莫要轻视，你足下坚硬的大地可能比你想象的要薄。

这是美国地质调查局的一位资深的科学家沃德（Peter L. Ward）的有点激进的论点。

自从由主管该调查局的地震预报计划又转而从事研究以来，沃德博士调研了大约4000篇关于岩石圈（lithosphere）即地球最外层的岩石壳的性质的论文。经过广泛而深入的研究，他断言岩石圈的厚度只有地质学家们在过去十五年来所认为的一半。去年12月，在美国地球物理学学会的年会上，他提出了他的论点。

早期的科学家们，如十六世纪的德斯卡特（Descartes）和莱布尼茨（Leibnitz）认识到，地球并非是个简单的岩石球，而是由几个不同的层组成的。最早的地层概念是，这个星球外面包围一薄层岩石壳，而内部是熔态的、到十八世纪，精炼了这一见解，才想到一个坚固的地核，在该地核与几千英里厚的硬地壳之间有一个柔软的液态层。

到二十世纪六十年代，地球科学家们才发现一个简单而包罗万象的概念，使得他们能以解释在地球表面上形成的变化。这就是所谓地球板块构造理论。根据这一概念，地球表面覆盖着数目不多的板块，而重大的地质变化主要发生在它们的边界上。这些板块紧密地排列在一起，但却在经常的运动中，虽然我们一般觉察不出来。这种运动的速度可达每年几毫米到几厘米。

虽然板块构造理论已能很好地解释地震、火山和其他地表特征的性质和位置，但是，这些几百万年来产牟、驱动和最终又毁灭地壳板块的过程的根本原因却至今仍是相当神秘的。

通过测定地震源，已测绘出板块的边界。深海潜艇也考察了水下的火山活动产生新地壳的大洋中脊（mid-ocean ridges），还用声纳测绘了古老板块陷入地球深处的深海沟。但是，即使用上所有的现代科学仪器，要窥视几英里厚的固体岩层仍然是个成败未决的问题，而且很多板块构造现象仍然令人不解，甚至相互矛盾。

现在，沃德博士感到，在阐释大地构造学的机制方面，他取得了重大的概念性的突破。但是，为此他还得向在很多学科领域中已经确立的观点挑战。

他说，“认识到形成地球外部活动层的板块仅具有通常所认为的厚度的一半，可以解决已经提出的很多问题。”

为支持他的断言，他借助了对海底板块所进行的广泛的地球物理测量。科学家们研究这些板块是因为它们比承载世界各洲的大陆板块简单得多。这些资料包括几种地震数据、透过海底板块的热流量的测量、它们的电导率、以及研究各种岩石的岩石学的详细资料。

沃德说，构造板块有两层。上层厚6 ~ 7公里，是由从地壳裂缝涌出的岩浆或熔岩形成的。第二层、也是一般较厚的一层是由“地幔残渣”（depleted mantle）组成的，这些残渣是在形成岩浆时分离出来的物质。第二层的平均厚度约为33公里。这两层统称为岩石圈。

紧靠板块下面是上地幔（asthenosphere）区，或软流圈。它的存在是由它减慢或吸收一定频率的声波的事实而显示出来的。在此区域内，20%的原始地幔物质被熔化，因此它的机械强度既低于它上面的岩石圈，也不及它下面的下地幔（mesosphere）。

当下地幔的固态物质升到大约离地表90公里的深度时，就开始熔化。这种熔化是由于有关的矿物质、放射性物质衰变产生的热量和地球深处巨大的压力之间复杂的相互作用的结果。

板块在这层半熔化的岩层上形成相当难以渗透的覆盖层。但是当板块变老时，它们也冷却而变重，直到比支持它们的上地幔还致密得多。沃德指出，这是一种不稳条件：“它们将继续漂浮，就像水上的纸片，直到一边开始向下卷曲，然后它们开始下沉。”

这些下沉的地方是潜没地带——巨大的深海沟。巨大的板块在那里极其缓慢地潜回这个星球的内部。这位地球物理学家主张，事实上，正是这种潜没驱动板块构造。最快地形成着的板块正是那些具有最大的潜没带的板块。

以往，普通的理论认为，促使板块形成的动力是热对流——亦即在大气中形成雷暴的过程。但是，根据沃德的新看法，则是由于因潜没而产生的张力引起脆性板块断裂，产生的通道使岩浆升至地表并形成新的地壳。

为了解释火山链，例如夏威夷群岛，接受早先的认为板块厚得多的理论的科学家们曾被迫借助于类似地幔喷柱和热点等概念。虽然这似乎符合几种特殊的情况，但是沃德说，其他情况则不符合这种模型。因此他主张这些火山是沿着板块内的断缝形成的。

他关于板块厚度的理论与夏威夷的火山链符合得极好。当冒纳罗亚（夏威夷之一活火山——译注）形成其42，500立方公里的黑色玄武岩火山口时，在其底部，由地慢残渣形成的半径为45公里的半球将使那里的板块增厚到上地幔的底部。如果真是这样，它将用光其最后的岩浆源——原始地幔物质，并将不再增高。沃德说，一些岛火山高低起伏地形成这一事实可以解释它们的岩浆类型大不相同。岩浆的特征随它来自不同的深处而大不相同。

沃德的理论还有另一个惊人的方面。

这涉及老板块将发生什么情况的问题。一经形成，这些板块就不再像原始的地幔物质那样容易熔化了。在潜没地带的下面，已探测到深及700公里处的地震。它表明，直到极深的深度，板块仍保持其完整性。如果情况是这样的话，则另一个科学家对地壳下面的计算表明，自地球开始有地壳以来，它所产生的构造板块可能足以填满地球内部从2700公里深处的地核外边界到离地表不足500公里深的区域。他解释说，当板块向地心潜没时，原始地极物质被不断向上推，就“像是水槽里的水当有石块滑入时那样”。大概还需要另一个十来亿年，原始地幔物质将被耗尽，而板块的构造运动也将停息。

只有时间能告诉我们这一“薄板理论”是否会被普遍接受。但是沃德是乐观的。

他说，“我已多次谈了我的思想并争取批评。迄今，对于所有反对意见，我都设法找到了令人信服的答案。”

[The Christian Science Monitor，1985年2月]