牛津通识读本：地球 [11]
地球不是平的
从地图上剪下来的平面大陆不会彼此完美吻合的另一个原因是，它们所代表的应当是球体表面上的板块。在投影地图上，它们被扭曲了。但在球体表面滑动坚硬的板块也并非易事。简单的直线移动显然不行，因为球体上没有直线。每一点移动实际上都是沿着穿过球体的轴进行的转动。但还有其他难题。其一是在所有相互碰撞板块中找到一个参照物，其二是要将海底扩张的不同速率考虑在内。要研究大西洋的开放以及美洲从非洲和欧洲分离的相对位移，简单模型可能会调用一个类似地球自转轴的轴线。但那就要造出橘皮一样的大西洋洋壳，赤道位置较宽，朝着两极的方向均匀变窄。海底扩张的速率的确各不相同，但这一点无法直观展现。扩张的结果就是转换断层；这些数千公里长的地壳断裂有效调整了洋中脊片段的偏差。
参照系
有了海底扩张的证据和地幔对流的原理，板块构造学说迅速建立起来，成为现代地球科学的核心理论。但直至现在，仍有地质学家反对使用“大陆漂移”这一术语，因为它会让人联想到这一原理尚未得到正确解释且几乎无人信服的那段时间。然而，一旦人们准备好接受这一理论，过去的板块运动的证据便明确显现了。地质学证据可以证明同种类型的岩石分开后，如今位于一个大洋的相反两侧。现存生物和化石遗迹的证据亦可证明在过去的不同时期，不同的生物种群彼此隔离，有时还能够在大陆间穿越。例如，澳大利亚与亚洲的某些部分，如马来西亚和印度支那，分开至今也不过两亿年。从那时开始，这两片大块陆地上的哺乳动物各自独立演化，结果是有袋类动物在澳大利亚占据了主要地位，而有胎盘的哺乳动物在亚洲得以发展。
我们在上一章讨论过洋底玄武岩中有地磁反转的证据，同样，地磁证据也提供了昔日大陆运动最全面的画面。在火山岩凝固时像微小的罗盘指针一样被圈闭其中的磁性矿物颗粒，记录着当时北极的方向。它们不仅显示了磁场本身的小摆动和大逆转，还描绘出千万年甚至数亿年间更广范围内的大型曲线系列，即所谓的磁极迁移曲线。这实际上正是大陆本身相对于磁极如何位移的图示。在比较不同大陆的曲线时，有时会看到它们一起移动，有时又分道扬镳，看到各个大陆本身分离、漂流，又重聚，翩然跳出一支大陆圆舞曲。实际上，这更像是一支笨拙的谷仓舞，因为大陆步履凌乱，有时还会撞在一起。
灵敏的仪器甚至可以跟踪当今大陆的相对位移。在短距离内，比如局部跨越板块边界的地方，测量技术可以做到非常精确，尤其是激光测距。但如今人们也可以通过太空完成整个大陆级别的测量。某些有史以来发射的最奇特的空间卫星就是用作激光测距的。这种卫星有一个由钛等致密金属组成的球体，上面镶嵌了很多猫眼一样的玻璃反射器。这些反射器能够原路反射向其射来的光线，因此，如果从地面射出一束精密的强力激光，并原地记录反射脉冲的时间，就可以算出精确到厘米的距离了。比较来自不同大陆的数值，就能看到年复一年，它们发生了怎样的位移。利用来自遥远宇宙的无线电波作为参照系，天文学家可以用射电望远镜进行同样的测量。现在，美国军方GPS（全球定位系统）卫星已经取消扰频设置，地质学家在野外使用小型手持GPS接收器即可达到相似的精度。细致使用多种读数的话，精度甚至可以提高到毫米级。答数证实了海底扩张速度的证据：板块相对位移的速度大致相当于手指甲的生长速度，即每年大约3-10厘米。
当然，所有这些板块运动的测量都是相对的，人们很难为所有的测量建立一个整体的参照系。夏威夷出现了一个线索。夏威夷的大岛[29]是一系列火山洋岛中最后出现的，这些火山洋岛向西北方向延展，继而潜入水下，形成天皇海山链。玄武岩的地质日期显示，越往西北方向去，当地的玄武岩就越古老。这个岛链似乎标记着一个通道，太平洋板块经这里横越其下一个充满地幔热物质的地柱。将此地幔柱的历史位置与其他地幔柱加以比较，就会看到它们之间几乎没有什么相对位移；如此一来，这类地幔柱或许可以作为基准点，因为其下的地幔几乎没有过什么变化。至于以此为参照系的绝对板块运动，对它们的估计显示，西太平洋移动得最多。与之相反，欧亚板块几乎没有移动，因此，历史上选择格林尼治作为经度的基准点，或许有其合理的地质学依据！
大陆圆舞曲
将地质学和古地磁学的证据结合起来，就能通过地质时间来回溯构造板块的运动。我们如今看到的大陆是由一块超大陆分裂而来的，这块超大陆被命名为联合古陆。在大约两亿年前的二叠纪时期，超大陆分崩离析，起初形成了两个大陆：北面的劳亚古陆和南面的冈瓦纳古陆。那些大陆的分裂至今仍在继续。但回溯到更加久远的过去，联合古陆本身似乎是由更早时期的多个大陆集聚形成的，再向前回溯，曾经存在过一个更为古老的超大陆，名叫潘诺西亚大陆，而在它之前的超大陆叫罗迪尼亚大陆。这些超大陆分裂、漂移再重新集聚的周期被称为威尔逊周期，得名于图佐·威尔逊。
再回溯到前寒武纪，时间越久远，画面就变得越模糊，也就越难辨认出我们如今所知的大块陆地。例如，在大约4.5亿年前的奥陶纪时期，西伯利亚靠近赤道，大块陆地大多聚集在南半球，现在的撒哈拉沙漠当时则靠近南极。在前寒武纪后期，格陵兰和西伯利亚在距离赤道很远的南方，亚马孙古陆几乎就在南极，而澳大利亚却完全位于北半球。
就如此长距离的漂移而言，当前的纪录保持者之一显然是亚历山大岩层这块陆地。它现在形成了阿拉斯加狭地的大部分。大约5亿年前，它曾经是东澳大利亚的一部分。岩石中的古地磁学证据包括水平面沉向地球的倾斜度，这显示了岩石形成之时的纬度。倾角越小，纬度越高。其他线索来自锆石矿物的微小颗粒。它们携带着放射性衰变的产物，后者记录了它们形成之时的构造活动时期。就亚历山大岩层来说，它们显示了两个主要的造山期，分别是5.2亿年前和4.3亿年前。在这两个时期，东澳大利亚都是造山的发生地，而北美洲却一派平静。相反，北美洲西部在3.5亿年前十分活跃，那时的亚历山大岩层却似乎处在休眠状态。3.75亿年前，亚历山大岩层开始从澳大利亚分离出来，形成了一个水下的海洋高原，彼时有各种海洋动物在那里形成化石。
图14 2亿年来的地球大陆变迁图
大约2.25亿年前，亚历山大岩层开始以每年10厘米的速度向北方移动。这一过程持续了1.35亿年，在那段时间，随着亚历山大岩层抵达当前的纬度并与阿拉斯加发生碰撞，北美洲的化石也开始出现了。甚至还有可能该岩层在行程中与加州海岸擦肩而过，从加州马瑟洛德淘金带刮掉了一些物质。如果情况果真如此，那么阿拉斯加淘金潮跟加州淘金潮赖以采掘的或许都是同样的岩石，只不过位置北移了2400公里而已。
大陆的堆叠
我们听说过几种不同类型的板块边界。有洋中脊的扩张中心、与洋脊垂直的转换断层，以及海洋岩石圈插入大陆下方的潜没带等等。所有这些都是相对狭窄、界定清晰的地带，用简单图表便可相对容易地理解和解释。但还有一种更加复杂的板块边界，坚硬板块的构造学说无法解释这一现象，那就是陆内碰撞。涉及洋壳的则相对简单。只要洋壳够冷，其密度就足够致密，保证其以相对陡峭的约45°角沉入地幔。陆壳不会下沉，它们像在海中漂浮的软木塞一样始终保持漂浮状态，无惧拍打过来的惊涛骇浪。陆壳也比海洋岩石圈更容易变形。因此，当大陆碰撞时，那情形更像是一场严重的交通事故。
印度接合亚洲的过程就是一个很好的例子。在那以前的数亿年，印度一直在南半球参演一场复杂的土风舞，在场的其他舞者包括非洲、澳大利亚和南极洲。其后，大约1.8亿年前，印度分离出来，开始向北方漂移。印度西侧有一些非常壮观的山脉，即西高止山脉和德干地盾。这些山脉共有一个奇怪的特征：尽管海洋就在西面的不远处，但主要的大河仍然把这些山脉中的水排向东方。巴黎大学的文森特·库尔蒂耶教授开始研究组成这些山峦的玄武岩中的古地磁时，还遭遇了另一个谜题。他曾在喜马拉雅山脉研究经年，希望能与更南方的样本进行比较。他本以为会在厚厚的玄武岩地层中找到历时数百万年、跨越多个古地磁反转的古地磁数据。但事与愿违，他发现那些岩石的磁极都是同向的，这表明它们一定是在最多100万年这样一个短暂时期内喷发出来的。牛津大学的基思·考克斯和剑桥大学的丹·麦肯齐对其间的过程得出了较为肯定的结论。印度曾经是个体量更大的大陆，在向北漂移的路上，它穿越了一个当时正值岩浆喷发期的地幔柱。这导致印度大陆的隆起。但德干地盾刚好在这块穹地的东侧。西侧是上坡，河流无法西去。难以想象的火山喷发在数千年时间里生成了数百万立方公里的玄武岩。最终，火山活动把大陆一分为二。我们如今知道的印度次大陆只是原大陆的东北部分。海下的其余部分则躺在塞舌尔群岛与科摩罗群岛之间巨大的玄武岩积层上。事实上，这一火山流泻发生在大约6500万年前的白垩纪/三叠纪分界线前后，包括恐龙在内的很多动物种群也是在此期间灭绝的。也许杀死它们的根本不是某颗小行星，而是这些惊人的火山喷发所导致的污染和气候变化。
在此期间，次大陆的其余部分继续北移，封闭了特提斯洋的巨大洋湾，最终撞进亚洲。虽说特提斯洋的海洋岩石圈质地致密，可以潜没进亚洲下面的地幔，但陆壳却不能如此。这两个大陆的首次接触是在大约5500万年前，但其中一个大