以上這兩種觀點都帶有不同程度的片麵性。現在,科學家們借助於先進的設備,已摸清了岩石的來龍去脈。
如果按質量計算,在地殼中約有3/4的岩石是由地球內部的岩漿冷卻後凝結而成的,人們稱它為“岩漿岩”或者“火成岩”。花崗岩就是屬於岩漿岩。
有少數的岩石是泥沙、礦物質和生物遺體等長期沉積在江湖和海洋底下,經過長期緊壓膠結,以及在地球內部熱力的作用下,變成了岩石,人們稱它為“沉積岩”,如砂岩、頁岩和石灰岩等。
岩漿岩和沉積岩形成之後,受地殼內部的高溫高壓的作用,改變了性質和結構,就形成了另一種岩石——變質岩,如石英岩、大理石岩等。
岩漿岩、沉積岩、變質岩這3種岩石之間還可以互相轉化,比如,埋在地下的變質岩可以被地殼運動推到地表麵,在地表麵再形成新的沉積岩。
所以,岩石正是經過長期的各種條件的作用,由其他物質轉變而成的。
發現海底古老岩石
科學家在大西洋中脊一帶的海底發現,這裏的海底像剛流出來的蛋黃一般的岩漿凝固而成的岩石。這些岩石的表麵,還有一層恰似驟然冷卻的玻璃質外殼。
1947年,美國哥倫比亞大學所屬的拉蒙特一多爾蒂地質研究所的“阿特蘭蒂斯”號海洋考察船,在北緯30度的大西洋中脊,采集到幾塊變質玄武岩樣品。經用鉀—氬法測定,這些岩石的年齡值為4800萬年。
20世紀60年代後期,有人用更先進更準確的方法對這些變質玄武岩進行重新檢驗。結果得出的結論是:這些岩石已有1.7億年。
有人認為,這些岩石不是大洋中脊的原生岩石,而是來自陸地。譬如在高緯度地區,那裏的陸地岩石被冰川刻蝕下來後,會和冰塊一起墜入海洋成為冰山,隨著海水漂移,當冰山融化以後,岩石便沉入海底。
然而,人們很快指出,這些岩石的采樣位置位於北緯30度,冰山是不可能向南漂移如此之遠的,即是在第四紀冰期時也不存在這種可能。同時,岩石學研究也證明,這些變質玄武岩的岩石化學特征和岩石結構特征,都清晰地證明它們是一種海洋玄武岩,而非來自陸地。另外,也沒有證據表明,它們在采掘後遭到了什麼嚴重的汙染,相反卻可以說明,測定的年齡值是可靠的。何況,類似的情況,在大西洋中脊的其他地方也有發現,那裏,人們找到了不僅年齡老而且屬於淺水成因的沉積岩,甚至古老的陸殼殘餘——片麻狀花崗岩。
紅海擴張的解釋
紅海是奇特的海。它不僅在緩慢地擴張著,而且有幾處水溫特別高,超過50℃。紅海海底又富集著特別豐富的高品位金屬礦床。這些現象長期以來沒有得到科學的解釋,被稱為紅海之謎。
紅海之謎在60年代才有了端倪。海洋地質學家解釋說,紅海之謎在於海底有著一係列“熱洞”。正是熱洞中不斷湧出的地幔物質加熱了海水,生成了礦藏,推擠著洋底不斷向兩邊擴張。
1974年,法美開始聯合執行大洋中部水下研究計劃。計劃的第一個目標就是到類似紅海海底的亞速爾群島西南的124千米的大西洋中脊裂穀帶去考察。
乘坐深潛器的科學家們沿著大洋中脊移向裂穀,在噴吐熾熱岩漿的“熱洞”旁,親眼看到了裂穀正在緩慢張裂的情景。“熱洞”周圍的水溫特別高,美國地質學家巴爾特把潛水器溫度探測計放在“熱洞附近的熱水噴泉中,深潛器艙內指標儀上的指針超過了華氏650的最高刻度,溫度計因超量程而熔化了。事後確認水溫達華氏1000度左右。
由於“熱洞”周圍的海水高溫造成別具一格的海底地貌。一般情況下,岩漿噴出之後,一遇到冰冷的海水就迅速凝結,形成鱗莖狀的桃形玄武岩塊,而“熱洞”附近噴出的岩漿在過熱的海水中渦動、盤旋,緩慢地冷卻,形成了特殊的海底熔岩糊。
法國地質學家肖克羅內詳細地考察了海底張裂的過程。他把海底擴張形象地比作以兩端拉長的一塊軟糖,那個被越拉越薄的地方,成了中間低窪區,最後破裂,而岩漿就從那裏噴出,並把海底向兩邊推開。海底就這樣慢慢地擴張著。根據美國“雙子星號”宇宙飛船測量,我們已經知道了紅海的擴張速度是每年2厘米。
紅海要變成新大洋的預言
紅海是世界上最熱、海水含鹽度最高的海域,當然,也是充滿神奇色彩的海域。說它神奇,是因為科學家們預言,紅海將可能變成未來的大洋。
加拿大著名地質學家根據上述跡象預言,在若幹萬年之後,一個新大洋有可能在紅海地區出現,這可能是世界第五大洋,新大洋有可能把完整的非洲大陸分裂為東西兩部分。
19世紀末英國地質學家格雷戈裏也曾有過類似的預言,並且形象地描述了非洲東非大斷裂的情景。東非大斷裂不斷擴大,且北部狹長的斷裂帶已經形成為紅海。
現代研究結果證明,大洋的形成是中央海嶺裂穀活動的結果,而東非大裂穀的紅海、亞丁灣為全球大洋中的巨型裂穀——中央海嶺的一個分支,因而將來完全有可能擴展為新的海洋。
不過,許多人對此還持懷疑態度。大的裂穀在某種動力的作用下,有可能擴展成為海洋,但是,未必都如此。
再一個問題是,紅海或者東非大裂穀不斷擴寬的內應力是什麼呢?對於這一點,學者們的看法完全不同。一些學者認為,熾熱軟流圈物質的上湧是大陸分裂的基本動力。
但是,另一些學者提出了完全相反的看法。他們認為,大陸的分裂是岩石圈板塊相互作用所產生的應力造成某一板塊破裂所致。軟流圈上湧是岩石圈相互作用的結果,不是起因。
調查“蓋奧特”資源
海底平頂山,又叫“蓋奧特”(這是為了紀念普林斯頓大學教授阿羅爾德·蓋奧特而命名的),在太平洋的中部至西部,即夏威夷群島、加羅林群島、馬紹爾群島和斐濟群島一帶的深海底,平頂海山的頂部異常平坦,這是為什麼呢?
從平頂山的頂部打撈到呈圓形的玄武岩塊,表明它們是火山彈的原有形狀。因而,有人認為它們可能是一座海底火山,頂部是火山口,被火山灰等物質填平了,所以呈現平頂。
美國學者德利提出,海底火山不一定發生過上升和下沉,而是在天氣寒冷的冰川時期,海平麵大幅度下降,使海底火山的頂部出露海麵被風浪削去。但天氣能否冷到使海麵下降幾百米以至2000米,目前還沒有找到可靠的證據。況且,有些平頂海山的頂部寬達40~55公裏,說它是被風浪削平的似乎難以使人相信。
現代著名海洋地質學家孟納德認為,太平洋中的平頂海山都位於一片原來隆起的地殼上,他稱之為“達爾文隆起”。這些隆起上的許多海山,其頂部接近海麵,被風浪削平,爾後,整個隆起下沉,便形成今日平頂海山的麵貌。
萬米海底探險記
1960年1月23日,賈奎斯·比沙爾和多那德·渥爾胥進入安裝於美國海軍深海潛水艇特利艾斯號腹部的鋼製球(寬0.91米,高1.083米)內,他們將潛入最深的海底——水麵下35800尺(約10912米)。
早上8點23分,在信號指示下,特利艾斯號開始向深淵下降。
9點20分,到了深度2400尺的地方,裏麵一片黑暗,水溫也在隨著深度下降而下降急驟,寒意浸入球體內部,球體也正在受到外部幾千噸海水所施的壓力。在降至水深4200尺時,他們吃驚地發現,細細的水流正滲入球體內部。
特利艾斯號繼續以每分鍾180尺的速度降落,漆黑的海水則隨著球體急速地往上湧,滲透的情形也消失了。
在降到29150尺處,比迦爾報告:“現在開始進入一個超越我們所能理解遼闊、空虛的地區。”他們又繼續降下5280尺,寬約1600米的裂縫就在他們下麵,他們小心謹慎地操作著。
在32400尺處,特利艾斯號突然像遭到地震般似的震動,他們懷疑是否球體降得太快,以致猛烈地撞到海底。他倆在此停留了一會兒,仔細聆聽了外麵的動靜,然後又檢驗了所有機械儀器。最後決定減速繼續下潛。
下午1點零6分,比迦爾和渥爾胥向海上的船隻報告:“我們到達了全世界大洋最底部了。”事實上,他們距海洋最深處的36198尺還有400尺左右的距離。
比迦爾和渥爾胥二人平安地從海底回到海麵上。
魔海形成的調查
為了解開馬尾藻海的形成之謎,1925年美國生物學家威廉·比勃博士率領探險船“阿克喬爾”開始了對馬尾藻海的科學調查。
“阿克喬爾”號在馬尾藻海安全航行了6個月之久,進行了多學科的海洋考察,發現了許多稀有海洋生物。
以前,人們普遍認為,馬尾藻海中的海草,隻不過是生長在西印度群島一帶的海草,被暴風雨所席卷、漂流後滯積在馬尾藻海的。比勃博士的考察表明,馬尾藻海的海草是當地土生土長的獨特的海洋生物。例如,一種小魚,它的體色、模樣均和果羹馬尾藻相似。正是依靠這種出色的保護方法,這種魚才達到了生存的目的。
比勃博士後來又乘坐深海潛水球“巴切斯菲”號潛入海底考察。這兩次的“魔鬼海”探險,使他的名字傳遍全球。
在第二次世界大戰中,英國奧茲明少校曾親自駕船體驗了“魔鬼海”的恐怖。
當他進入馬尾藻海後,隻見一片綠野發出令人作嘔的奇臭,海藻的表麵有極大的黏性,吸住人的手後,會拉出一道血痕。
到了晚上,這些海草像蛇一樣爬上船的甲板,似乎要將船裹住不放。為了航行,奧茲明隻好把這些海草掃掉。但是,掃掉前麵的,後麵又跟著不斷伸來,結果,越來越多。一會兒海草就爬滿了甲板。經過一番艱難困苦的搏鬥,奧茲明筋疲力盡地逃出了魔藻海。
海上鬼門關的兩大說法
在非洲的最南端阿紮尼亞的境內,有一個名叫好望角的岬角。好望角是一個風暴之角,每年365天,至少有100多天風急浪高。最平靜的日子裏,海浪也有2米高,有時浪高6米以上,還有時甚至高達15米!因此好望角附近經常要發生海難事故,被稱作是航海之人的“鬼門關”。
好望角頻繁海難事故的發生致使許多科學家來到好望角,調查研究這裏風急浪高的原因。經過一段時間的工作,科學家認為有兩種原因:
好望角附近海域風浪大是由於西風造成的。好望角位於亞洲大陸的西南端,它像一個箭頭一樣突入大西洋和印度洋的彙合處。因為好望角恰恰位於西風帶上,所以當地經常刮11級以上的大風,大風激起了巨浪,經過的船隻就處在危險之中了。那不刮西風時,為何還是海浪濤天呢?
是“海流說”。這是美國的一位科學家提出的。他分析了多起在好望角附近海域發生的海難事件。他發現,每次發生事故時,海浪總是從西南撲向東北方,而遇難船隻的行駛方向是從東北向西南。也就是說,船行的方向正好和海浪襲來的方向相反,船是頂浪行駛的。科學家還實地調查了當地的海流情況。他們發現,好望角附近水下的海流與船隻行駛的方向是相同的,換句話說,海底的海流推動船隻頂著海浪前進,幾股力量的共同作用就造成船毀人亡的結果。
探測海底磁性條帶
第二次世界大戰結束之後,美國一艘海洋調查船“先驅者號”在美國政府的資助下,使用全磁場磁力儀,以密集的測線和站位布點,對太平洋特定海域進行了古地磁測量。科學家把所獲取的古地磁資料進行對比分析,然後把磁力強度相同的洋底岩石用等值線的方式標繪在地圖上。
結果人們驚奇地發現,這些等磁力線條帶,大都呈南北方向平行於大洋中脊兩側,而且磁性正負相間;每個條帶長約數百千米,寬度多在數十千米。磁化強度很高的海底磁性體,形成了正向磁性條帶,而相鄰近的磁化很弱的海底戳性體,則形成負向磁性條帶。分布在大洋底部的一條條磁性條帶,就像是海底岩石呈條帶狀被磁化後引起的。
海底磁性條帶形成機理的眾多假說中,最有代表性的是英國劍橋大學的兩位學者瓦因和馬修斯提出的海底磁性條帶成因假說。
瓦因和馬修斯認為,海底磁性條帶的出現,不是由於磁化強弱不均引起的,而是由於某種原因,地磁場轉向的背景之下形成的。當新的海底岩石在大洋中脊形成之時,如果當時地磁場正處在正向時,那麼,就能獲得正向岩性磁性條帶;反之,則得到反向岩性磁性條帶。這就是說,由於海底發生擴張,具有正向的海底岩石將被後來形成的新岩石推向兩側;如果此時處在反向地磁場的地質時期,形成的岩石當然具有反向磁性。在地球的地質演化過程中,地磁場曾發生多次反複轉向,伴隨的是新洋殼沿作中脊不斷地形成,不斷擴張。這就在今天的洋殼上留下一係列磁化方向正反相間的磁性條帶。從海底磁性條帶分布的情況看,每次地磁場轉向,都在當時新形成的海底上留下磁向的標記。
發現大洋中真的陸橋
科學家在100多年前就發現,遠隔重洋的兩大陸有著非常相似、甚至完全相同的生物種屬。根據同一個物種有著同一的起源的觀點,這些既不會飛又不會遊的生物是如何遠渡重洋來到大洋彼岸的呢?
有人提出陸橋說,認為大洋中曾存在過一些狹窄的好像橋一般的陸地,稱為“陸橋”,生物正是通過這種陸橋從一塊大陸來到另一塊大陸的。後來,地殼變動,陸橋被海水淹沒。但我們仍可以根據一些分散的小島和水下高橋找到它們的蹤跡。
另外一些學者堅持大陸漂移說,認為生物並不是通過什麼陸橋遷移的,而是馱載在漂移的大陸上,從這裏漂到那裏。這種學說在20世紀60年代後,曾一度盛行。
最近,我國一位學者對陸橋說提出了新的評論。他認為,盡管大陸漂移說已得了許多重要證據,但陸橋說也不是完全沒有道理。特別是新生代以來的一些生物化石,之所以能在不同的大陸出現,就是通過陸橋遷移的。因為根據大陸漂移說,新生代以來的大陸早已相互漂離,生物遷移隻有通過陸橋才能完成。