书城科普读物探索未知-认识自然的力量
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第5章 地质变迁(1)

地热的产生

时间倒退回100多年时,宗教界宣扬的人类末日将近的观点甚嚣尘土,飞速发展的自然科学也客观上推波助澜。物理学断言地球从熔融的岩浆态冷到今天不会超过六七千万年之久,太阳显然也热不了太多的时间,人类的子孙将走向一个严寒死寂的未来。

19世纪和20世纪之交,物理学、化学有了重大突破,人类认识到放射性现象,从而才知道在地球的内部蕴藏着对现代人而言是取之不尽、用之不竭的热量。今天,人们已普遍知道,地下的热能仅仅微露端倪,对我们已足称大观了。

在我国云南省西部,大约北纬25°附近的怒江西侧的大盈江畔,大约300平方千米的范围内,分布着数十个典型的火山锥,就是举世闻名的腾冲火山群。在火山之间的河谷中,甚至就在火山脚下,温泉广布,水温相差悬殊。当你步入这块水雾蒸腾的地方时,要特别留神,不要一见温泉就伸手入水,先洗为快。比方说,被称作黄坡的温泉,水温41℃,与关中著名的骊山温泉差不多,正好适于沐浴。可是,在它西边不远的黄瓜菁、澡塘河、硫磺塘3个小有名气的温泉就有些“摸不得”了:它们的水温分别为94.4℃、95.6℃和96.6℃,在它们里面“煮”鸡蛋,10分钟准熟。而紧靠大盈江畔的热水塘温泉,水温高达98.7℃,在海拔1000多米的地方,就是一个不折不扣的沸水塘。

腾冲地区为何有这么多温泉?原来,这里正在印度洋板块和亚欧板块的界线附近,印度洋板块以平均每年5~6厘米的速度向东北方向挤过来,俯冲到云贵高原之下,同时也就以岩浆上涌的形式把地球稍深处的热能送到地表附近。地下水从这些热岩浆或刚冷凝不久的热岩体附近经过时,便被加热成温泉了。

与腾冲地区成因相近、蔚为地热奇观的地方是西藏的雅鲁藏布江谷地和澜沧江谷地。

初步考察表明,那里有许多高温高压和中温高压的水热爆炸性温泉,还有许多只喷热气的所谓“温泉”,堪称洋洋大观。其中仅羊八井一处,查明地热资源就有20多平方千米的热田,初估可发电约18万千瓦。再加上另外五处较著名的地热田,在50多平方千米的地热资源富集区内,可提供发电的功率约53万千瓦。

断层上的名城

擅长于航海的西班牙人,200多年前在北美洲西海岸登陆,在气候宜人的地方创建码头城镇时,谁也未曾料到他们竟成了大断层上2座世界著名大城市的奠基人。至今这条活动的大断层还在困扰着名城的管理者。

1776年,西班牙的航海者在圣佛朗西斯科海湾的入口处,创建了港口城堡。到19世纪中叶,因为在这一带发现了丰富的金矿,世界各地的“淘金者”纷至沓来,城市迅速发展,华侨称之为金山。后来,在澳大利亚又掀起了采金狂潮,墨尔本一带也被称为金山。为了区别,人们才把美洲西海岸的城市称为旧金山,即圣弗朗西斯。然而,这座喧闹繁华的小城好景不长,1906年4月18日发生了大地震,瞬间夺去了该市约600人的生命,建筑毁损严重。初步调查发现,这座城市修建在约600千米长的一条大断层的北端。由于港湾优良,重建的圣弗朗西斯科迅速发展成了美国太平洋沿岸最重要的军港、商港和金融中心。

与此同时,地质科学家也查明了以圣弗朗西斯科海湾为起点的巨大断层,向东南延伸直抵加利福尼亚湾的北部,全长约960千米,在最近的约8千万年间,其东侧相对于西侧,至少向东南方向错动了200千米以上。精确的大地测量结果表明,这条被称为圣安德列斯的巨大断层的两侧,每年正在以约5厘米的速度继续相对运动。换言之,在这条断层线上,地应力的积聚,和这种力释放时引起的地震是不可避免的。

在圣安德列斯大断层中段上的另一名城,是西班牙人于1781年创建的洛杉矶。19世纪末,由于采金、石油开采等,城市规模迅速扩大。

1933年,一次较大的地震就发生在城区附近,夺去了140条生命。尽管大小地震频频发生,而洛杉矶和圣弗朗西斯科都已命中注定要在断层线上继续生存下去。洛杉矶目前已成为美国第3大城市之一,太平洋沿岸的最大海港,人口达700多万,其北郊的好莱坞,则是驰名世界的电影电视文化中心。

颠三倒四的地磁场

磁石可以指南,在这个基础上制造出的指南针,是世界公认的我们祖先的四大发明之一。为古今中外多少伟大的航海家、旅行家们指引迷津,立下了不朽的功劳。因此千余年来,人们认定了地球磁场是亘古不变的。说地磁场颠三倒四,岂不是海外奇谈!其实,这不是海外奇谈,而是近几十年在海底地质研究中取得的重大发现之一。

20世纪初,当年轻的德国气象学家魏格纳以门外汉的身份提出“大陆漂移”的见解时,曾遭到许多科学家们的冷嘲热讽:“大陆怎么会漂移呢?简直是怪论”。

然而,到了20世纪50年代,多数人已经确认了“大陆漂移”观点颇有见解、十分可能的时候,科学史以惊人的相似性记录下新的一页。英国以布莱克特为首的科学家小组,以他们测得的大量古地磁资料为出发点,提出了在地质时期,地球磁场曾可能发生过倒转的见解。这个观点一提出来,科学界为之哗然。有些“权威”的学者断言“有人认为地磁场曾发生过倒转,这怎么可能呢?这是根本不可能的!”

不到10年的时间,人类的认识史就翻开了新的一页。20世纪60年代,人们在海上进行的大量航磁测量,所得到的海底古地磁资料,使一些科学家欣喜若狂,而另一些人则目瞪口呆。

在基本平坦而阔大的海底,古地磁场的记录排列得十分整齐。它们呈现为平行的条带状,相邻的条带记录着相反的地磁场方向;同位素方法测定的地质年龄又告诉我们,凡同龄的海底,都记录着相同的地磁场方向。

一切杂乱的干扰都可以被排除了,地质学家、地球物理学家,都不得不承认他们从未曾料到的一个事实,在地质时期内,地球的两个磁极确确实实几次互换位置,在每种位置上,地磁极稳定的时间从几万年到几十万年不等。陆地上的古地磁考察资料完全证实了这一新发现。

今天,可以理直气壮地说,地磁场确曾颠三倒四,这并非幻想和夸大其词,而是千真万确的事实。

各洲的海岸线

在我国由南到北,就有好几条大断裂,其中有一条南起安徽卢江,经山东郯城,横跨渤海而进入辽宁。这些大裂缝带,都有超基性岩、中酸性岩和火山岩等大量分布而且连续。

从古地理业已得知,直到太古代我国东部仍有部分地区处于海水浸泡之中,可见我国东西地势偏倾和裂陷是与月球初期挤压密切相关的。再往西南到印度洋西边,在考察到非洲时,非洲岸边尤其东海岸并不像欧洲那样零散,又完全不像是被侵蚀和受自然风化缓慢展平的。

据非洲东海岸旅行者的观察记载,它不仅外形显得平直,而且离海岸约三四百千米处常常见到像城墙一样的悬崖,这样整齐的悬崖,无疑是原始断裂的痕迹部分被保留下来了。

再向西是世界上最著名的东非大裂谷,自然早就成了地球上最大的一条裂带,曾被一些地质学家称为“地球上的伤疤”,它全长6000多千米,平均宽度达30~40千米,以北纵贯整个东非高原,大大小小的断裂带构成了几十个奇奇怪怪的湖泊。引人入胜的尼亚萨湖,水深超过700多米,更有趣的坦噶尼喀湖甚至深到1400米。这些湖泊又窄又深,很明显它象征着被挤压裂缝部分,正是由于原始地壳裂缝的遗痕才构成了这些湖泊。

此外红海长达六七千千米,但很明显它也是裂纹,是远古地壳即非洲与亚洲大陆壳被月球击破后残存的另一条深陷的裂痕。有人发现到目前这段裂谷仍然在加宽。此外格陵兰与欧洲大陆之间的距离也在增大,这可能是由于内部岩浆还在膨胀造成的。因此红海地区除了水位较深处,受地热影响水温比其他区域会更高些,同时红海也是地球最早的积水聚盐成分最为复杂的洼地之一。

尽管包括整个阿拉伯半岛的西南角,北埃塞俄比亚的阿法三角区以及亚丁湾的不断扩大分裂,但并不意味这是新海洋的雏形,它们实际上只是远古裂迹较近期又继续松散的部分,而不再可能形成大西洋那样的新大洋。

令人饶有兴趣的是,在非洲东海岸的莫桑比克海峡西部有一块低平原,它的面积形状与东部马达加斯加岛面积形状极为相似。可见马达加斯加岛原始是非洲东部上的一块古陆壳,只是自出现裂纹后基于非洲大陆在地球自转影响下,随着陆块的分离而分离,从而才出现了莫桑比克海峡。

再往南看,在南极洲北部罗斯海形成的海湾中又缺少了一块古陆壳,那块陆壳一部分构成了澳大利亚,另一小部分构成了新西兰。

再往北观察,人们同样还可以发现,亚洲东北角原苏联境内的鄂霍次克海,当把勘察加半岛迁入后也近于吻合,可见原始上它们是互相连接的部分。

让我们再往东考察一下南北美洲总体陆块的裂断形状。猛一看南美洲这块大陆,第一个印象就是它很像一个三角形,如果把非洲东部的马达加斯加岛及部分南极洲放在它们中间,那么南美洲与非洲就更明显地证实它们是属于同一古地壳连接中最近的部分,尤其南美洲是月球原始推挤运动过程中到达最远的一大陆块,后期在地球自转影响下掉队了,它相对太平洋中心又漂移回来了一段距离。

因此它的西部大陆架边缘显得格外垂直、窄狭,临界海沟也必然较深。所以南美洲西海岸形成为地球上高低最为悬殊的地区。北美洲北部显著的特点是,形成了世界上大岛环抱且多大湖泊的地方。

例如加拿大哈德逊湾以北的破碎带,美国与加拿大国界上苏必利尔湖、休伦湖、密执安湖等,这些岛屿和湖泊的形成与东南亚花彩岛和非洲湖泊的形成又是完全不一样的,它们不是挤压或涨裂所致,而是北美洲向东移动撕裂造成的结果。比各大陆岛屿更小更散碎的陆块到哪里去了呢?原始地壳相对更小的破碎块后期由于地球的自转,使它们漂向了南极或北极去了。

据说很早就有人发现,南、北极都有很多巨大的“散碎砾石”,地质学家们考察了其他许多地方,有一些与当地地质成分结构完全不一样的大量巨型石块,即所谓的漂砾,其形状有的是圆形,有的是多角形。这些庞然大物有的被深深地埋在泥沙里,有的则分别寄托在层次整齐而深度不同的沙砾之中。对于这些“不速之客”,按英国学者赖尔的见解说:“包括南、北极的巨型砾石都是岩石经过长期剥蚀作形成的,它们最初被冻结在冰层里,伴随着冰块洋流而漂移。在水层裂解后它沉入水底,当海底逐渐变为陆地时,它又重新陷入到沉积层中。至于砾石周围的沙子,可能是巨砾二次风化的,也可能是邻近山石河流风化物。”但是巨大的异地漂砾怎样从坚硬的岩石分解成块?

赖尔时代无法说明,特别在砾石未经风化以前的亿万年前会更为庞大和坚固,根据水的比重和洋流冰冻的情况,是很难把它们撒向南北极的。再则既然是剥蚀,它被运到水里只能构成水成岩的薄片,而一层层剥蚀性的风化和水解是根本不可能造成巨型石块的。

新说认为巨大漂砾根本不是什么自然风化产生的。它们应该是遥远古地壳破裂过程中的极小部分,在原始熔岩沸腾的时代,因岩浆比重大于砾石,故而砾石才能漂起来,并在地球自转影响下逐渐被推向两极。

据调查,北美加拿大的圣劳伦斯海岸、南美洲的智利、巴塔哥尼亚和南乔治亚岛等不少地方,至今还遗留着这些巨大的石块。

欧洲北部一些海岸边的海洋里,也曾发现过一些零碎而又异常巨大的石块,而且这些石块最明显的特征正是花岗岩。因此大砾石就是原始古地壳的组成部分。我国地质学家李四光曾成功地运用地质力学观点和方法分析了世界,特别是东南亚的地质资料,发现在亚洲和其他大陆上,都存在着各种不同的力学性质和地质构造类型。他曾指出:它们的差别并不是杂乱无章的,而是有着一定的分布与组合规律的。这些规律不仅清楚地反映出各大陆地壳水平运动有着普遍性,而且还反映出它们与地球整体运动都有着内在联系。

我们认为各种地质、陆块、地裂的成因,无论从表面看去是怎样的特别、离奇和难解,但它们总是与整个地球最初期奇遇的破裂与月球的冲击力是有着不可分割的联系。

印度洋和太平洋的底部

根据地球地质学家们的考察结果,印度洋西部地形切割复杂,都是一些面积不大的凸凹起伏海底山脉,而东部却是宽广的水下平原,平坦的洋底几乎占据半个印度洋。由此可见印度洋是从此地开始下滑移动的。

从太平洋考察结果,也发现有海底大平原,其面积差不多有欧洲的两倍。历史上地质学家们曾推测这种深水平原可能是经过地壳下沉到海底的结果。可是这一结论实际上是缺乏地质学上的依据的,而陆地上从来未见到这如此广大的平原。实际上,当初月球在撞入太平洋地区后,它除了向前移动推裂了南北美洲以外,它还有过自转式的滑移,这种滑移可能像瓦工泥墙一样,将地球内部熔岩抹平了相当大的一部分,后来这部分遗留下来的痕迹就是洋底大平原了。以此也可推测大洋底部,根本不会有与大陆一样的花岗岩层了。

因为月球已经把坚硬的基性玄武岩层推到了别处。再者基于地球内部存在大量比重大的放射性元素,它们不断分裂衰变产生的热量是巨大的,使地球内部向外膨胀。而海洋特别是以太平洋底板块形式必然向四周伸展,由于新凝结的壳体被压在原始古地壳下边,所以二次经过了凝结的壳体板块愈膨胀,就愈有嵌入古大陆壳下边的可能,自然看去好像是新板块俯冲运动插入地幔,同化了地幔,而实际上正是地球内部热膨胀导致的必然结果。这种运动最容易促使大陆边缘薄弱的地层摺皱成岛弧和海沟,太平洋周围尤其如此。科学家罗伯特、费舍尔和罗吉·雷维尔在他们的实际考察中进一步证明了太平洋大海沟最早探明不是在中心,而恰恰是在围绕太平洋成环状的分布地区,并且边缘部分最深。

此外人们从考察中观察到,在大洋内不会存有大陆上那样厚的地壳,同时大陆上也没有大洋里那么薄的地壳,这一事实很鲜明地证明了大陆之所以厚正是因为有相当一部分是属于原始古地壳,大洋内地壳是新流溢出来的岩浆凝固形成的,由于时间关系它必然薄一些。