1．计算机拟合与地质学证据

图2-5 大陆的计算机拟合

剑桥大学的爱德华 . 布拉德、 J.E 埃弗列特和 A.G. 史密斯用计算机做过大陆拟合的最佳化与误差检验。拟合的边缘部分不吻合平均值不超过一度。拟合处是沿大陆坡（浅灰区域） 500 浔的等深线。白色是缝隙处，黑色是重叠处。

大陆的计算机拟合

如果说图形的拟合纯粹是一种巧合（这种巧合也太巧合了，不可思议的巧合），那么看看拟合以后各大陆拟合边缘的岩石性质、产状及年龄情况又是怎样的？科学家们为此做了大量的野外调查采样工作及成千上万的标本检验和测试。岩石绝对年龄的测试用放射性同位素法，测量整块岩石标本中放射性同位素铷 87 衰变成锶 87 的含量，以及测量从岩石中分离出来的矿物中钾 40 衰变成氩 40 的含量。

最后的结果从地质图上可以清楚的看出来。深色地区表示古大陆块，称为坚稳地块，至少是二十亿年前的。浅色地区是较年青的地质活动带，大部分是充填着经过褶皱、挤压和被熔岩侵入的沉积物和火成岩的海槽，形成花岗岩和其它岩体，时间大体在 4.5 亿— 6.5 亿年前。圆点代表其时代已由实验室测定的岩样位置，实心圆点代表二十亿年前岩样位置，空心圆点则代表较年轻岩样位置。接近圣路易斯的地区是西非洲的一块二十亿年的坚稳地块遗留在巴西海岸的一部分。类似的情况在图上还看出有几处。大西洋两岸的许多拟合的地质区的年龄完全一致，岩石构造的走向在所有调查过的地区都是一致的。还发现各岩带的矿物特征在大西洋两岸都是相对应的：比如铁、锰、锡和金的成矿带都呈现出两海岸历史上曾经相联的匹配图型。

图 2-6 二亿年前的地质图

岗瓦纳古陆部分复原图是将南极洲东部、非洲、澳大利亚、马达加斯加、印度聚集在一起，用大陆坡上的 1000 米等深线拟合的。从图中可以看出，在澳大利亚东部的前寒武纪后期和古生代地槽或充填沉积物的海槽，可与沿南极洲横断山脉的类似海槽在时代和位置上对应。澳大利亚西北部的二迭纪深盆地可与印度的相对应。另外，冰川沉积物、动物化石和金属矿床还提供了其他的对应关系。

2 大洋中脊两侧对称分布的岩石磁条带

一批物理学家和地球物理学家在研究“凝结”在岩石中的磁性的方向，以求追溯地球磁场的历史的时候发现，大陆曾经相对于现代磁极的位置移动过，推论大陆曾在地球表面上漂移。地磁证据不仅支持大陆漂移的观点，而且可以给出各大陆在相应的时间跨度内漂移的大概位置的地质学证据。在研究岩石磁性时还观测到地球磁场在过去的历史中不但改变方向而且还经常倒转。

美国斯克里普斯海洋研究所的梅森和腊夫在海底岩石里发现了一种奇异的磁性图型，利用船载磁力仪，他们发现大面积的洋底被磁化成条带状图形。普林斯顿的万因和剑桥大学的马修斯将这些图形、磁场倒转的

发现、以及赫斯的海底扩张论点结合在一起提出，新海底不断生长的假说可以通过考察洋脊两侧的地磁场图形来检验。万因和威尔逊研究了温哥华岛旁一个洋脊的两侧，确定了 “ 图形对称于洋脊 ” 这一重大发现。

当新的熔岩从洋脊中部的大裂谷上升、冷却时便被地磁场磁化，这些新生的海底带着地磁场变化和倒转的历史记录向两侧移动。由于倒转的时间是已知的，所以由从洋脊到倒转磁场岩层的距离可推算出海底扩张的速度。从这些记录中我们可以大致推算出海底扩张的速率：

南大西洋—大约每年 2 厘米

北太平洋—大约每年４厘米

图 2-9 洋脊两侧对称的岩石磁化条带

根据这种磁条带推算出来的结论是否正确，最终还要由深海岩样来确认。美国的“格格玛－挑战号”自 1968 年到 1977 年 7 月共航行２５万海里，钻探４２９处，总进尺１９０５００米。它的第三次航程选定于大西洋南纬 30 度附近，沿大洋中脊两侧布置了 9 个钻孔，位置选在磁异常条带最清晰处，按年扩张率每年 2 厘米计算出钻孔的位置，检查各处海底岩芯的年龄是否与计算的一致。结果使科学家们大吃一惊，竟然百分之百的与计算结果吻合，这是海底扩张的最有力的直接证明。

3 中洋脊—深海沟系统

海底火山通常在中洋脊扩张中心也就是大裂谷附近升起，骑在向两边运动着的大洋岩层上不断长高。如果它喷发增长得足够快，大大超过海底沉降的速度，并增长至穿出海面则出露成火山岛。不少岛屿都是这样形成的，或正在形成。一个海底火山要升出水面，在 1000 万年内要增长 4000 米左右。火山死灭之后，将会被大海削平，继续沉降并覆盖沉积物变为海底平顶山。由火山岩的年令及距中洋脊裂谷的距离，可以大致推算出扩张的速率。

图 2-10 各大洋底磁异常

从中洋脊剖面图中可以看出，在 4000 米 深的海盆中升起近 3000 米 的山系，在山系的中脊还有一个大裂谷，大约宽 20 公里，比两侧的山脊突然下降 1600 米 或更多。这种山脊遍及全球 , 在 1956 年就被尤因和希曾推测为是一个遍及全球的连续体系，即中洋脊系统。这是全球最大的山系，也是最大的裂谷系统。

图 2-13 是全世界的中洋脊系统分布图。我们可以看出，几乎所有的中洋脊都是沿着大洋盆地的中线分布的。

由扩张中心产生的新海底扩张到哪里去了？从图 2-14 中可以看出，一个快速扩张的海底板块的前沿与另一板块相撞，如果两者相对速度大于 6 厘米 / 年，则一个板块将插入另一板块下方，俯冲到软流圈中然后消失。强大的俯冲力将两边的地壳下拽形成极深的海沟，同时强大的地质冲击力将产生一连串的火山活动和岛弧。在这些地区强烈的地震从来没有停止过。

图2-15中，黑色的条带表示环绕太平洋的海沟系统，黑圆点表 示深源地震的震中位置。这些巨大的海沟大都深7、 8千米，有的深达1万多米，如马里亚纳海沟，即使把珠穆朗玛峰扔进去也不见顶。将以上的这些知识内容都综合起来，我们可以得到一张全球的海底扩张图。

地球是一个不断向外散发热量的球体。地球表面热流量的平均值在不同地区是不一样的。见表 2-1

从各地热流测定的数值可以得出地表平均热流是 1.2 微卡 / 平方厘米 . 秒，洋底热流平均值是 1.3 微卡 / 平方厘米 . 秒，而大洋中脊的热流一般可达 3 微卡 / 平方厘米 . 秒，少数地方可达 10 微卡 / 平方厘米 . 秒以上。这说明必定有热物质从地幔进入大洋中脊。事实上也正是如此，见照片《中洋脊冒出的熔岩》

图 2-16 照片《中洋脊冒出的熔岩》

这张照片记录了水下熔岩的模样。枕状熔岩呈圆形，因为熔岩在海水中很快冷却。这个岩流位于南大西洋中洋脊西坡 2650 米深的水底。更让人惊异的是，“阿尔文”深水潜艇在北大西洋中脊看到的奇观。在深 3000 米左右的中洋脊大裂谷底部，在探照灯的照射下，科学家们看到屹立在海底的一个个高 2-3 米的“烟囱”，“烟囱”口还一股股的冒着“浓烟”。探险队员不敢贸然闯入，机械手用测温传感器一测，“浓烟”竟是高达 360 多度的海水！幸亏没有进入这超高温的“汤”中，不然后果不堪设想。更有意思的是在这暗无天日的海底，在“烟囱”附近生活着大量的耐热细菌。这些细菌又养活着许多线虫和其它海水生物。这是一个与地球上其它地区生命形态不同的另一种生命部落。生命的诞生与循环不一定非要太阳不可。

与中洋脊的热流大量涌出截然相反，在深海沟地区，地热流的强度还不及平均值的 1/10 ，象太平洋沿岸的阿卡普尔科海沟。这说明海沟地点的洋壳下拽阻碍了热流的上升。与陆壳一样 , 洋底也有山脉，因海底山脉的阻隔作用，破坏了海水的潮汐流和冷热对流，形成区域的紊流，影响区域的气候。

关于大陆漂移与海底扩张的动力问题，请看“壳／幔弦动”。