[编者按]这里发表的两篇文章，意在向读者提供有关地球科学史上的新旧思想之间的一场激烈争论的概况。板块构造理论的先驱者，德国地质学家魏格纳早在本世纪初就提出大陆漂移理论，不过当时遭到了激烈的反对。直到六十年代才得到证实，这应归功于加拿大地球物理学家J. T.威尔逊。然而，当板块理论风靡全球时，苏联的地质学家别洛乌索夫则认为“这个假说不能接受”。他还武断地说“大西洋周缘不存在任何漂离的”现象。那么，板块构造理论到底怎样？请读者把这两篇文章看完，就会明白谁对谁错了。

在仪表周围，华盛顿大学的科学家们监听着安插在圣海伦斯山两侧的遥感仪中传来的地震信号，注意着新的火山活动。天气许可，地质学家们就携带着照相机和红外仪，频繁地飞行在崩坍的山峰之上，或者是检视深埋在周围土壤中的热探针上的读数、有的人则寻找增长着的数据——火山灰的化学成分、重力和地箄的大小及山脉的形变中的图形。工作时间之长不足为奇，而危险又是事业的一部分，然而科学家们抓住机会察看着地球少有的活生生的表演。五月十八日的初始喷发（指1980年圣劳伦斯火山的第一次喷发——译注）倾出火山碎屑时，火山学家约翰斯顿（D. Johnston）正在山脚处监视火山，不幸成为其中的一个殉难者。约翰斯顿的死与其他人所被驱使的一样，——出于对这种地球内部力量展示的迷恋。他们属于一类新的探索者，他们所渴求了解的不只是这种奇妙的事件，而是那种引起火山和地震，抬起整个山系，推动大陆横越地球表面的地下力量和过程。

大陆运动——巨厚的壳块分裂开来并被驱动数千英里，以及有的被全部吞没；地球表面的基岩就是—系列看不见的对流体支配下的忽此忽彼漂浮着的筏子种令人震惊的想法，其或许是发现地球圆的以来的最重要的见解。近在六十年代，一个科学家公开称赞这类思想，就会置生涯于冒险，但是大陆漂移理论——更确切的是以全球板块构造的现代说法而知名，已使得地球科学发生变革并产生新的活力，如今已被广泛接受。

当德国科学家A. 魏格纳在本世纪初首次提出大陆漂移理论时，他遇到了强烈的怀疑。证实魏格纳思想的可信性留给了新一代探索者。这之中的佼佼者就是加拿大科学家威尔逊（J. T. Wilson）——新假说的主要理论家之一，或许是二十年来该假说的最坦率的代言人。

这个现代的“魏格纳”长得高而结实——是“花岗岩”而不是“石灰岩”——他有着自在的微笑和一双闪烁的眼睛。1971年，有理由把威尔逊描述为地球物理学的“Grand Old Man”（为英国首相格莱斯顿的尊称——译注）。当这门专业在多伦多大学诞生时，他就在那里当学生，后来他在那里教了多年的书、他刚刚就任了美国地球物理联合会的第一个非美国人主席，该联合会改变原有的规则接纳了他的当选。他的能力令人生畏；他作为多伦多受人重视的翁他利奥（Ontario）科学中心的主任，像他普及现代漂移理论一样普及科学，而度过了过去的六年。

漂移大地构造理论的结果意义深远，它对地震和火山，长期的气候变化，珍贵的宝石、矿物、石油和煤的分布，甚至动植物的地理繁衍提供了解释。它告诉我们波士顿一度位于热带，而洛杉矶正在奔向旧金山。它是了解我们这个行星的有力工具。

本质上，这个理论视地球为活动的“拼板玩具”。它的外壳破裂成为一些约60哩厚的刚性板块的镶嵌图案，如熟鸡蛋的破碎了的外壳。板块“漂浮”在一个塑性的，半固态的下部层上。板块主要由洋壳组成；大陆实际上是骑在板块筏子上的乘客。

板块的运动是笨重的，可能每年平均为几吋。在板块全球性缓慢舞动中相互碰撞碾磨的地方，其结果是惹人注目的产生了地震。画一条连接地球上地震活动区的线，板块边界就显露无遗。例如，加利福尼亚的圣安德列斯断层标志着太平洋板块向西北滑过北美板块的一个边界。运动不是均衡的：当巨大的板片彼此擦过时，摩擦逐步增大，板块卡住，沿着断层，应变发展，绊住了的边界岩石折断并挪位，以一种不可抗拒的震动跃起30呎。

在洋中脊这样的裂谷带两个板块彼此拉离，新物质从下面涌上来充填空隙，变硬，并成为板块的一部分，在两个板块相互碰撞时，在以深海沟为标志的地点，一个掩覆，另一个被向下推入地球内部。因此板块在裂谷带产生，而往回沉入在海沟处毁坏。这些下沉带有另一种明显的标志，即在临终的板块上方喷出的火山链，例如圣海伦斯山所在的北美喀斯喀特山脉。

这是一个包罗万象，生机勃勃的图画。理论存在着缺陷——一些尚未解释的棘手问题。对什么力驱动着板块——也是魏格纳时代主要的障碍物，没有取得一致结论。但是许多方面衔合得相当好。令人困惑的是，科学界如此阻碍大陆漂移，任它在理智的逆流中凋萎了差不多半个世纪。在苏联，唯心主义色彩的阻力今天还在继续，许多苏联地球物理学家，日益与西方科学相隔绝，仍将板块构造作为一种未经证实的外国思想而进行反对。

威学逊在复活这个理论中的作用是关键性的。他的既能提供重大的创造性见解，又能寻找杂乱无章细节中的主要图案，使得他能把增长着的资料假设成为科学家们最终愿意购买的产品。威尔逊一直半是科学家，半是游说者，他的不寻常的才干在大陆漂移复活的年月里确实是最充分地震现了，这或许是他卓越生涯的最多产时期。

威尔逊是一个苏格兰工程师和加拿大胡格诺派教徒的儿子，他在渥太华上学，尔后进入多伦多大学学习物理。暑期里，他给奥德尔（N · Odell）当助手，这是一个与玛洛利（G. Mallory）一起参加过1924年珠穆朗玛探险的英国人。威尔逊回想起作为“一个基本存在物”的荒野生活，述说着追逐驯鹿，用手抓鸭，和用划子上的桨来打鱼，他认为是奥德尔培育了他对地质学的兴趣——事实上，是那么奏效，以致大学第一年末他就要求从物理学转到地质学。

由于幸运的巧合，多伦多杰出的物理学家Gilchrist一直在玩味以两种学科来训练一个学生的想法。“于是我成为试验品”威尔逊回忆道，“成为加拿大第一个学习大学地球物理课程的学生。”他认为，这种经历至为紧要，赋予了他独特的眼力，不像纯地质学家对物理学毫无感觉，也不像纯物理学家对地球的复杂性毫无感受。

威尔逊充分利用了自己独一无二的训练，虽然到漂移论开始复兴时他已年到半百，但是就在通过最大科学创造力的通常年龄时，他成为带头人物。

在其他贡献中，威尔逊是最早集中注意力于地壳中的许多大断层有限定的始末端这一事实的人。他看到这些转换断层一按他的叫法，连接着裂谷带或海沟的各个部分，或是使两者相互联系起来，如加利福尼亚的圣安德列斯断层促成了加里福尼亚湾的东太平洋裂谷带与俄勒冈海岸外胡安· 德富卡裂谷带的连接。因此，转换断层标志着两个壳块的边缘，而它们的存在正如威尔逊最看到的那样，意味着地球表面分裂成为壳块或者板块。这种见解为板块构造理论的精确阐述扫清了道路。即使他没有干过别的什么，这也会使他在地球物理学上成名。斯克里浦斯海洋研究所所长W. A，尼伦伯格说，“说在过去的二十年里，他在地球物理学上的一些想法最富想象力和最为进步绝非夸张。”

威尔逊本人有着一股谦恭的魅力，使人联想起十九世纪的绅士。然而这种文雅的外表之下所显示的却是一个风险承受者，一个思想冒险家。据多伦多大学地质系主任斯特朗瓦（D. Strangway）说，“威尔逊一直是活动的中心人物，他突然跑到这个地方，这个地方的事情就会发狂似地进行；而他再离开时，事情又会衰退。威尔逊在周围时，总是有着某种动力在持续。”这就是他的使思想流通的风格，如果这些想法错了，他会用同样的表示谦和而坦率地承认错误他又继续前进。

威尔逊一直关心着总体概念而不是小数位。他承认，“我不善于拨弄细节”，承认别的科学家对此批评了他。“他们说，这个威尔逊先生在没有出去做海洋工作的时候又在猜什么呢？许许多多人不想抓住想象任何东西的机遇——这就给愿意去冒险的人留下了相当不错的机会。”

在科学日益专门化，各学科之间互相渗透，生出许多分支及相随的一批专家的时期里，威尔逊，始终是其多伦多同事所称的“全球人”。按那意思，威尔逊的经历就是魏格纳经历的重复。直到在格陵兰冰盖上殉难为止，魏格纳直是一个探索者；他在接触地球物理之前掌握了气象学和天文学，并且具备了假设资料的空前未有的才干。

魏格纳于1912年在德国提出他的大陆漂移假说的最早观点。那时候的传统地球观念认为地球仍在从其原始的熔融状态冷却着收缩着。山脉被认为是以收缩的干苹果皮上的皱纹形式完全相同的方式推挤成的。所有表面运动都是垂直的；地球看起来太刚硬而不允许水平位移；古代的、早已沉浮的、横跨大洋的陆桥，被用来解释被大洋分得远远的大陆上同一类动植物化石的存在的原因。

魏格纳的假说代表了一种迥然不同的解释，直接向公认的理论的缺点提出了挑战，他说，山脉是在窄的曲线地带形成；要是收缩的苹果这种类比正确的话，它们就应该均匀地横过地球表两分布。他也不能接受大陆或者陆桥再入洋底的看法，这将违背均衡原理（认为大陆在流体动力平衡之下漂浮在一个物质密度较大的层上）。大陆的密度不足以沉入洋底。

举例来说，“中龙目”这样的小爬行动物化石，为什么仅在巴西和南非发现？魏格纳驳斥了陆桥说。全体“中龙”像青豆色船队中的原始枭和小猫咪一样投入海里的指望看起来是不现实的。在魏格纳看来，大陆的运动就是直接的回答，相当简单，必定有过一个时间非洲正和巴西相分离——对“中龙”是一种不费力的漂浮。地质证据——现在相互远离的大陆上不同岩石建造的连续性增强了同一种结论。

魏格纳援引其地质建造、化石记录和古气候的成串证据，提出了众所周知的“联合古陆”（他的被原始海所环绕的巨型原大陆）。图虽粗糙，但与现代看法具有明显的相似。

虽然这个假说开始引起了纷繁的反响，但很快就陷入冷遇。剑桥著名的物理学家S. H. 杰弗里斯推翻了魏所提出的驱动机制。杰弗里斯说，在刚体地球中，固态岩石的大陆在固态岩石的洋底上穿行的看法是不可能的。杰弗里斯并非孤立。

然而，五十年代和六十年代初，新的研究技术导致了大量的发现，它们改变了迟滞不前的地球科学、引起了大陆漂移方面的兴趣。研究本质上集中在两个领域：洋底的性质和古岩石的磁化。

岩石冷却变硬时，它们所含的铁质颗粒按占优势的地磁场定向磁化，这种方向锁藏起来以致该岩石成为一种化石指南针。例如，考察印度古岩石的科学家们发现15亿年前它的平均磁倾角约为南30°；到2亿5千万年前其已翻转到北15°。

一种解释明显与大陆漂移一致：印度曾自赤道以南向北运动。但还有一种可能，如果北磁极本身漂移了，地磁场也会变化，从而在固定的岩石中印下不同的地磁数值。美国和英国的工作组通过察看各自大陆上岩石的古地磁和绘制磁极的运动，检验了磁极游移理论。所得到的曲线在同一点开始，有相同的形状，但却相互偏离。工作组发现使它们重叠的唯一方法就是关闭大西洋并使欧洲和北美重新定向——正如魏格纳提出的那样。

漂移论看起来应该重新流行，这个看法被海洋学研究证实。实际上，除了存在一个沿大西洋轴（大西洋洋中脊）延伸的海底山脉之外，以前对洋底一无所知。但在五十年代，拉蒙特-多赫蒂地质观察站的工作组，用洋底回声工作，得到了一系列惹人注目的结果。他们发现，大西洋中脊并非独一无二；它是像棒球上的缝合线一样环绕地球的，40，000哩长的洋脊系统的一部分。确定洋脊最简单的方法就是寻找地震。他们还发现大西洋中脊的顶峰被一个深沟——显然是一个裂谷切开了口子。

大约同时，英国地球物理学家S.E. 布拉德发明了一种测量地球内部热流值的方法。洋脊处的热流比大陆或洋底的其他地方要大得多。

把所有这些观察结果勾画成一个有条有理图案的人是普林斯顿大学已故的H. 赫斯。在1960年流传的题为“洋盆的历史”的初稿中（然而是十足尝试性的，以致赫斯把其描述为“一篇地球诗式的小品”），赫斯提出洋中脊是从地幔中上涌形成新洋壳的熔融岩石的通道。按照赫斯，地幔中的对流室仿佛是在传动带上似的把熔融物质挤上来，以弥补地壳中生成的裂缝。新洋壳在洋脊两端对称地扩张，缓慢地向深海沟移动而在那里毁坏。这个过程大约要20亿年，从而解释了为什么洋底的岩石不老于已曾发现的岩石：它被不断地扫向一边，进入海沟处的垃圾箱。

正是在这时候威尔逊开始研究这一图案。威尔逊大半生是个非漂移论者。1959年，他因“没有一个成因或者一个物理理论”而不理漂移理论。然而，在几年的时间里，威尔逊发现了一些支持漂移的重要证据，写下了促使板块构造理论系统阐述的关键论文，成为伽尔兰所评价的“漂移论的传教士。”为什么改变主意呢？威尔逊认为是被古地磁证据和赫斯的著作所左右。

威尔逊通过察看大西洋中大洋岛屿的分布来着手研究漂移问题。他推想，如果大陆是漂移了，那么尾部必定有某种迁移的证据——某种足迹。而且，赫斯想法如果正确，那么洋中脊附近地壳中抬起的火山岛就会被漂移的传动带渐渐地进一步带离洋脊。威尔逊对这些岛屿做了一次扼要的调查；支持了他的论点：火山岛距洋脊越远，其年龄越大。

通过类似的一种推理，威尔逊提出了夏威夷群岛的形成机制，即激发人们的兴趣但仍然引起争论的地球内部热点的思想。岛链的传统解释是，它们由地壳大断层中的“漏出物”形成；岛链中的所有岛屿被认为具有相同的形成年代。威尔逊意见不同，他认为夏威夷群岛是太平洋板块移动到热点上方时，铆钉般地冲出来的。

另一个决定性的证据来自剑桥大学研究生瓦因和其导师D. 马修斯早一年发表的古地磁研究。他们利用研究船仔细察看洋脊附近形成的地磁记录，试图解释一种稀奇的图案：强度显然不同的，像斑马条纹似的平行洋脊的线条状条带。实际上，瓦因和马修斯发现了海底扩张史的磁带记录，相当于威尔逊以大洋岛屿为依据的表面历史。

由于一个尚未得到解释的原因，地磁场本身周期性地反向。过去7亿6千万年里有过171次反向。每一个反向在磁记录上表现为一个不同的条纹。当熔融的岩石从洋中脊的地幔中渗出来并冷却时，其按地磁场的方向发生磁化，并在洋脊两侧对称地扩张形成指定极性的一个条纹。随着移离洋脊，条纹极性的变化证实了赫斯的理论，为校准扩张速率提供了一种方法，颇似计算树的年轮。

由于幸运的巧合，剑桥大学（瓦因，马修斯和不久成为板块构造主要理论家的麦肯齐的国内基地）邀请了威尔逊和赫斯。两人看到了瓦因· 马修斯假说的重要性，就在这期间威尔逊产生了他的最伟大的见解——识别到了一种全新的断层——转换断层，这个发现预示了现代板块构造理论。

在威尔逊思想产生后的两年内，剑桥的麦肯齐和B. 帕克，以及独立工作的普林斯顿的J. 摩根吸取了威尔逊关于壳块的初始概念，发展成为一个包含刚体板块运动的成熟的理论。

现在，十五年过去了，看起来不可理解的是威尔逊及其他漂移论的支持者可能已遇到了反对。实际上，威尔逊想起自己花了大量时间去传播消息，向科学同人宣传最新的发现。现在看起来连糊涂人也清楚的东西在六十年代仍需要一个提倡者，正是威尔逊而不是任何其他人担当了这个角色。

同时，如《Science》1980年3月17日那一期上的报告所显示的那样，他的重要想法仍然在结果实。这篇文章评论了解释北美一些独特地质特征中的进展：岩石建造看起来与该大陆的其他部分不相吻合。

1968年，威尔逊还做过另一个颇有教益的猜测，他断言佛罗里达的一部分来自非洲，新英格兰和纽芬兰的海岸部分来自欧洲，而内华达，英属哥伦比亚和阿拉斯加的一些部分来自亚洲。现在证明他的见解如果不是完全对，也是相对准确的。其他工作者有过同样的想法，但是突出之处在于威尔逊是唯一明确声明准备去冒名誉危险的人。

西海岸的壳块现在认为是加到北美大陆上的火山岛。在东海岸，现在叫做Avalon的壳块在大约30亿年前显然还不是北美洲的一部分。至于佛罗里达，看起来是在联合古陆开始解体时，北美向非洲借来的。

问及威尔逊的预言时，他谦虚地耸耸肩。“预言不只是猜测。我追踪的是证据——但是一旦它看起来明显无误时，我就毫不犹豫地记下来，也许差异就在：我敢试它一试。”

今年3月，南极洲的一条山脉韓命名为“威尔逊山”。很相称地，威尔逊山脉就在以另一个伟大的探索者——魏格纳作名字的一条山脉的北边。

[Science80，1980年9、10月]

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*R. Bingham：《科学八十年代》杂志特约记者