地质工作者普遍认为,地球具有16块左右的构造板块,它们构成地壳的外层,或直接构成地壳。这些板块以固定的速率移动,同人类指甲生长速度大致相同。
华盛顿海军实验研究所海洋地球物理学家彼德 · 沃格特(Peter Vogt)博士,他飞越海洋上空收集地球上火山作用、造山作用等现象的起因方面的数据,他与其同事们的工作正向目前的一些地质推断进行挑战。在过去十年间,他同他的同事,约翰 · 布朗泽纳(John Brozena)一起已经证明,板块的缓慢移动偶然也会转入快速状态。发生此种情况时,地球上的火山便喷射出更多的火山灰,并处于生长阶段的山脉也上升得更快。而更为重要的是,如果沃格特的发现是正确的,那么关于行星内部活动方式的模型就需要修改。
构造板块就像巨大的搬运机器,它把地壳运入地幔,又从地幔中把地壳搬出来。岩浆通过海洋洋中脊的断裂处朝上涌出,并且变硬而形成新的地壳。随着板块朝相反方向的运移,这种新地壳逐渐远离洋中脊。在消亡带,地壳返回到地幔中,并且是以某一块板块的边缘插入另一块板块边缘之下的方式。
从洋中脊涌出的岩浆中包含有磁化粒子,它们自身就像罗盘指针指向地球磁场一样进行排列,在岩浆冷凝时,这些粒子也同时在原地固定下来,由于地球的磁场已反复倒转过多次(磁北变作磁南,而磁南变作磁北),在过去的7600万年中,这种倒转至少已进行了171次,这样就形成磁粒子指向相反方向的地壳岩石交错带。地质工作者可以通过飞越海洋上空的方式,以测量磁场的地磁仪测定这些岩石交错带。这种交错带的宽度是不同的,如果板块以恒定速度运移,那么较宽的岩石带就代表着在两次倒转之间存在有较长的时间间隔。然而,新近确定的磁场倒转年代已经证明,较宽的岩石带并非总是形成于较长的时间间隔中。那么在某些较短的时间间隔中多出来的地壳是如何从洋中脊产生的呢?只能认为,板块扩张的速度必须要有所增长。
沃格特在经过对南北大西洋、南太平洋、以及印度洋的岩石交错带进行调查分析后,测定了十块板块的运移速度。他指出:“在过去一千万年至两千万年中,我们注意到一种逐渐增长的加速运动,约在四百万年至五百万年前达到顶峰,在大约二百万年前有一次减速。然后在一百万年前又有另一次加速,并且目前这次加速运动仍可能在进行中。”
沃格特的发现,为地球上的造山作用提供了一种引人注目的解释,周期性的强烈的造山运动——这一直是广大地质工作者推测的目标。
众所周知,两个板块的冲撞形成造山运动。举例来说,喜马拉雅山形成于向北漂移的印度 - 澳大利亚板块把印度次大陆插入亚欧板块下方之时。沃格特假定,板块漂移速度的变化引起喜马拉雅山上升速度的变化,当板块迅速运移时也就出现最快的上升周期。根据沉积物岩芯的分析,沃格特鉴定出三个沉积作用幕,这三个幕同印度 - 澳大利亚板块的快速运移是相吻合的。
沃格特指出:“然而,真正令人感到兴趣的重要问题是,各个板块为什么一同加速和减速。”
有一条思路放在同板块增速的另一种现象上。在地质学“热点”上强化的火山活动性 ——穿入地壳并形成诸如夏威夷那样一连串岛屿的岩浆羽状物。沃格特对夏威夷热点活动性的分析展现出两个增长的火山活动阶段:第一次是在一千六百万年至一千两百万年以前、当加德纳岛出现时期;另一次是从五百万年前直至现在,这个时期形成了考爱岛(Kauai)、毛伊岛(Maui)以及夏威夷等岛屿。
传统的板块学说观点认为,岩浆循环于地幔中,地幔类似于庞大的传送房,而岩浆就像是一台输送机的滚柱,推动着板块朝前运动。目前大部分地质工作者都确信传送房中的输送机以一种均匀的速率运动。沃格特则推测这种循环可能同某种“熔岩灯”更为相似。巨大的结晶状地幔团可以周期性地升高并在上覆板块之下进行横向蔓延。团块巨大的质量和动量在理论上完全可以引起板块的加速运移,而且也可以说明火山活动增强的原因。
虽然沃格特指出他的这种观点和理论还只是推测的,但是无疑的,他的理论已经动摇了人们所推测的地幔模型。
[Science Digest,1985年11月]