经研究证明,世界各地的洋脊系统是火山活动

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随着大西洋中脊的发现，以及在东太平洋和印度洋发现类似的地下火山脊，科学家重振精神，着力研究大陆横向运动的可能性。可以肯定的是，大陆并没有像魏格纳的学说所暗示的那样漫无目的地漂移，因此地质学家寻找了一些隐藏的力量，这些力量可以显著地重新排列地球表面。

随着一个接一个的研究出现，专家不断收集到新的数据。年，希森和他在拉蒙特的上级、地震学家莫里斯·尤因（MauriceEwing）记录了大西洋中脊中央裂谷的位置与全球英里长的中度洋底地震带之间的显著联系。

裂谷与地震有一定的联系，所以洋脊一定有动态可变的特征。海底岩石也让许多地质学家感到惊讶，他们曾预言大西洋中脊是一个典型的山脉，顶部覆盖着耐海的石灰岩，就像加拿大的落基山脉。

但是沿着洋脊的广泛挖掘，加上对大西洋众多岛屿的观察，只让科学家发现了玄武岩，而且是相对年轻的玄武岩。结果表明，除了软沉积物的表面外，海洋地壳几乎完全由火山玄武岩构成。火山岩从东到西横跨多英里，形成了海底。

更重要的是，根据放射性元素的稳定衰变率进行的仔细测定，表明这些岩石的年龄遵循一种简单模式。从大西洋中脊正中央的裂谷采集的玄武岩是新生成的，只有不到万年的历史。从裂谷向东或向西越远，玄武岩就越古老，到大陆边缘附近的岩石已有一亿多年的历史。为什么海洋中心的岩石更年轻，而边缘的岩石要古老得多？

一个合乎逻辑的结论是，大西洋中脊是一系列火山，它们喷发出新的玄武岩地壳。但是海洋盆地边缘的古老岩石又是从哪里来的呢？关键数据，也就是板块构造的确凿证据，来自第二种反潜技术，即被称为磁力仪的技术。第二次世界大战中的潜艇是大块富含铁的合金，所以它们带有磁性。

由于磁力仪的发展，寻找潜艇的飞机可以飞越海面，捕捉附近敌方潜艇异常的磁力。在这场战争之后，地球物理学家发明了新型磁力仪，大大提高了对磁场微小变化探测的灵敏度。他们改装了这些仪器，将它们拖在研究船后面，在海底上方航行。这些仪器的目标是洋底玄武岩。

这些玄武岩以磁铁矿这种铁矿物的微小晶体的形式存在，带有微弱的磁信号。众所周知，地球磁场每年都有微小的变化，也就是所谓的长期变化。当玄武岩岩浆冷却时，这些晶体像小指南针一样，在地球磁场的方向上凝固住。因此，洋底玄武岩保留了岩石硬化时地球磁场的确切方向。

热门的古地磁学领域研究的就是这些被固定在玄武岩和其他岩石中的不可见的磁场。（在陆地上，由于大陆地壳的褶皱、断层和其他地质扭曲，随着时间的推移，磁信号变成了大杂烩，因而打乱了这种模式。）从20世纪50年代初开始，海洋学家在靠近海底的地方布置了磁力仪，让它们扫过洋脊长长的横断面。

他们希望古地磁测量能更好地反映海底的长期变化。但他们发现的却是一种奇怪的磁模式，它异常地规律且复杂。在大西洋和太平洋靠近中央裂谷的地方，玄武岩显示出正常的磁方向，如实地指向现代北极。

但是，在裂谷以东或以西几英里处，磁信号会翻转度，磁北极几乎与它现在的位置完全相反，而南极才应该在那里，反之亦然。再向两个方向更远的地方航行几英里，磁场就会再次翻转度，指向正确的方向。

在任何给定的横断面上，凝固在岩石中的磁场都被观察到一次又一次地翻转，重复了几十次。其他额外的分析揭示了三个关键事实。第一，具有反向磁场的岩石形成了狭长的南北走向带，它与大西洋和太平洋的洋脊完全平行。而在中央裂谷破裂的地方，也就是被转换断层偏移的地方，磁力带也发生了偏移。

第二，这些磁条的图案沿洋脊的轴对称：从中心向东或向西航行，出现了完全相同的正向和反向条纹序列，有的宽一些，有的窄一些。第三，来自世界各地洋脊系统的玄武岩放射性年龄测定证实，每一次反转都是在一个狭窄且精确界定的年代内同时发生的。因此，磁反转可以作为一种海底的时间线。

如果这令人难以理解，那么说两个逻辑上的结论。首先，地球磁场的变化很大，它平均每50万年就会翻转度，而且至少在过去的1.5亿年间一直是这样。我们对这种磁场变化的原因已经有了一些详细了解。我们的星球是一个巨大的电磁铁，它的磁场来自地球的对流液体外核中涡旋的电流。

这种对流是热量驱动的，内核边界的高密度的炽热液体会膨胀和上升，而从上方下沉的更冷、密度更高的液体则取而代之。地球物理学家利用复杂的计算机模型证明，地球自转给对流增加了更为复杂和混乱的扭曲，导致磁场每50万年左右发生一次翻转。地球的自转也迫使磁极大部分时间与稳定的自转轴对齐，但在地核不稳定的时期，磁场可能会在一个世纪或更短的时间里，大范围地漂移和翻转。

第二个结论是，洋中脊每年以一英寸或更快的速度产生新的玄武岩地壳。随着新的熔岩取代原来玄武岩的位置，较古老的玄武岩会从洋脊向东和向西移动。因此，洋脊系统是巨大的双向传送带，不断喷涌形成新的海底。

大西洋中脊产生的新玄武岩正在使大西洋扩张，每年大概会扩大2英寸，平均每3万年形成1英里的新海底。把磁带倒放回1.5亿年前，大西洋并不存在。在那个时间之前，正如阿尔弗雷德·魏格纳提出的那样，美洲一定是跟欧洲和非洲连上的。

年，《美国地质学会学报》（GeologicalSocietyofAmericaBulletin）发表了这一非凡发现的最具影响力的报告之一。英国地球物理学家罗纳德·梅森（RonaldMason）和美国加利福尼亚州斯克里普斯海洋学研究所的电子专家阿瑟·拉夫（ArthurRaffff）合作了近十年，对北美洲西海岸的洋底进行了彻底的磁力调查。

他们这篇报告的核心是一幅胡安德富卡海岭详细的磁力图，这个海岭在太平洋海底十分突出，从俄勒冈州、华盛顿州和不列颠哥伦比亚省的港口出发，只需不到一天的航程就能到达。梅森和拉夫不加修饰的黑白地图上有数十条南北走向的条纹，分别代表着正常和倒转的磁场。

在海洋地壳的巨大区块中，一致性普遍存在，每一块都有数百英里宽，每一块都有一个沿中央裂谷对称的条纹图案。但在相邻的区块之间，图案被转换断层线破坏并产生偏移，就像立体派绘画那样歪斜。对其中一条断层即门多西诺断裂带的偏移分析表明，该断裂带的横向位移多达英里。巨大的内部过程一定在地壳的破裂中起了作用。

随着从全球各地的洋脊系统中找到越来越多类似的证据，地质学家、地球物理学家和海洋学家开始在一项全新的综合研究中相互交流。海底地形、地震学、磁学和岩石年龄的相关性都指向了同一个结论。

世界各地的洋脊系统正在形成新的海洋地壳，而洋脊系统也是火山活动的动态区域。海底扩张的速率被记录在磁条的对称图案和玄武岩的年龄中。

一篇篇有影响力的论文转变了地质学群体思维定式，到20世纪60年代中期，几乎所有人都相信了曾经的异端邪说：大陆在移动。一亿多年来，大西洋每年都在变宽。板块构造革命的早期是一个发现迭出、范式不断变化和同样令人困惑的新问题涌现的时代。

一个无法回答的问题从其他问题中脱颖而出：如何在大西洋、太平洋和印度洋三万多英里的洋中脊上，每三万年增加一英里宽的新玄武岩地壳？哪里有空间容纳所有这些新的地壳？除非地球变得越来越大，否则古老的地壳一定得到某个地方去。

在20世纪50年代和60年代初很短的一段时间内，包括布鲁斯·希森在内的一小群地质学家确实拥护了这个站不住脚的地球膨胀的设想。地震学家找到了解决方法。在20世纪60年代的冷战环境下，核武器成了地震学的核心焦点（和主要资金来源）。

年古巴导弹危机后，美国和苏联达成了《部分禁止核试验条约》，将核武器试验限制在地下引爆。检验该条约依赖于使用大量（且昂贵）的振动敏感仪器阵列进行连续的地震监测，这些仪器布置在地球的偏远地区。由此产生的世界范围标准地震台网（WWSSN）将个台站与科罗拉多州戈尔登中央计算机处理中心相连，这里是美国地质调查局一个分支机构的所在。

我们有史以来第一次能够精确定位地球上任何地方发生的小地震（和大爆炸）的确切位置、深度、震级和运动。这给地球科学带来的好处是巨大的。有了新的工具，地球物理学家可以检测到之前无法探测到的数千次地球运动，从而记录下之前未被识别的地震的全球模式。

他们发现，地球上几乎所有突发的地壳运动，都是沿着狭窄而剧烈的地震活动线发生的，比如洋中脊。其他许多地震发生在大陆边缘附近的火山链周围，例如著名的环太平洋火山带。这些太平洋边缘容易发生激烈活动的地区，包括菲律宾、日本、阿拉斯加、智利和其他危险地区，形成了一种普遍的模式。