大陆为什么会漂移
原文发表在《地球》杂志2004年第2期
大陆漂移议
江先华
对于大陆漂移的主要趋向，大陆漂移说的创始人阿尔弗雷德·韦格纳认为，一是“离极运动”，即“南极离散运动”；二是“向西漂移”。但是，由于当时所提出的作为大陆漂移驱动力的离极力和潮汐摩擦力太弱，不足以驱动陆块漂移，而硅铝质陆块也不可能在坚硬的硅镁质层上漂移，大陆漂移说因此遭到了许多学者的反对。到20世纪50年代中期，古地磁证据的出现使大陆漂移说得以复苏。又到了60年代，海底扩张说和板块构造说相继提出，许多地质学者开始认真地接受大陆漂移的思想，大陆漂移学说逐渐深入人心。而20世纪70年代发展起来的空间大地测量技术，例如甚长基线干涉测量、卫星激光测距和全球定位系统等空间技术的发展，更为现代地球动态变化的监测和研究开辟了新的途径。现代测量结果表明，板块间的相对运动可以达到每年几个厘米的量级。例如，在20世纪末，中国科学院的科研人员利用卫星激光测距和全球定位系统等现代空间技术，测定了以上海为代表的我国东部地壳，相对欧亚板块稳定部分存在水平移动，其速率为每年7～8毫米，方向朝东略微偏南。此外，监测结果还表明，上海地区存在每年的约下沉1毫米的运动趋势。
根据板块构造理论，从地表至地下平均100千米的岩石圈类似一个板状层，漂浮在普遍存在的软流圈之上，进行着长距离的水平运动并裂解为若干个巨大的刚性板块。这些板块会出现分离、汇聚或者平移。在分离处，软流圈物质上涌，板块增生；在聚合处，岩石圈向下俯冲，板块消减。板块的增生与消减在地幔内构成自然循环，而板块运动及其相互作用则导致了地震、火山和其他种种构造运动及矿产资源的聚集。板块运动的驱运力来自地幔中的物质对流。
海底扩张说是20世纪60年代兴起的活动论观点，它指出，联合古陆的分裂与大陆四散漂移，实际上是大西洋、印度洋新生和扩张的结果。大陆不是独立地沿着洋底漂移，洋底与大陆一样也在移动。根据洋底广泛发育的条带状磁异常为海底扩张提供的重要证据，瓦因和马修斯对条带状磁异常提出了新的解释，他们认为，海底磁异常条带不是由于磁化强弱不均引起的，而是在地磁场转向的背景下，海底不断新生、不断扩张所造成的。
对于大陆跨越纬度的漂移，我们有不同的看法。为此，作者抱着抛砖引玉的想法，首先针对大陆漂移的证据，初步简要地提出一些异议。
㈠ 寻求地球构造运动的驱动机制是地球动力学的一个基本问题。我们认为，无论是主动驱动机制还是被动驱动机制，如果板块运动在纬度上发生大的位置变化，那么，运动的板块就无可避免地对海底洋壳产生以下的作用：
⒈当印度板块向北移动，它的前缘将受到洋壳的阻挡，由于彼此的挤压，海底的沉积物逐渐被逼向上拱。这样一来，随着印度板块继续向北移动，向上拱起的沉积物一方面继续堆积升高，另一方面，部分的沉积物被推向印度板块的洋底之上。
一般来说，当印度板块脱离南极大陆时，如果大陆边缘存在俯冲带的话，板块前缘的洋壳应不可能连同板块一起漂移。如果是这样，海底沉积物除了部分被推向板块的前缘堆积起来，而且因挤压而出露海面。虽然有地壳的研究表明，大陆型地壳的特点是厚而轻，大洋地壳则是薄而重。但由于沉积物的堆积和板块本身的重力作用，加上运动的板块前缘受到阻力，这样一来，至少是相对海底的沉积层而言，运动的板块还是极可能产生向下俯冲的势能。
一旦板块发生向下俯冲，阻力和挤压的作用以及板块的重力积累将会增大。此外，板块后缘因大量的软流圈物质上涌，将会造成软流圈物质缺失，从而导致地幔盖层与软流圈之间出现中空的隔层，这就极有可能促使运动的板块发生下沉。由此可以推测，板块要继续漂移是极不可能的。
⒉如果现在的非洲、印度和澳大利亚板块曾经与南极大陆相连，那么，在这些板块的前缘，应该存在着它们沿途堆积起来的大量沉积物。从这方面着手考证，就能找到这些板块是否是外来“移民”的证据。相反地，在板块的后缘，我们能找到的不会是挤压上来的沉积物，而是熔岩侵蚀过的痕迹和冷却后遗留下来的一部分熔岩。
⒊大约在太平洋大洋中脊的西段和大西洋大洋中脊的南段，将分别留下被澳大利亚板块和非洲板块在漂移轨迹上推裂过的遗迹。
⒋例如，印度板块在跨越纬度的运动过程中，它必然沿途留下一条轨迹。不难想象，印度板块（或别的板块）不可能像一艘潜艇那样漂移，它就像一部巨大的推土机，从现在南极大陆的边缘出发，一路向北朝欧亚板块推进。因此，一方面，在印度板块的后缘，它自然会留下一条深深的“板块沟”，即使这条“板块沟”被后来涌上来的软流圈物质和后来堆积的沉积物填补了，但是，这条被掩盖了的“板块沟”与它两旁的洋壳的地质年代、沉积层的结构等等都是不相同的。这是可以经过探测加以证实的；另一方面，由于非洲、印度和澳大利亚分别与南极分离，导致了大量的软流圈物质上涌。由于涌上断裂带的熔岩的温度很高，它们必然破坏到地面上的冰川，这样的话，在组成冈瓦纳大陆的南极洲，特别是非洲、澳大利亚、南美洲以及印度半岛所保留的断裂带上的古冰川遗迹就不大可能存在了。并且，板块的分裂还极可能形成新的大洋中脊，这样一来，大洋中脊的面貌将不是当今的模样。总之，全球洋底地貌图中清楚地表明，现存的大洋中脊并没有“破相” 的遗迹，这是未曾有过大陆板块在漂移时穿越大洋中脊的重要依据。
按照板块学说，大陆曾经有过多次由合而分、由分而合的演变，在大约不到6亿年的时间里，地球上就至少发生了十次海陆演变的大事件。然而，现代以地震波CT为代表的新的探测技术发现，岩石圈的厚度有明显的变化，软流圈并不是普遍地存在，大洋中脊之下上涌的热物质一般仅深至200～300千米即为冷物质层所代替，岩石圈内存在明显的横向不均匀性。这表明，在地球的内部，并没有充足的运动学的和动力学的条件，支持大陆板块进行如此频繁的大自由度的远距离漂移。
㈡ 大陆岸线的相似性可能说明两大陆块原先是连接在一起的，但是，这不是唯一的。例如，假设水库堤坝裂开了一个缺口，这时，流入荒野的洪水冲击着所到之处的地形，使地貌发生改变，并逐渐形成了一条河流。结果，人们将会看到，在这条新出现的河流两岸的边缘，它们彼此都是相对平行的，如果把它们拉近拼接起来，就会发现它们能够很好地拟合在一起。这样的情形在大自然中其实不少见，在小的溪流、大的江河（例如长江）甚至海洋的形成过程中，水流对陆地地形进行侵蚀的过程，造成两岸岸线彼此相对平行，弯曲程度基本一致的现象是非常普遍的。所以，江河以及海洋两岸所具有接合之后能拟合的特征，并不能唯一证明两岸原来就是紧密连接在一起的。此外，假设板块有过远距离的漂移，那么，破裂开来的大陆在漂移的过程中，板块就有可能发生增损。这主要表现为“前增后损”，即板块前缘因沉积物的堆积，使板块前缘增大增厚；板块后缘则受到高温熔岩的长期作用而发生剥落，以及板块在漂移中，特别是板块的后缘必将与两侧洋壳发生摩擦甚至碰撞（其相互作用程度还需视板块整体的或前缘的形状），或受到两侧洋壳的挤压等等。这样一来，板块的后缘在运动途中将会部分脱落出漂移的板块。由此可见，板块经过了远距离的漂移之后，它将不可能保持原有的形状。既然如此，对南极洲、澳洲和印度所进行的电子计算机拟合就失去了它令人信服的作用。
因此，就当今的板块——显然，它们确实移动过——而言，它们的分离并不像大陆漂移说和板块构造说所认为的那样，是因为其中的一个大陆板块远渡重洋漂移到别的地方，或者是两个大陆板块彼此向着不同的方向发生远距离的移动。不错，美洲、非洲、澳大利亚和印度，它们过去曾经是一个整体，但它们却是赤道附近一带的“原居民”。后来主要因为地壳变化和海洋侵蚀大陆等多种因素所造成的结果，它们被分离了，彼此之间的张裂带也扩大了。我们设想，当今这些板块形成的过程大致上是：
①由于陆地下面汇集的热能不断上冲抬升陆地，或伴随后来发生了地震，地壳终于破裂，从而导致了海水的入侵。
②随着新形成的洋中脊的剧烈活动，洋中脊两侧大陆边缘被高温的熔岩和海水侵蚀而脱落，两大陆之间的破裂带加大；海底逐渐开始扩张。
③由于地幔中的高温熔岩对地幔盖层不断地剥蚀、以及熔岩大量涌上断裂带等原因所产生的作用，可能导致了地壳与软流层之间出现中空的隔层，从而又使到断裂带（或洋中脊）两侧大面积的大陆地壳（或海洋地壳），因重力和地震的作用发生下沉而成为洋壳。俯冲带很可能就是在这个时候逐渐产生的，这主要是地震、海底逐渐扩张、大陆的重力滑动以及地幔盖层的剥落导致洋壳整体下沉等等因素共同作用下的结果。
④上述三种情形在别的地方也发生了，于是形成了现今所分布的岩石圈板块。
对于大陆漂移学说的其余三点证据的不足，我们认为，就大陆的整体来说，它们的地质构造离不开地球演化的历史环境。在地球的不同地方出现相似的地质构造，这在地球早期的演化过程中应该是存在的。如果有类似化学的、物理的作用以及环境气候作用等等条件，地球上的不同地方，就有可能出现相同的古生物群，并由此使不同地方在地层上存在相似的古生物群化石。所以，由于受到种种客观条件的作用和制约，一方面，在同一大陆的相邻的地区出现了生物种类分布的不一致，以及出现不同的环境气候、不同的地壳运动等等，这是不足为奇的。而另一方面，在同一大陆的不相邻的地区，它们之间存在着地质构造的延续性、地层层序的一致性以及类似的环境气候的可能性也是不能绝对排除的。例如，晚古生代到中生代早期的所谓冈瓦纳的特有的舌羊齿植物，它不但见于印度、澳大利亚、南美洲、非洲南部和南极洲的二叠至三叠纪地层中，而且在中国西藏南部二叠纪的地层中也有发现。
在这里，我们假设在遥远的将来，青藏高原的某一处发生地壳断裂，印度洋的海水逐渐流入了这条裂缝，随着海洋的扩张，位于裂缝南侧的高原也渐渐消失了。再假设过了几百万年之后，不知情的地质学家经过分析南北两岸的地质构造、地层层序和古生物种属，他们还会得出南北两岸原来曾经是一个紧密连接的大陆的结论吗？大陆岸线的相似性可能说明南北两岸曾经是一个紧密连接的大陆，然而，由于当初有一大群藏野驴被分隔在裂缝的南侧，它们随着海洋的扩张被迫向南方迁移。有人在后来发现了藏野驴的化石。于是，围绕着南北两岸是否曾经同属于一个大陆的问题，地质学家产生了分歧。
至于来自古地磁资料的证据，我们并不清楚这些证据是否经过了先入为主的挑选。此外，我们还认为，无论板块是否发生过远距离的移动，或者说它根本就没有移动过，板块的古地磁方向到了现今也是会变动的。这是因为，板块在整体（包括一定区域）上难免在相对于水平方向发生对称性的一边下倾另一边仰起的地块活动。
目前普遍认为，印度洋是地质年代最年轻的大洋，其现代轮廓直到第四纪才形成。但是，从太平洋中脊与印度洋中脊完美的相连性，以及南极大陆边缘冰川作用遗迹的连贯性看来，我们怀疑印度洋的地质年代似乎不会这样年轻。洋底地质年代的年轻可能与海洋扩张的剧烈程度有关。大致的情形是：海洋扩张速度慢，洋底的地质年代显得较为古老；海洋扩张速度快，洋底的地质年代则显得较为年轻。如果存在这种可能性的话，印度洋就不会像我们所认为的那么年轻。也就是说，太平洋、大西洋和印度洋很可能是在相隔不太长的地质年代里先后形成的。
经分析现今世界上的主要山脉的分布和大洋中脊的走向，我们认为，这些主要山脉下面不但存在大量的热能物质，而且，这些热能物质和大洋中脊下面的热能物质基本上存在着连接的通道，我们暂且称它们为“热能积聚带”。
热能积聚带作为一个整体，它可以由“大西洋中脊←印度洋中脊→太平洋中脊”三大序列组成。按不完全的统计分析，三大洋中脊序列中又分别有它们的分支带。如下表：
最后，我们在这里作一个简短的结论。大陆确实发生过移动，然而，就当今的板块而言，板块的移动基本上是在有限的“本土”范围内迁移。板块发生移动的运动学和动力学背景，主要与地球自转速率的变化、地球在公转轨道上的速率变化、以及岁差和章动的变化关系产生的作用，还有地下热能活动、地震、海洋扩张、地壳下沉和板块的重力滑动等等因素有密切的关联。而大陆分裂的主要原因，在于地下热能积聚带的剧烈活动导致地壳由下向上出现剥落，然后发生呈条带状的膨胀并最终破裂。因此，我们认为，如果有新板块形成，它极可能主要出现在靠近热能积聚带的地方。