不到满意的解释，暂时成为悬案。后来，研究海底扩张机理以后，解决了这一悬案，也就是说，先研究清楚海底的若干地质及地球物理问题。

在这方面，赫斯有一个有利条件。因为他在本世纪 30 年代之时，当过丹麦船长芬宁·马因内兹的助手，在海上从事过重力加速度的测量工作，受到良师的薰陶。他认为地球熔融的核心的热发散必将在地幔内导致热的对流。也就是说，由温差导致的热应力会引起液体的对流。地震工作者告诉我们，地幔物质是能够传导短脉冲地震波的固态物质。然而实验证明，固态物质在高温高压的长时期应力作用下，会变成液态，能变为塑性和蠕动，所以地幔的对流作用是能够产生的。计算也证明，在热储集达到引起地幔熔化点以前很久，地幔物质就开始以对流的形式发生运动了。

但问题是，这样的“热流”现象能否让人们直接观察到呢？正逢第二次世界大战结束后不久，一位从太平洋退役的年青美国军官亚瑟·马克斯威尔原想去原子能研究机构寻求工作，刚好在半路上遇见剑桥大学的地球物理学家爱德华爵士，两人谈得很投机，当讨论到探测洋底导热问题时，使马克斯威尔骤然间兴高采烈，他想：坐在房子里搞原子分裂实验，不如上船去体验一下海洋的滋味更诱人，于是参加了海底地温的测量工作。几年以后，他发现太平洋底的热流是从地球内部释放出来的，几乎与大陆上的热流颇有相似的特点。但洋底的热流值偏高，约为预期值的 10 倍，这就告诉人们，洋底热流的来源不可能来自玄武岩，也就是说，洋底热流并非洋底（玄武岩质的地壳）所固有，更不是玄武岩壳中的放射性矿物释放出来的。因此，像太平洋底下必有某种形式的热对流存在，情况如何，尚需探索。

不久以后，青年科学家理查德·冯·赫岑和上田诚也在太平洋多次研究并测量热流工作。他们发现洋底的某些隆起带上，比如东太平洋的隆起带和大西洋的中脊地带，洋底的热流值特别高；但在海沟所在处的热流值却比正常的要低。这一鲜明的对比，只能解释为洋底的热流分布是不均等的，其原因则由于洋底隆起带和洋中脊是热流的上升处；而海沟则是热流向下流动处。

当时，爱丁堡的亚瑟·霍尔姆斯根据赫岑与上田诚的结论，进一步提出，洋底的热流既然有上升与下降两种，升降的结果必然发生对流，于是他猜想说：热的对流运动可能就是驱使大陆漂移的马达。如果这股来自地幔的热流发生在大陆下面，并持续上升，会把大陆撕开，先形成像红海或加利福尼亚湾那样宽阔的裂缝，然后再继续扩大，最终就会变成开阔的大洋。

第二次世界大战结束以后，海洋科学获得突飞猛进的发展，特别是利用声纳探测海底地形的工作，取得更大的成绩。虽然在上世纪就已经在大西洋中间发现一个巨大而宽阔的大洋中脊，但有关洋中脊的其他资料所知有限，现在仅就洋中脊的地形观察就令人神往。例如洋中脊的地形十分崎岖，在洋中脊的中央有一条很深的裂谷，好像把洋中脊劈成两半似的。大西洋的洋中脊延伸极为远长，北起斯匹茨卑尔根，一直向南，与非洲西南方的印度洋上的洋中脊相接，洋中脊两侧如万仞削壁，兀立于深海平原之上，其相对高差足有二三千米。洋中脊中间的大裂谷还是浅源地震的发源地，沿着裂谷，构

成连续的地震带。如此等等。

那位久负盛名的美国地质学家——盖奥特的发现者赫斯，获得有关海底岩层的古地磁资料、热流资料、洋中脊及裂谷资料，以及地幔热流促使大陆漂移的设想等，再经过他的综合分析以后，认为：大洋中脊是热流上升的地方，地幔上部的熔化部分足以推开地表，熔岩喷溢而出，形成海底山脉，其中不少是海洋火山，当露出海平面时，就是火山岛，例如冰岛。随着时间的流逝，火山岛一方面被剥蚀作用所夷平，一方面受到热流的推动而渐渐离开洋中脊，甚至也会随着热流的下降而又会沉没到海底，于是形成前面所说的盖奥特奇观。所以，盖奥特是洋中脊热对流的产物，多年来未能解决的难题终于找到了答案。赫斯并不以此为满足，他的富有想象力的一整套有关洋底发展史的概念，终于写出一篇题为《海盆的历史》的短小精悍的论文，选择在 1962 年为其同事 A·F·布丁顿退休纪念会上宣读，这是向全世界公布一个理论的时刻，庄严而难忘。但赫斯却十分谦虚地说：“我这篇短文并不称为论文，而是一篇地球的诗篇。”一年以后，美国海军电子实验室的罗伯特·迪茨在一篇论文中高度赞扬赫斯的“诗篇”，在阐述赫斯的新构思时冠以“海底扩张理论”的桂冠。

赫斯的海底扩张的新设想，虽然得到众多地质学家的重视，但作为坚实的理论提出，还需要更多的科学事实予以证实。1962 年，还在英国剑桥大学做研究生的弗雷德·瓦因，在参加“H·M·S 欧文斯号”海洋考察船工作时，对印度洋的卡尔斯堡洋中脊中段进行地磁调查，他发现了与海底地形有关的地磁条带。1963 年，瓦因与他的导师德鲁姆·马修斯一起发表了关于大洋中脊磁异常的论文，这一重要著作，补充阐明了地热流与大陆漂移的关系。是席卷了整个地学界的一场伟大的革命，起了点燃火炬的作用。因为洋中脊两侧的磁带是对称的，近洋中脊处时代较新，远洋中脊处的则时代较老，说明向两侧移动。

对这一现象，瓦因与杜佐·威尔逊进一步解释说：洋中脊的中央裂谷是一个由于地幔热对流引起的张力而产生的海底裂谷，于是地幔上部的岩浆沿裂隙上升而注入裂谷，这些熔岩就记录了喷发时的地磁极性。如果老的中央裂谷在中间再次裂开，则熔岩再次溢出，并充填于新的中央裂谷中，形成新的洋底。此时若发生地磁场倒转，则中央的磁性条带必为两翼极性相反的磁性条带所包裹。如此多次重复，出现了正负相间的磁异常，由于中央裂谷总是在中间裂开，所以磁带的对称性必然出现。并由此可以推算出海底扩张的速度（由地磁条带测出该溶岩的喷出年代，再测出该熔岩距裂谷中央的距离，即推算出洋底每年扩张的速度）。

随着海底扩张问题得到解决以后，多年来探索大陆漂移的机制问题也终于有了结论。这就是说，大陆不断推开洋底扩张而前进，大陆必须在洋底扩张的基础上向两侧产生推动力而移动。

早在 1928 年的有关大陆漂移问题的纽约讨论会上，霍姆斯就曾提出一个假说，认为大陆并不是在地幔上“航行”，而是在流动的地幔“传送带”上运移。60 年代时，加拿大地球物理学家威尔逊接受了这个想法，并加以发展，提出：洋底不是一成不变的，而是不断地更新的。这就恰如其分地解释了洋底沉积物为何薄而新的现象。

1964 年在伦敦召开了一次大陆漂移讨论会，布莱克特宣布：大陆漂移已不是有没有的定性问题，而是转入到讨论漂移的时间和空间的定量问题了。

正当瓦因、赫斯、威尔逊、布莱克特等新一代的科学家为论证大陆漂移取得重大成果而欣喜若狂的时候，约在 60 年代中期，南太平洋又传来振奋人

心的消息，那里也发现了地磁条带的对称性。到 1968 年，吉姆·德尔兹勒、G·O 狄克逊等人发表了《论海底磁异常、地磁场倒转与洋底及大陆移动》重要论文，证明太平洋、大西洋、印度洋的所有地磁剖面都是以大洋中脊为轴，两侧对称，洋底年代也是两侧对称的。并由此推算出 8000 万年以来海底扩张的速度是恒定的，进而认为近一亿多年以内，非洲与南美洲背离漂移，于是产生了今天的大西洋。

由于古地磁、地幔热流、洋中脊等研究新成果的不断出现，不仅吹响了地学革命的号角，而且被冷落遗忘的大陆漂移说又东山再起，重新活跃起来。

大量的古地磁资料以及电子计算机的广泛应用，为大西洋两岸地理形态的拼接问题找到更满意的答案。1965 年，英国地球物理学家 E·布拉德等就利用这些新技术沿大西洋两岸约 1000 米以下等深线进行拼接（也就是用大陆坡的轮廓线拼接），效果极为理想，绝大部分地区十分吻合，只有两处稍有些问题：一处是巴哈马群岛和尼日尔三角洲发生明显的重叠，这是由于巴哈马群岛是较年青的生物礁建造；尼日尔三角洲是近期冲积物向海洋推进的结果，所以很难吻合。另一处是在墨西哥湾地区，也不吻合。但当你研究一下这里的地质历史特点就明白了，因为这个海湾在大西洋两岸分裂漂移以前就已存在了。后来，又从概率论进行分析，也认为大西洋两岸能有如此的、几乎是天衣无缝的拼接，不可能是偶然的。

据来自日本的宇宙卫星的测量资料表明：1986 年以后的 5 年时间里，澳大利亚平均每年向日本靠近 38．76 厘米，北美向日本每年靠近 11 厘米，夏威夷群岛的靠近数字更大，为 39 厘米。因此，学者们认为：离日本最近的夏威夷群岛大约再过一亿年以后可与日本相撞，不仅将形成新的沿海高山峻岭，而且将合并而扩大为新的大陆。另外，日本的北方四岛——齿舞、色丹、国后与择捉，现在也正逐渐向北海道靠近而漂移。

更有意思的是，据 1992 年 5 月 11 日《文汇报》报道：中国科学院上海天文台应用甚长基线干涉测量（VLBI）技术与国际合作，进行数十次测量板块运动，首次证明上海与日本、美国、澳大利亚之间的距离每年以 2～8 厘米的速率在缩短。这项测量数据反映欧亚板块东端（上海）与北美板块（以阿拉斯加和日本鹿岛为测量点）太平洋板块（以夏威夷为测量点）、澳洲板块

（以澳大利亚为测量点）、相对移动的速率。另外，还观测到上海相对于欧洲大陆存在每年约 1 ～2 厘米的向东运动，这说明欧亚板块不是完全的刚性块体，而它的东西部之间存在扩展运动，这种运动可能是印度板块对于中国大陆的冲撞、挤压的结果。