“失落的天堂”是怎樣形成的

梁光河

在印度洋寬廣的藍色海域中，呈南北向展布著一個島鏈，其中有一串被白沙環(huán)繞的綠色島嶼，它們就是馬爾代夫群島。白沙多位于熱帶、亞熱帶海域，是珊瑚貝類等破碎化的產(chǎn)物，主要成分是碳酸鈣等，因此呈現(xiàn)出白色。

除了清澈的海水、白沙灘和熱帶的晴朗天氣，馬爾代夫豐富的植被也為游客提供了返璞歸真的自然體驗。很多游客在領略過馬爾代夫的藍、白、綠三色后，都認為它是地球上最后的樂園。有人形容馬爾代夫是上帝抖落的一串珍珠，也有人形容這里是一片碎玉。這兩種形容都很貼切，白色沙灘環(huán)抱的海島就像一粒粒珍珠，珍珠旁的海水就像是一片片的美玉，西方人因此喜歡稱呼馬爾代夫為“失落的天堂”。

這個美麗的群島是怎樣形成的呢？

謎樣成因

在解釋這個問題之前，我們先來了解一下馬爾代夫群島的基本情況。

馬爾代夫位于印度南方650千米的海域，由北向南經(jīng)過赤道形成了一條長長的礁島群帶。它由26組環(huán)礁組成，這些環(huán)礁包括1190個珊瑚礁島，其中199個島嶼有人居住，991個為荒島。這些島嶼都是因為古代海底火山爆發(fā)而成，有的中央突起成為沙丘，有的中央下陷成環(huán)狀珊瑚礁圈。

印度洋中北部有兩個明顯的海嶺：東側的叫九十度東海嶺；中間的叫查戈斯拉克代夫海嶺，馬爾代夫群島只是查戈斯拉克代夫海嶺北部的一小段（圖1）。

馬爾代夫群島總面積約為9萬平方千米（含領海面積），陸地面積約為298平方千米。群島南北長約820千米，東西寬約130千米，島嶼平均面積為一兩平方千米，地勢低平，平均海拔1.2米。由于位于赤道附近，馬爾代夫因而具有明顯的熱帶氣候特征，無四季之分。年降水量2143毫米，年平均氣溫28℃。

地球上大洋中的島嶼按成因可分為沖積島、大陸島、火山島和珊瑚島。馬爾代夫群島是在火山島基礎上發(fā)展起來的珊瑚島。這些火山島為什么會有規(guī)律地呈線性排列，火山從地下深處噴發(fā)出來又為何會形成這些島嶼，一直是一個謎。

不成立的假說

關于馬爾代夫的成因機制，在地球科學領域一直存在很大爭議。前人對馬爾代夫群島的成因有兩種解釋：一種觀點認為是地幔柱成因，另一種觀點認為它是一條古洋中脊。

地幔柱假說認為，地下深處存在一個類似燃燒著的火爐，它在地球深部烘烤著大洋板塊，使其發(fā)生熔融，為火山噴發(fā)提供巖漿來源。這個熱點是不會移動的，隨著印度洋板塊的不斷漂移運動，在印度洋底產(chǎn)生一系列線性分布的火山島。這些火山島的形成年齡具有嚴格的時間-空間線性變化特征。不過，對于馬爾代夫的形成原因，上述觀點顯然說不通，原因有二：一是在馬爾代夫島鏈上的巖石測年數(shù)據(jù)大多在40Ma～60Ma（Ma為百萬年）之間，而且沒有嚴格的時間-空間線性變化特征；二是很難解釋這個地方的深處為何一直存在一個熱點，并且這個熱點一直待在原地不動。

古洋中脊（已經(jīng)死掉或者不活動的洋中脊）的觀點也難以成立：一是洋中脊上應該存在所謂的轉換斷層（轉換斷層通常應該垂直于洋中脊分布），但在馬爾代夫島鏈上根本不存在這樣的轉換斷層；二是印度洋的地質演化歷史并不支持該區(qū)域存在這個古洋中脊。

既然這兩種成因假說都不成立，那么，馬爾代夫群島到底是怎樣形成的？

成因機制新認識

要弄清楚馬爾代夫的成因，需要先了解大陸漂移和海底擴張兩個地球科學中的基本假說。

大陸板塊存在大規(guī)模水平漂移是地球上的普遍現(xiàn)象，而且大陸板塊目前還在運動。現(xiàn)代精確的GPS測量和古生物古地磁都有確鑿證據(jù)表明，大陸板塊會漂移。大陸漂移的源動力是什么呢？

早在100多年前，德國科學家魏格納就提出了大陸漂移學說。他認為，大陸板塊自己會漂移，動力主要有兩個：一是因地球自轉存在一個指向赤道的離極力，二是因地球自轉產(chǎn)生向西的地轉偏向力。

其后，地球物理學家經(jīng)過計算發(fā)現(xiàn)，這兩個力非常小，不足以推動巨大的板塊克服阻力發(fā)生漂移。更不符合邏輯的是，這兩個力都是系統(tǒng)作用力；也就是說，它們針對地球上的所有大陸板塊都是一樣的。按照這個觀點，現(xiàn)實中應該發(fā)生大陸板塊統(tǒng)一向赤道漂移或向西漂移的情況，事實上并沒有出現(xiàn)這種情況。魏格納提出的漂移動力因而被業(yè)界否定。

魏格納后來也承認，大陸運動起因這一難題的真正答案仍有待尋找，大陸漂移理論中的“牛頓”還沒有出現(xiàn)。

為了解釋大陸漂移的動力來源，美國科學家赫斯于1961年提出了海底擴張假說。海底擴張假說認為，由于洋中脊不斷噴發(fā)玄武巖造成了海底擴張，像傳送帶一樣拖動大陸板塊發(fā)生漂移?；诜捍箨懙牧呀猓ǚ捍箨?，也叫超級大陸，是指侏羅紀末期的那個全球唯一的超級大陸，當時全球的主要大陸板塊都拼合在一起。這些大陸包括歐亞大陸、北美大陸、南美大陸、非洲大陸、澳大利亞大陸和南極大陸，它們后來發(fā)生了裂解漂移，最終形成了當前的地形地貌），其結論是現(xiàn)代海洋中的洋殼板塊都是160Ma以后的，洋中脊附近因為都是新生成的巖石，其年齡應該是0。事實果真如此嗎？

我國著名地學科學家任紀舜院士于2015年在《地質評論》上發(fā)表了標題為《尋找消失的大陸》的論文。該論文稱，全球深海鉆探、海洋地質和地球物理調查表明，全球大洋中存在大量的古大陸殘片。按照海底擴張假說，洋中脊上的巖石年齡應該接近于0；但事實上并不是這樣的，在赤道大西洋洋中脊附近，發(fā)現(xiàn)大量古老的大陸巖石分布。這些巖石年齡少則300Ma～330Ma，多則1600Ma～1850Ma。這與傳統(tǒng)的海底擴張假說完全不符。大洋中的古大陸殘片的發(fā)現(xiàn)否定了海底擴張假說。

赫斯等人是基于太平洋東北角和大西洋北部局部的磁異常帶（海底擴張假說認為，地磁異常會平行于洋中脊，并呈對稱分布）與洋中脊平行，進而提出海底擴張假說的，那么，全球所有的磁異常條帶都與洋中脊平行嗎？

2007年，法國地質局編繪了目前全球唯一的世界磁異常圖。遺憾的是，該圖否定了條帶狀磁異常與洋中脊平行的這種所謂普遍規(guī)律。

眾所周知，紅海是一個新生代才裂開的新海洋。按照海底擴張假說，磁異常條帶必定和洋中脊呈現(xiàn)條帶狀平行分布，但實際上并非如此。在紅海西部，磁異常條帶幾乎與洋中脊垂直；但在紅海東部，磁異常并不呈條帶狀，而是呈現(xiàn)團塊狀沿著洋中脊分布，沒有平行分布的特征。也許有人會說，紅海是一個還沒有被完全擴張開的海洋，所以磁異常條帶與洋中脊不平行。

我們接下來看看與紅海鄰近的印度洋。印度洋是一個成熟的大洋，那里的洋中脊按照海底擴張假說應該與磁異常帶平行。可二者之間并沒有平行關系。事實上，在太平洋和大西洋等全球各區(qū)域，大多數(shù)地區(qū)的磁異常條帶并不平行于洋中脊。

既然海底擴張不存在，那么到底是什么原因使大陸板塊發(fā)生了大規(guī)模的水平漂移呢？

根據(jù)地熱學常識，我們知道，大陸上的平均地溫梯度是每百米增溫3℃，超深鉆探也驗證了這個地溫梯度的正確性。這就意味著，在地表之下40千米處的溫度可達1200℃。大洋地溫梯度遠高于大陸，在1200℃的高溫下，絕大部分巖石會變成熔融狀態(tài)的巖漿。

新的大陸漂移說認為，大陸板塊是飄浮在大洋板塊之上的，其主體部分沉入大洋板塊中，隨著距地表深度的增加，溫度逐漸增高，巖石逐漸由彈性變?yōu)檐浰苄裕▓D2），導致大陸板塊底部飄浮在大洋深處的巖漿上。

我們可以形象地把大陸漂移比喻成“平底熱鍋里會自己跑的黃油”。這個運動過程是基于大陸板塊首先發(fā)生裂解，產(chǎn)生了一個裂縫，使得大洋深處的巖漿上涌。在初始階段，大陸漂移與海底擴張一致，但洋中脊噴出的巖漿很快被溫度較低的海水熄滅，因此海底擴張不能持續(xù)，但大陸板塊漂移后在其后面持續(xù)不斷地涌出巖漿并不斷被海水熄滅，這個熱力推動過程持續(xù)推動大陸板塊向前漂移。其基本邏輯很簡單：在大陸板塊的運動中，其前方處于擠壓環(huán)境，地下深處的巖漿無法外泄，其后部處于開放環(huán)境，地下深處的巖漿持續(xù)上涌，推動大陸板塊向前運動。

根據(jù)這個模型，大陸板塊漂移后會留下尾跡，也可能會留下火山島鏈、大陸碎片遺撒物。據(jù)此我們可以很容易地通過大陸板塊漂移過后的尾跡來追蹤其來源及漂移方向。這與刑事鑒識活動中對足跡的分析類似，通過簡單分析，就可以大致判斷嫌疑人的去向。

位于印度洋的馬爾代夫群島就是這樣一個典型。眾所周知，印度大陸板塊（主要包括當前的印度陸地）是從南往北正快速移動的一個較大板塊， 印度大陸板塊從印度洋中部漂移到當前位置，并與歐亞板塊碰撞拼合，前端形成了著名的青藏高原和喜馬拉雅山脈。它漂移后在印度洋上留下了深切割的海溝，使得這些區(qū)域的洋殼變薄，引起印度洋深處的巖漿沿著這條薄弱的深切割海溝噴（涌）出，產(chǎn)生了這些島鏈。從圖3中我們可以很清楚地看出，印度板塊向北漂移中在尾部遺留下來一個明顯的刮痕，形成了馬爾代夫火山島鏈。

新大陸漂移模型能合理解釋大洋中存在的諸多地形地貌特征，也能合理解釋太平洋中那些線狀火山島的成因機制，推測出它們曾經(jīng)是大陸板塊漂移后留下的軌跡和薄弱地帶。

這就是說，大陸板塊漂移后會在大洋中留下類似車轍的深溝，這些深溝是大洋板塊的薄弱地帶。在大陸板塊漂移過后，大洋板塊深部的巖漿可能會涌（噴）出。按照這個推論，大陸板塊漂移后應該在洋殼上留下切割深度差不多的海溝，噴發(fā)出連續(xù)的火山島。

但是為什么馬爾代夫島鏈上不是連續(xù)噴發(fā)的火山島，而是隔一段出現(xiàn)一個火山島并且呈不均勻分布呢？

道理其實很簡單。由于地球演化的歷史上溫度不斷變化，造成了全球海平面的持續(xù)性非穩(wěn)定周期變化：有時候氣溫升高，海平面上升，在這個時間段內，大陸板塊浮力增大，其漂移過程中切割洋殼的深度就淺一些；當氣溫下降時，全球海平面隨之下降，這個時間段內大陸板塊的浮力相應減小，其漂移過程中切割洋殼的深度就大一些。因此，最終在洋殼深部受壓的情況下，巖漿會在切割深的區(qū)域噴出。

仔細觀察可以發(fā)現(xiàn)，在馬爾代夫島鏈最北部出現(xiàn)一個掃尾特征，這個島鏈并沒有指向印度板塊的最尾端，而是出現(xiàn)一個大轉彎。這又是為什么呢？

這是由于印度板塊在向北漂移的過程中伴隨著逆時針旋轉。古地磁和現(xiàn)代GPS測量表明，印度大陸板塊在北漂過程中的確伴隨著逆時針旋轉。在這種強勁的旋轉漂移過程中，由于受力不均衡，使得斯里蘭卡板塊裂解，脫離了印度大陸板塊，同時也使印度板塊尾部出現(xiàn)了一個明顯的掃尾特征。

現(xiàn)代地質學已經(jīng)證實，印度板塊在北漂過程中，其前方（北面）存在一系列大小不一的板塊，它們被印度板塊推著在新生代向北漂移。印支板塊（主要包括泰國、老撾和柬埔寨）是一個克拉通板塊（克拉通，來自希臘語kratos，意為“強度”，是大陸地殼上的古老而穩(wěn)定的部分），推測其處于印度板塊的東側（該推測是根據(jù)在印度洋上存在的九十度海嶺而來的，這個海嶺是一個很重的克拉通板塊留下的刮痕），在印度板塊前面獨自漂移，由于克拉通板塊切割較深，在印度洋海底留下明顯的尾跡，據(jù)此可以推測出處于馬爾代夫東部的九十度海嶺是印支板塊在北漂中留下的尾跡。印支板塊在印度板塊和歐亞板塊碰撞后，又被擠出形成了現(xiàn)今的地形地貌特征。

被證實的假設

既然新大陸板塊漂移模式對上述問題給出了合理的解釋，那么它是否能得到地質學家的認可呢？

圖5給出了美國一個石油勘探公司在印度洋孟加拉灣所做的一條人工反射地震勘探剖面。從該剖面，我們可以看出，其勘探深度可達40千米，如果考慮到地下深處的溫度變化規(guī)律，就會發(fā)現(xiàn)，該剖面正好位于新大陸漂移模型的尾部，完全吻合新的大陸漂移模型。也就是說，美國這家公司所做的地震勘探剖面出現(xiàn)的變化符合前文所做出的大陸漂移模型假設。地質學家已經(jīng)證明，印度板塊是自白堊紀開始從遙遠的南極洲分離出來并漂移到當前位置的。

該模型不但合理解釋了馬爾代夫島鏈的成因機制，也能合理地解釋其附近發(fā)現(xiàn)的大陸板塊殘片，它們應該是印度板塊漂移過程中遺撒的大陸殘片。同時，該模型也能合理解釋新西蘭、冰島、日本、中國臺灣陸塊的成因及西北太平洋島弧的成因。

綜上可知，本文給出的證據(jù)說明馬爾代夫的成因機制是大陸漂移，它源于印度大陸板塊從印度洋中部漂移到當前位置，并與歐亞板塊碰撞拼合，前端形成了著名的青藏高原和喜馬拉雅山脈。印度大陸板塊漂移后在印度洋上留下了深切割的海溝，使得這些區(qū)域洋殼變薄，引起印度洋深處的巖漿沿著這條薄弱的深切割海溝噴（涌）出，產(chǎn)生的這些火山島鏈就是馬爾代夫。