“开裂”的冰岛 大洋中脊“露头”引发21世纪最重要的科学论战

不高兴

已经成为地球科学“范式”的“海底扩张＋板块漂移”学说，是20世纪人类对地球海陆分布的公认最合理的解释。其中，“大洋中脊”的存在是这个学说的关键——它是海底扩张和陆地板块漂移的动力源。冰岛，作为“大洋中脊的露头”，给科学家们提供了极好的研究和证实“海底扩张”假说的场地，然而，大自然在这里却“不配合”了——它几乎否定了“大洋中脊”是海底扩张的策源地——冰岛是被大洋中脊的火山活动推出来的吗？抑或它原本就是一块陆地？围绕着冰岛成因的话题，一个21世纪最重要的科学论战正在进行。

Eyjafjallajokull火山喷发时，岩浆流下火山口，这样的火山活动，在冰岛并不罕见，人们已经习以为常。科学家们正好利用冰岛作为研究地球内部活动规律的实验场。
从凯夫拉维克国际机场到冰岛首都雷克雅未克不到50公里。公路两侧除了从雪地上露出的黑黝黝的大片熔岩礁石和远处一个接一个的大小火山锥外，目光所及，一无所有。

我心里暗叹：真是到了冰岛。


冰岛在“板块构造”模型中的位置
阿尔曼纳裂谷就像大洋中脊在陆地上的一个微缩景观
冰岛是世界上火山密度最高的国家,不到10.3万平方公里的国土上就有大小火山130多座。在历史上，文字记载了其中30座火山的125次爆发。首都雷克雅未克就在长长的平顶台地式山岗的陪伴下。从这个城市望出去，四面都是火山的身影。熔岩的性质不仅影响到火山的外形，而且岩浆缓慢涌出并持续漫延，还一层层铺就了冰岛的大地。

现代地质学把冰岛作为地球火山研究的理想地区，这与它的地质母体——大洋中脊有着直接的联系。

大洋中脊是地球海底山脉体系里大西洋中央山脉的简称。它是一道约2000—3000米高，宽1500到2000千米的连续山脉，位于大洋中近2000米深的水下，南北跨度在南纬54度到北纬87度之间。大洋中脊号称是“地球最大的山脉”。

早在1921年，德国的地质和天文学家阿尔弗雷德·魏格纳就提出了大西洋海底山脉存在和生成的机理，从而引出了地球板块漂移假说。但是由于当时他的假说缺少证据的支持，受到了国际地质学界的质疑。直到20世纪50年代美国哥伦比亚大学的科学家们在对大西洋海底收集到的数据进行分析时，才发现在大西洋的海底确实存在着一道巨大的山脉。

经过对大洋中脊的研究，魏格纳的地球板块漂移的学说得到了确认。大洋中脊就是欧亚、非洲和北美、南美板块连接的边缘。如同一条长长的拉锁，大洋中脊在海底把这几大板块连接在了一起。

不过，这道巨大的拉链一直在悄悄地开裂着。


大洋中脊的“露头”分布地图
地质学研究发现，以大洋中脊为中轴线，大西洋海底岩层的年龄分布是，最年轻的岩层位于中轴线上，越古老的岩层离中轴线越远。从绘制出的大洋中脊的海底地貌图上可以看到，山脉中脊最高，两侧的高度一波波地下降。地质学用海底扩张学说解释了这一现象。

在地球板块边缘的岩层薄弱带，深层地幔中的岩浆上升并从裂隙中不断涌出来，然后向两侧漫延。新喷发出的岩浆覆盖在旧岩浆上，同时也把旧的岩浆层向远处推开。这一持续不断的地质活动不仅造成了海底山脉的升高，也使海底岩层向两侧扩展，形成新的海底。

海底岩层扩张学说是地球板块漂移理论的组成部分和有力证据，因此具有非常重要的科学研究价值。遗憾的是大洋中脊藏身于数千米深的海底。一切活动都在人类难以到达的黑暗中悄悄地进行。

幸好，造物主给了我们冰岛。冰岛是大洋中脊地质活动产物。从一定意义上讲，它是大洋中脊在陆地上的罕见露头。


冰岛上洋中脊与火山活动活跃区分布地图
冰岛位于大洋中脊的最北端。中脊的轴线从西南到东北斜穿冰岛的全境。以瓦特纳大冰帽为主的冰岛火山带坐落在相当于大洋中脊的中央裂谷带的位置。围绕着它，有大量的火山、断层和地缝，以及地球板块漂移更直观的证据——裂谷。

冰岛南部的辛格韦德利国家公园是冰岛最经典的裂谷观赏地。根据冰岛的旅游介绍，去这个国家公园旅游的人都要去横跨在一条仅数米宽地缝上的小木桥上站一站。因为据说它就是把北美大陆和欧亚大陆分开的那条裂缝。在这里仅仅两步之遥，人就从一个大陆跨过到了另一个大陆。在辛格韦德利国家公园里还有另一条水下裂缝也同样吸引着游人的好奇心。这条名为希尔法拉的百米地缝位于国家公园南部的辛格瓦德拉湖畔。它从湖畔向下倾斜，最深的地方约70米深。长期以来，多次地震和火山活动常常会使地缝两侧的石头坠落，形成各种洞穴，为希尔法拉地缝增加了许多神秘感。

因为旅游宣传上说希尔法拉地缝是地球上唯一一处位于地球两大板块之间的潜水窄缝，所以它被誉为世界上最奇特的潜水地点。这条分开地球两大板块的地缝是那样的窄，潜水者在水下甚至可以一手按在欧亚板块的边缘，另一手抚摸北美板块的岩石。

不论是站在阿尔曼纳地缝的小木桥上，双脚骑跨两大地球板块，还是潜入希尔法拉地缝，双手触摸地球两大板块的边缘，感性的文字描绘与理性的科学定义总是会有相当的差距。其实从地壳板块分离运动的机理和过程上讲，板块的边缘不可能被界定在某一条窄窄的地缝上。当地球的两大板块分离时，岩层像一大块被逐渐撕开的披萨饼，中央部分下陷变薄被拉扯得越来越宽，形成了地堑。地堑中分布着数不清的大小地缝和断层。辛格韦德利国家公园的阿尔曼纳裂谷就是这样一个地堑。

站在辛格韦德利国家公园的观景台上，仿佛进入了一个巨大的地质博物馆，大洋底裂谷的景象清晰地展现在眼前，各种形态的火山一一现身。它们涌出的熔岩坡如同展开的河谷大冲积扇，地堑底是崎岖的熔岩滩。阿尔曼纳裂谷就像大洋中脊在陆地上的一个微缩景观，它完全是因地表岩层在地球板块边缘处的扩张造成的。从这个地区的地质构造图上可以清楚地看到，这里几乎所有的断层和裂谷的走向都是西南 东北走向，相当清楚地显示了冰岛裂谷带与大洋中脊走向的一致，是大洋中脊的北部延续。


从空中看，辛格韦德利国家公园（Tingvellir National Park）布满了平行的裂谷、裂隙，这样的地貌是由地壳向两边拉张而形成的。这个地方正处在大洋中脊上，因此就处于地壳比较薄、地球内部的炽热岩浆活动容易被感知到的地方。开裂的大地似乎在向人类述说着什么。
在过去的近万年里，阿尔曼纳裂谷向东西两侧扩展了40到70米，现在仍然在以每年2.5厘米的速度在开裂着，裂谷西侧的北美板块和东侧的欧亚板块随之渐行渐远。裂谷在被撕裂扩张，火山奔涌出来的岩浆却为它填补上新的熔岩层。一次次的地震在这里不断产生新的断层、裂谷和地缝。大洋中脊的地质活动在这片陆地上持续上演着。

陆地从海洋中冒出来的过程，从1967年到1973年在冰岛南部多次发生
冰岛是否是大洋中脊的露头？近半个世纪人们在冰岛所观察到的，因海底火山活动而新生的岛屿的生成与消亡过程似乎回答了这个问题。

亲眼目睹陆地从海洋中冒出来的过程是激动人心的。1967年到1973年，在冰岛南部多次发生了这种景象。

从航拍图上看到，在冰岛的最南部海中有一串细细的岛礁带。它由面积非常小的岛屿和礁石组成，走向与大洋中脊走向一致。最南部是Surtsey岛，最北部是Heimaey岛。这一串岛礁是大洋中脊的海底火山Vestmannaeyjar的一部分。南面的Surtsey岛在1963年以前还没有出现。

1963年11月14日，一艘在附近海域作业的渔船上的厨师看到海上升起一股黑烟，以为是有船只遇险，船长立即命令前去救援。然而他们看到的却是一个新生的岛屿正在从海面上冒了出来。其实这个海底火山的喷发已经进行了好几天，但因为海水的压制而未被发觉。最初在海底是裂缝式火山从三个喷发点喷发，很快喷发点集中到一个地方。几天后这个在水下时隐时现的小岛就清楚地在水面上占据了一平方公里的地盘。


冰岛首都雷克雅未克也位于洋中脊附近，所以，它的周围就是熔岩流布的平原，在这个平原上有一个喷泉区，分布有数十个间歇泉。间歇泉是间断喷发的温泉，多发生于火山运动活跃的区域。有人把间歇泉比做“地下的天然锅炉”。在这个天然锅炉里，要有一条深深的泉水通道。地下水在通道最下部被炽热的岩浆烤热，却又受到通道上部高压水柱的压力，不能自由翻滚沸腾。狭窄的通道也限制了泉水上下的对流。这样，通道下面的水就不断被加热，不断地积蓄力量，一直到水柱底部的蒸气压力超过水柱上部的压力的时候，地下高温、高压的热水和热气就把通道中的水全部顶出地表，造成强大的喷发。喷发以后，随着水温下降，压力减低，喷发就会暂时停止，又积蓄力量准备下一次新的喷发。

这次海底火山喷发持续了两年多，曾经有好几个新生的岛礁在海面上出现，再被海水冲刷淹没掉。只有其中最大的一个，火山碎屑的堆积终于阻挡住了海水对火山口的灌注，令岩浆流大量涌出来凝结成坚硬的熔岩层，保护了新生小岛不再被海水冲刷掉。在这次海底火山喷发结束后，这个被命名为Surtsey的新生岛屿的面积达到2.5平方公里，高度174米。

这块从大洋深处在人们眼皮底下诞生的陆地，引起了地质和生物自然学界的极大兴趣。几十年来，科学家们对岛上发生的一切都进行了详细的记录。人们不仅目睹了陆地的新生过程，也看到了被海风和海水带来的植物种子在岛上生根发芽生长的情况，和昆虫海鸟与海豹在岛上落脚繁殖的情景。更重要的，人们也观察到了这个新生岛屿在强大的海浪海风的冲刷销蚀下，一点点地变小变矮，面临重新消失在海水里的危险。

大洋中脊创造了新生岛屿，又可能会在某一天把它们收回去。地下熔岩冒出地壳，凝结成坚硬的岩石层，又可能随地壳板块的漂移碰撞而重新进入地球深层，融化成炽热的岩浆。大自然的过程似乎是不以人的意志为转移的。但是，祖祖辈辈生活在火山威胁下的冰岛人，却在某种程度上学会了抗争自然的威力和让火山熔岩流止步的办法。


这是冰岛苏得兰大区（Suderland Region）的拉基火山地区的景观。是什么原因导致这里的火山锥成串分布？难道是地壳下面有“热点”吗？但科学家们又否认了它们作为“热点”存在的证据。这样的景观只能是由活跃的火山活动造就的。冰岛的地壳活动充满了谜团。
离Surtsey岛北面不远的Heimaey岛也是大洋中脊的海底火山Vestmannaeyjar在数万年前喷发造就的岛屿。在Surtsey岛新生后不到5年，Vestmannaeyjar海底火山的又一次活动造成了Heimaey岛上裂开了一个3公里长的大裂缝，涌出的大量熔岩虽然没有像几年前那样造成新生的岛屿，却严重威胁了Heimaey岛的唯一渔港。

由于特殊的地理位置和周围海域极为丰富的渔业资源，Heimaey岛是冰岛这个以渔业为经济支柱的国家最重要的渔业生产基地。这里的渔业产值占冰岛国民生产总值的3%，因此这个渔港对冰岛举足轻重。

1973年的火山喷发溢出的熔岩逐渐流向渔港，大有把渔港封闭的危险。Heimaey岛的渔民绝不能接受自己祖祖辈辈赖以为生的天然良港从此消失。在冰岛大学的学者和工程人员的建议下，人们决定用海水冷却熔岩的办法阻止岩浆流的漫延。

除了疏散到其他地方的老弱妇孺，Heimaey岛的青壮渔民70多人冒着高热日夜轮班，用抽上来的海水喷浇熔岩流，使上千度的岩浆降温到一百度左右而凝固，停止向港口流动。

冰岛全国上下也团结一心，挽救这个国家经济支柱。为此冰岛全体国民缴纳特别税，作为抗击熔岩的资金。丹麦和美国等国家政府和国际民间组织也伸出援手。在5个月的时间里人们用四十几台强力水泵连续工作，终于在熔岩流差一百米就要封闭住港口的地方制止了它。

一次几乎带来灭顶之灾的火山喷发在冰岛人的抗争下，不仅保住了重要的渔港，而且在喷发停止后不久，人们就利用从正在冷却的熔岩中提取的地热，为全岛居民生活供热。喷发出的火山渣被用来铺设新建的机场跑道。而凝固的熔岩为Heimaey岛新增了20%的面积，人们在上面建起了两百座新住宅。

由这些今天的事例我们可以猜想：几百万年前，大洋中脊就是这样从海中托出了冰岛。今天，大洋中脊还继续在海底活动着。