板块构造引起了地学革命。研究人员现在发现,必须用整体的方式来研究我们这颗行星。
“这是叛乱。”“不,陛下,这不是叛乱,这是革命。”1789年7月,拉罗什富科公爵这样回答路易十六。十多年前,当板块构造模式或者说全球构造理论在地学界引起极大轰动时,我们中有不少人也像路易十六与拉罗什富科公爵一样,进行过这种对话。
这个理论究竟是什么呢?主要是否定“垂直运动论”,使学者们承认,地球表层的运动,即岩石圈运动是由大洋岩石圈寿命短暂的特性引起的。岩石圈只生成于洋脊的轴部,经过一段时间(不到地球年龄的二十分之一)以后,就回到并消失在地幔中。两亿年来,几乎整个地球的表面就是这样沿着大洋中的断裂带产生的。与此同时,也有相等数量的地表沿着俯冲沟消亡。根据这个机制,岩石圈就是拼合在一起的六大板块和一些小板块。板块之间的相对移动解释了魏格纳在1912年提出的大陆漂移问题,同时也对地震和火山的分布作出了合乎逻辑的解释。并且它还使人注意到,在最近的十亿年内,大约有七百公里的上地幔因为这一巨大的运动而可能作了全部的循环。
对地球的整体性研究
这样一个运动必然要抛弃许多关于地球的旧模式,如地质学、地球物理和地球化学的模式。上述模式都是根据大洋大陆和它们现在的形状几乎永恒不变的观点而建立的,它们是旧地学的骨骼,直到七十年代初期方才解体。当然,原来的观测方法和技术仍是有用的,但解释和模式化则必须建立在新的基础上。
革命,已毋庸置疑,但这是何种类型的革命呢?我认为这场革命的本质就是提出一个地球演化的模式。在日益复杂多样的各学科中的研究人员发现:地球是这样的一颗行星,它必须用整体的方式,必须把它放回太阳系连同太阳系一起来研究。显而易见,整体性与跨学科性是这场革命的两个基本特点。当然除此之外还有许多在各个学科中都出现的其他特性。
如同人们现在喜欢说的,板块构造使我们开始了对“全球大洋”的勘查。用图佐 · 威尔逊(Tuzo Wilson)的话说,这是地质学家决心透过边缘、越过大陆底板看看他已注意到自己的航船正在移动的时代。1968年,“格罗玛挑战者号”钻探船在大洋里打下了第一个钻孔。自从该船在大洋中犁耕以来,它所打出的480个钻孔已经能大致上重塑这个大洋的历史,尤其是这段时期内地理环境的变化史,从而创立了这几年最有希望的学科之一——古地理环境学。当然,轻视地震学对于这场革命的基本贡献是不公平的,不过,当地震学由于有了均匀分布于世界各地的观测站和高效观测网,从而真正成为全球性的时,它同样也获得了发展。研究人员并不满足于仅仅窥视一下地球的那一端,他们的目光同时还转向太阳系里所有的行星。1968年,尼尔 · 阿姆斯特朗(Neil Armstrong)登上了月球,开始了人类对于太阳系起源,特别是地球起源的真正探索,使行星学也成了一门地质学科。
我们的地球就像一个复杂而又充满活力的人体。探索它的起源,就是在时间上探索太阳系历史的起源。而这一切只有在科学技术发展如此迅速(而且如此昂贵!)以至于也称得上革命时才能实现。我们看不出在传统的化学分析和离子探测之间,宽笔测深器和多束测深仪之间以及六十年代的折射地震仪和今后数年的三度反射地震仪之间,有哪些共同点。同样,在挖泥船和潜水船、航空照片和卫星照片以及望远镜和星际飞行器之间也没有什么相似之处。在一门几乎没有一个问题有分析解而又有大量观测资料需待处理的学科里,信息处理全盘改变了资料整理、图表显示和数学分析的方法。但有时也会带来对毫无实际用处的数字模式的盲目信赖,因为这些数字模式无法用观测来证实。
地质学家是环境专家吗?
对于1973年以来石油危机所引起的沉重打击,人们不可能保持缄默。我们的地球只是一颗资源有限和地理环境脆弱的行星,这一点已不仅成为我们大学教育的题目,而且甚至大大改变了各个学科内研究人员的配置。目前,人们频繁地向地质学家请教,把他们看作是决定人类影响自然或者自然影响人类的专家。我们不曾忘记苏弗罗埃尔的不幸事件,我们同样记得中国人对一次大地震首次成功的预报。我们还想到建立原子能发电站和掩埋放射性残渣的问题,想到都市化给沿海地区所带来的变化,想到在知之甚少的海底铺设天然气管道和石油管道的危险,等等。
然而不可思议的是,这场科学和技术的革命却恰恰和能源缺乏时代的到来不期而遇,或者至少可以说,和研究预算的增加趋于停止的时期同时发生。人们没有料到,一项关于矿物和化石原料的政策会限制考察我们这块六角形的国土:人们将不在加斯科涅湾里找寻金属结核,也不会在我们的大陆架上探查石油矿。即使仅仅研究我们的国土时,我们同样不了解地球。限制预算越来越阻止研究人员在全球范围内,特别是在行星范围内,进行费用昂贵的计划。
尽管有这些障碍,但我们进行的这场革命一定能在今后的数年内带来丰硕的成果,哪怕将来的发现未必具有1968年的发现那样壮观的特点。是否有可能指明走向未来的基本道路呢?作这样的预测是危险的,而且很少能应验。不过我要指出我以为特别有希望的三个方面,这就是:大陆内部碰撞带和俯冲带中,同地震预报密切相关的岩石圈变形研究;古地磁学和地球化学将起主要作用的、距今47亿年至6亿年的前寒武纪研究;古地理环境和古气候学研究。
[La Recherche1979年5月10卷100期517~518页]
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*巴黎第六大学教授。