日本新闻:从《日本沉没》谈板块构造

　　2006年夏天，日本摄制的故事片《日本沉没》在世界各地公映。这是一部充满忧患意识的灾难大片，讲述的是一位日本地质学家，在自己的研究课题中，发现处在太平洋板块上的日本列岛，在欧亚大陆板块发生碰撞挤压时，将在380天内沉入太平洋，最终被挤压到地球深处。日本列岛将要沉没的消息不径而走，造成人们的极大恐慌，开始大逃亡，纷纷涌向朝鲜半岛、中国、俄罗斯、北美等国家。在危难中，这位地质学家利用自己发明的深海钻探船，潜入4000米水深的大洋底部，在太平洋板块上连续打眼钻井，装进高性能炸药，然后引爆，阻止了太平洋板块继续下沉，挽救了日本。如果我记得不错的话，在上个世纪的1973年，已经摄制过《日本沉没》，第二次重拍《日本沉没》是在1995年，今年夏天的《日本沉没》是日本的第三次老片新拍，可见在日本民族文化里，有着非常忧患和强烈的灾难意识。

　　在《日本沉没》故事中，板块构造理论和大洋钻探计划的基本事实，支撑了整个故事的剧情发展。那末，什么是板块构造理论呢?板块构造理论又是如何产生的?要回答这个问题，要从20世纪初的一个人物——魏格纳说起。魏格纳1880年出生于德国柏林，曾在海德堡接受大学教育。大学毕业后，进入汉堡海洋气象台气象研究室工作。他的博士论文是天文学方面的，他的志向是考察格陵兰。从魏格纳受教育的背景看，似乎和地质学不相干，然而，这位气象学家却出人意料地提出了著名的大陆漂移学说。

　　早在1903年，23岁的魏格纳就开始注意研究大陆在地球表面可能产生横向移动的问题。1912年，他首次提出大陆可以发生横向移动的观点。1915年，他出版了《大陆和海洋的起源》一书，全面论述了他的大陆漂移理论。大陆漂移说在欧洲独树一帜，向传统的大陆固定说挑战。一时间，魏格纳成了这场论战的核心人物。魏格纳指出，南美大陆和非洲大陆之间存在令人吃惊的吻合度。如果不用海岸线而用大陆坡，这种吻合就非常完美了。在非洲和南美之间，虽然隔着大西洋，但这两地都能找到相同的古代岩层和化石。如果把这两块大陆拼在一起，本来是一体的古代岩层就完美无缺了。

　　尽管魏格纳提出了众多大陆漂移的实例，但是，他始终无法解释大陆漂移的动力机制。他所提出的证据，很容易遭到对手的否定，以至在上个世纪六十年代之前，如果搞地质专业的人被认定是大陆漂移的拥护者，那么他几乎就无法找到工作。1930年，魏格纳在第三次前往格陵兰进行冰川与气候考察时不幸身亡，他的大陆漂移说也被无情地冷冻和封存起来了。

　　让大陆漂移说得以复活的第一人是美国地质学家赫斯。早在20世纪30年代前，赫斯就一直关注发生在欧洲大陆上的那场大陆“漂移说”与“固定说”的大辩论。二战爆发后，赫斯被应征入伍，担任一艘驱逐舰的舰长，航行于大西洋、太平洋上，为盟军商船护航。残酷的战事未能阻止赫斯对科学的探求和思索，他利用舰上的声纳设备，对洋底地貌、地质进行探测，获得了许多地质资料。战后他回到普林斯顿大学研究所工作，把带回来的海洋地质资料进行分析整理，于1946年首次描述了太平洋海底平顶海山的地质特征。1963年，赫斯发表了关于“海底扩张论”的报告。他认为，洋中脊是生成新洋壳的地方。熔岩等物质在洋中脊处向外喷涌，使洋脊轴的地方产生对应漂移的张力，洋壳板块产生漂移性的“分裂”；而远离洋中脊板块的边沿部分，由于自身密度大，被挤压向下俯冲。形象地说，大洋海盆就像洗脸盆，盆底由于扩张的作用，不断更新，而海盆四周则基本不变。

　　海底扩张理论的观点，被英国剑桥大学的瓦因和马修斯从事的古地磁磁场研究所证实。同时，也被当时世界各大洋深海钻探计划取得的大洋底岩芯样品所证实。洋中脊是洋壳最年轻的地方，离洋中脊越远，越是古老。测得的最古老的洋底年龄不超过1．8亿年。显然，1．8亿年和海洋的40多亿年年龄相比，洋底要年轻多了。所以有人说“古老的海洋，年轻的洋底。”

　　赫斯的海底扩张说使人们开始反省和审视当初魏格纳大陆漂移说理论的客观性。直到20世纪60年代，人们终于取得共识，为大陆漂移理论平反，那位埋葬于格陵兰冰川下的魏格纳的远见卓识受到了地学界的一致推崇。

　　然而，海底扩张理论也有其局限性，它无法解释陆地板块的活动机理，因为陆地不存在海底扩张问题。到1970年前后，法国地质学家卡扎菲·勒皮雄在参加一个地质学术研讨会时，无意中听到一位发言者用了一个让他顿开茅塞的概念——“大陆板块”。原先杂乱无章的各种信息一下子变得清晰起来，他很快完成了一篇关于“板块构造”的论文。1968年5月，这篇论文发表在《地球物理学研究》杂志上。之后，各国的地质学家，从不同领域和方向进一步证明大陆板块学说的客观性。渐渐地，大陆板块构造说被大多数科学家所接受，并将这一学说运用到了许多领域：如地震、海啸、探矿、火山喷发等方面。

　　板块构造理论把魏格纳最初提出的大陆漂移学说和后来赫斯提出的海底扩张理论有机的结合为一体，形成了一个崭新的理论。按板块构造理论，地壳是由若干个钢性板块构造所构成。在这些漂移的板块上，有大小不等的陆地。当板块(地壳)发生漂移时，承载着大陆向前移动。打个比喻，大陆就好像搭乘在海洋板块上的乘客，被动的漂移。所以，有学者说，用“海洋板块漂移来描述地壳运动，要比大陆漂移更能说明问题，更生动形象”。新洋壳的产生，发生在洋中脊；新熔岩等物质从地壳下涌出，形成地壳。而远离洋中脊的洋壳板块前沿部分，是两个板块交汇碰接的地方，由于洋壳密度大，因而向下俯冲，形成海沟、岛弧等。

　　这就是《日本沉没》电影一再渲染和发挥的科学依据一板块构造理论。按照板块构造的描述，承载着日本列岛的西北太平洋板块正处在板块的前沿处。太平洋板块与欧亚板块碰撞，发生挤压，洋壳载着日本列岛下陷，理论上是说得通的，只是沉没下陷的时间不可能是几百天，而是数千万年或更长的时间。

　　《日本沉没》这部电影，使我们看到了另一个现象，就是日本传媒或国民对科学成果何等敏感。细心观察一下，你会发现，在上世纪70年代板块构造理论刚刚问世两三年，日本的媒体和艺术家便把这个故事搬上银幕，这也反映了日本民族在危机面前的进取精神。

　　在建立板块构造理论，发现海洋的过程中，人们还有另一个收获一发现大洋底部的最宏大的海底山系。它绵延64000千米，此外，还有深海丘陵、平原、海沟。关于发现洋底巨型山脉，不能不提德国著名化学家哈勃。在上个世纪初，哈勃在实验室用化学置换的方法，在海水里提取到了黄金、白银。哈勃对自己的发现兴奋不已。他猜想，在大洋的某个地方可能有金矿，或富含金银的海水。德国海军提供一艘小型护卫舰，命名为“流星”号，船上装有刚研制的声纳等先进技术装备。

　　从1924年至1927年，“流星”号在大西洋从东到西，从南到北，把大西洋底调查个遍。结果让哈勃大失所望，黄金没有找到，白银也没有找到。令人意想不到的是，大西洋的中部居然有一条呈“S”状的海底山系，人们后来称这条山系为“大西洋中脊”。当时人们并不了解“大西洋中脊”，也无法解释它的成因。只有欧洲各国研究“亚特兰蒂斯”的学者喜出望外，以为终于找到了“亚特兰蒂斯”沉没的证据了。

　　那么，为什么无法从海水中提取黄金呢?用今天的眼光看，海水中金的含量太低，据测定，金的浓度仅为4纳克／升。这就是说，100万吨海水，仅能提取4克金，没有商业开采的价值。但是，从整体海洋而言，金的储量是500万吨。虽然，这位有成就的德国化学家没有实现开采黄金的梦想，但是，他发现的“大西洋中脊”却开上个世纪发现世界大洋底山系之先河。二战结束之后，美国政府和海军为了其军事需求，组织了大批人力、物力，采用先进的技术手段，对世界大洋进行了详尽的地形普查，于是，世界海洋海底地形清楚的展现出来。

　　世界海洋海底地形图，原本是美国海军作战用的海底地形图。深海地形图的民用科学价值远远超出人们的想象。深海地形图在许多国家出版发行。世界陆地地形图，再加上海底地形图，这两张图加在一起，地球的地形全貌我们才能一目了然。

　　如果我们把中世纪航海地理大发现称之为首次，那么，20世纪发现深海海底巨型山系，提出板块构造理论，则是人类又一次里程碑式的地理大发现。对于它的意义，我们怎么去评价都不过分。因为首先20世纪的地理大发现范围广，难度大。范围广，是说占地球2／3的大洋海底，发现了世界最大的深海山脉。这座山脉存在于各大洋底部，它们首尾相接，跨度六万余千米。难度大，是指人们要透过巨厚的水层，发现许多过去人们无法获得的信息；其次，形成了新的地球观——板块构造理论。从大陆漂移说到海底扩张论，再到板块构造理论，逐步形成了人们认识地球的科学观；第三，这次地理大发现几乎可以说把人类最先进的技术全用上了，借助探测技术先进的海洋调查船，深海钻探船和海上研究平台，各类不同功能的探测浮标、地球卫星，功能齐全的深潜器、水下机器人，还有计算机处理系统、数字模拟系统、多普勒声纳系统等等。有了这一些先进技术的保证，人类才能获得深海信息；第四，深海发现技术极大地促进了开发和利用海洋的能力，有人讲21世纪是海洋世纪，就是这个道理。地理大发现为人类提示出更新的探索课题，这些课题将把人类的视线引向新的高度……

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