沒有地幔及地殼時代的地球星,先由地核由西向東自轉。有了地幔及地殼以後,地球星依舊由西向東自轉。這說明地核是地球星自轉的原動力。當隻有地核時,地核自轉一晝一夜所用的時間,比現今為短。有了地幔之後,晝夜時間加長;有了地殼以後更長。現今地球星每次自轉所需的時間,似乎比往年更長,這由於地球星的星體逐漸加大的緣故。地球星自轉的速度非常規律,完全由於地核自轉的規律。什麼力量使它這樣規律呢?可能是由於其慣性。
地核與磁北極及磁南極地核本身就是一個具有磁性的大鐵球。磁性來自太空內質點。質點累積合並而形成地核。其中的雜質,由於密度較小及質量較低,都被排擠,進入地幔層圈以內,剩下的鐵質形成磁性大鐵球,進行由西向東的自轉。如問地核以內是否尚有一個磁軸?答案是:不需要。
磁軸與地軸不同。後者來自地核自轉的力,這力不可能在地幔內或地殼內被其他物質所改變。磁軸在地核內與地軸合一,是同一方向。可是當磁軸伸入地幔後,受地幔層圈內對流性熔岩流(或岩漿流)所左右。因為岩漿裏物質含有鐵元素,也有磁性,可以改變磁軸的方向。這種解釋也是一種假說。磁極可以顛倒;可以移位;有時可以出現單極;也可以消失成為無極。
總括來說,地核三大作用,引力最為重要;自轉與磁場也不可忽視。
地心引力可使地麵大環境改變地心引力可使大氣層內氣流下降,出現對流現象;可使大氣有水平狀流動而成風;可使雨雪冰雹降落;可使海水流動;可使江河注入湖、海、大洋;也可使岩石崩墜,泥沙沉積。這一切現象,已成為常態,無人感覺新奇。如果超越常態,變化劇烈,成為災害,才會引起人注意,例如大水災、大風災、大雹災、大地震及火山爆發。
從大規模範圍來看,地心引力可以導致板塊運動;中規模範圍也可以引起造山運動,使岩層發生褶皺及斷裂;小規模範圍也可以出現小地貌,例如衝積錐及衝積扇,冰川流動及冰磧,天然堤及三角洲等。
地心引力與板塊運動
板塊構造與板塊分界線所謂板塊(plate)就是地球星地殼本身所分成的小塊,接受地殼下方釋放的能量而開始移動。有移動,必然有撞碰。其他板塊受了撞碰,必然造成強烈的震動,而釀成災害。
依據地質學家的研究,太平洋以東,不論海陸都是美洲板塊,中美洲以西的海麵下是太平洋板塊。這兩個板塊都是大板塊。美洲板塊包括南、北美洲,也包括中美洲。與太平洋板塊相遇的地方,在墨西哥共和國西岸,也在中美洲地峽西岸。這一帶叫做“板縫”,也譯為“縫合線”。這一條線是西北—東南向,在海底是一條海溝。與海溝平行的中美洲西岸,是蹺起的一條大山脈。這板縫以東包括中美洲地峽及加勒比海一帶,雖然是美洲板塊,一般人卻叫它是“加勒比板塊”(CaribbeanPlate)。
中美洲地峽以西是太平洋板塊,其中接近中美洲地峽的一部分,因為地殼下方岩漿活動,這一部分隆起,與太平洋板塊分離,叫做“科科斯板塊”(CocosPlate),也譯為“可可斯板塊”。這板塊雖然麵積不大,但不安定。科科斯板塊以南是“納斯卡板塊”(NazcaPlate),它本是太平洋板塊的一部分,也分裂而自成一個板塊。太平洋板塊向西北方移動,移向日本海溝。納斯卡板塊向東南方移,侵入南美洲板塊以西的加拉帕戈斯海溝。科科斯板塊向東北方移動,侵入北美洲板塊下方。這是墨西哥及哥倫比亞等國時常出現災難的原因。人的眼睛隻看到地麵上的災變,經常忽視地殼下方的變化。它屬於大環境。板塊很多。它們之間的分界線,簡單說,可有三型:(A)大洋中脊型。例如大西洋中脊,這是一條海底山嶺。北起北冰洋,向南經過冰島及亞速爾群島,然後南下。這一段叫做北大西洋中脊(北大西洋海嶺),由此南下,直到南冰洋(南大洋),這一段叫做南大西洋中脊或南大西洋海嶺。中脊以東是美洲板塊;以西是歐亞板塊和非洲板塊。這是出現於大洋裂穀帶的例子。
另有一例出現於大陸地區內的裂穀,例如東非裂穀帶。這也是地殼由於張力開裂而形成的穀。東非高地內裂穀帶,有許多南北向大湖,例如馬拉維湖、坦噶尼喀湖和魯道夫湖,北去有尼羅河穀(地塹穀),直到紅海。這紅海也是大地塹,西北進入死海,約旦與以色列之間的地塹,東北進入亞丁灣,也是大地塹。東非大裂穀生成時期不過200萬年,那時候猿人已出現,有人在裂穀內找到猿人的化石。
(B)深海溝型。1961年美國學者赫斯(H.H.Hess)及其他學者創立海底擴展假說,太平洋板塊向西移,成為俯衝板塊。由於海洋地殼組成的元素是矽和鎂,比重大於大陸地殼(由矽和鋁構成),西移的太平洋板塊,遇到歐亞板塊及印度洋板塊,俯衝而下形成馬裏亞納海溝和湯加海溝。向西北方俯衝,形成阿留申海溝。
(C)板縫型。第三類是板塊縫合線型,簡稱板縫型。例如印度洋板塊北部(印巴次大陸)撞歐亞板塊,形成西藏高原和伊朗高原。中生代內有一東西向大洋,隔開上述兩大板塊。後來,兩板塊之間縮短距離,成為古地中海(特提斯海,Tethys)。更進一步,那個由南向北移動的板塊,撞入位置偏北的板塊下方,掀起兩座高原。東為西藏高原,西為伊朗高原。在板縫地區,出現高大山脈,例如喜馬拉雅山脈、興都庫什山脈、紮格羅斯山脈,這些山脈都在印度洋板塊碰撞部分的上端。在西藏高原內,板縫不在雅魯藏布江穀內,而在岡底斯山脈南側坡。此外,興都庫什山脈也屬於印度洋板塊,不屬於歐亞板塊。又,非洲板塊與歐亞板塊之間的板縫在托羅斯山脈及阿爾卑斯山脈。
凡位於板縫之上或鄰近的地區,常有地震的災難,而且震級很高。凡位於深海溝附近的地方,必有火山島或火山島弧。深海溝附近海床不安定,常有地震。因為當地殼下方“能量”蓄積太多時,必然要尋求機會向外釋放。途徑有二:一是地震;另一是火山爆發。隻有這樣,才可以保持平衡,使地殼獲得安定。1985年內這兩種情況分別發生在墨西哥及哥倫比亞兩國內,造成驚天動地的大災難。
墨西哥城在北美洲板塊之上。這板塊的西側向上翹,科科斯板塊較低,向東推進,楔入北美洲板塊下方約20公裏遠。因此,這一帶地區多地震。1985年地震震源在墨西哥城以西太平洋海麵下,相距約300公裏。科科斯板塊向北伸出一個尖角,不十分牢固,易被能量掀起造成震動。這次大地震的震中就在這裏。震波到達墨西哥城,尚有8.1級。許多高樓大廈立即倒塌,居民埋在瓦礫堆裏,受傷出不來就餓死。墨西哥城人口1500萬。住宅區全是新建築的多層高樓,然而其建築材料並非采用能耐受劇烈地震的鋼料,建築技術也不適合地震區內的設計,巨震開始,自然崩潰。繁榮地區立即變為瓦礫堆。這種現象就是“變”。人目僅能看見地麵以上的變,卻不能望見地麵以下板塊在作怪。
板塊本身並不能移動。當地殼下方能量聚積過多的時候,板塊受能量的作用,被迫移動。這就是以地麵下方的變,釀成地麵以上的變。兩種現象實為一體,不能分開。地震可以釋放地下蘊積過多的能量,但受影響的地麵卻十分廣大。火山噴發也可以釋放地下過多的能量。地下能量積存過多時,它就開始噴發岩漿,把能量用於噴發而使之消失。活火山對於人類有威脅,但受影響的地麵較小,因為火山的爆發都在火山口內,距離鄉村市鎮一般較遠,不象大地震的範圍廣大而且嚇人。
了解板塊分界線後,再進一步說明板塊的構造。板塊構造是一種假說,為當前地質學家所采用,已形成真說。1968年6月法國人勒皮瓊提出板塊構造說,修正往日德國人魏格納所創立的大陸漂移說。他認為板塊是已開裂的岩石地殼重新縫合在一起的東西,地殼由六大片堅硬而脆的岩石板塊組成。這六大板塊都浮在地幔表麵上的岩漿裏,因岩漿有流動,板塊也跟著移動。板塊表麵以上有些地區是大洋,也有些地方是大陸。例如歐亞板塊,其範圍不僅包括歐亞大陸,也包括東北大西洋。板塊移動可以互相離開,中間出現地塹穀或裂穀,例如大西洋中脊;可以互相碰撞,例如印度板塊撞亞洲板塊;也可以互相平移,中間不發生裂穀,也無高山,例如南極洲板塊。兩大板塊之間分裂而離開,由於地殼下方有上升的岩漿。兩板塊互相擠壓必然會出現深海溝。
板塊有大板塊,也有中板塊,更有小板塊。大板塊不僅麵積廣大,變化也慢,要超過一億或兩億年之久才有明顯的移動。中板塊例如納斯卡板塊和科科斯板塊。這兩個中板塊都介於太平洋板塊與美洲板塊之間。太平洋板塊與中國板塊之間的菲律賓板塊是中板塊。小板塊麵積很小,隻有數萬平方公裏大,例如伊朗板塊和亞德裏亞板塊。太平洋板塊與澳大利亞板塊之間的湯加板塊也是小板塊。中板塊變動較大板塊為快,但也需要數百萬年之久。小板塊數十萬年以內,就有變化。
板塊有動的板塊和靜的板塊。如有兩個板塊相遇,其中一個前進,屬於動的板塊;另一個不動的,屬於靜的板塊。板塊還分疊置板塊和俯衝板塊。例如太平洋板塊,比重較大,遇到歐亞板塊,就俯衝而下沉,形成海溝。所以,太平洋板塊叫俯衝板塊,歐亞板塊為疊置板塊。所謂深海溝是一帶海底窪地,狹長形,水深超過4000米,例如湯加海溝和菲律賓海溝。
大洋中脊例如大西洋中脊,是板塊的分界,此界以西是南北美洲板塊,此界以東是歐亞板塊及非洲板塊。1961年赫斯提出解釋,他認為上地幔的表層,由於岩漿向上的衝力很強,洋底開裂,中間出現一條南北向裂穀。這不是短時期以內形成的,可能在2億年以前就開始分裂,舊洋底破裂,玄武岩岩漿流出來,築成一條山脊,叫做大西洋中脊,高出附近洋底約3000米,山脊寬度為2000公裏,約占大西洋寬度1/3。沿著中脊的頂部是一條中央裂穀,寬20~30公裏。這說明中脊的頂部不是山峰而是深穀,深約2000米。這深穀通過冰島,在冰島有大量玄武岩岩漿流出來凝結而成。冰島上有火山。
地心引力使板塊運動加強現今大陸已非原始地貌,堅硬的地殼也非原來的形狀。現今太空內微細的宇宙塵受地心引力不斷地降落,其中也有隕石。地球星早期降落的更多,累積而成厚層。這厚層下方有放射性元素,產生高溫,使厚層的累積物熔化而成為岩漿。因高熱而向上湧,成為岩漿流或熔岩流。初期地殼成於花崗岩及玄武岩。後來遭受風化、侵蝕、搬運、沉積,而成為沉積岩。原始大陸已經過多次的變化,例如中國境內高峰(如華山、黃山、貢嘎山等)高2000米到7000米,這樣高的山體,應該在花崗岩的上麵還覆蓋著數千米厚的沉積岩。但實際上,沉積岩都已被流水衝刷掉,並已蝕去一部分花崗岩。現今華山尚有2000多米,貢嘎山尚有7500多米,全是原生於地下深處的花崗岩,現今已在地麵上高處,可以想見大陸變化的劇烈。
當地殼一方麵增加厚度,一方麵又分出原始大陸和原始大洋的時候,它隻有一個大陸,叫做“泛大陸”(Pangea),也叫做“聯合大陸”;隻有一個大洋,叫做“泛大洋”(Pantha-lassa)。後來,海水愈積愈多,淹沒泛大陸的邊緣,海床擴大並加深,泛大陸逐漸分為南北兩大塊:北為“勞亞大陸”(LaurasiaLand),南為“岡瓦納大陸”(GondwanaLand)。這些大陸在岩漿的上麵,並非固定,年年漂移。地殼在軟流圈上漂浮,正象輪船浮在海麵上的樣子。這是大陸漂移假說的由來。
創立大陸漂移假說的是德國人魏格納。泛大陸出現於二迭紀以前。由於地球星有自轉運動,海洋又有潮汐現象,泛大陸向西漂移而逐漸開裂,成為勞亞和岡瓦納兩個古陸,上文已述。中生代內,岡瓦納又分裂為數塊,各自漂移,並未固定下來。據魏格納設想,非洲大陸是泛大陸的核心,年齡最老,位置最安定,它是一個靜的陸塊。印度地塊也古老,但不固定,它與亞洲地塊之間是一片大海。由於印度地塊向北漂浮,這片大海逐漸變狹,稱做“古地中海”(Tethys)。後來,印度地塊繼續向北移,碰撞亞洲地塊南緣下方,與亞洲連接形成現今所見的印度半島。澳大利亞是小地塊,也很古老,內陸很少地震,但有漂移,向東漂移很遠。