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地球科学革命之“瓦因—马修斯—莫莱假说”

已有 5762 次阅读 2010-5-27 17:56 |个人分类:科普集锦,图片百科|系统分类:科普集锦| 海底扩张, 地球科学革命, 海底磁异常条带

       上世纪50年代,剑桥大学已大举推进海洋地球物理研究。F.Vine1962年11月乘欧文号考察船参加了印度洋卡尔斯伯格海岭的地磁调查。回校后,他同他的导师D. Matthews反复研读关于海底扩张的那篇论文,并着手解释从印度洋得来的磁测结果,用计算机处理了大批磁异常资料。他们发现,有些洋底地壳经受了正向磁化,另一些洋底则遭到反向磁化,二者各占一半。他们又仔细分析对比了太平洋和大西洋的有关资料,一种崭新的洋底磁异常解释逐渐酝酿成熟了。       

        瓦因(F.J.Vine)-马休斯(D.H.Matthews,1963)假说:瓦因和马修斯认为,海底磁异常条带不是由于磁化强弱不均引起的,而是在地磁场不断转向(地磁极倒转)的背景下,海底不断新生、不断扩张所造成。地幔物质不断自大洋中脊顶部涌出,形成新的海底,当它冷凝至居里温度以下时,便沿着当时地磁场的方向被磁化;随着海底扩张,先形成的洋底向两侧推开,中脊顶部又涌出新的洋底;如果这时地球磁场发生转向,新形成的海底便在相反的地磁场方向下被磁化,形成与先前形成的海底磁化方向相反的一条海底岩石条块。     

        在正反向交替的地磁场中,形成交替磁化的玄武岩条带而产生的。当新的大洋岩石圈由于地幔物质的上涌而形成时,一旦冷却到居里温度以下,必定沿着当时存在的地磁场方向磁化。如果地磁场是正常的,则获得正向磁化,如果地磁场极性反转,磁化就是反向的。随着海底扩张的继续进行,先成的磁性地壳将被新生的磁性地壳向两侧推开。于是,只要海底不断扩张和地磁场周期性地转向,先后相继的、正反磁化方向交替的洋壳条带就会从洋中脊轴部不断现外推移,而形成平行并对称于洋中脊分布的磁异常条带。

        地磁场反复地转向,新洋底沿中脊顶部不断地形成和扩张,就在洋底留下了一系列磁化方向正反相间的岩石条块,即正异常与负异常相间的条带。洋底磁异常条带就像录音磁带一样录下了地球磁场不断转向的历史。  

        在这里不能不同时提到加拿大地质调查局L. Morley和A. Larochelle(拉罗切里)的工作,他们在1963年投稿的论文被两家国际杂志拒登,一家的评审者认为这种概念只适合在鸡尾酒会上谈谈,不能作为科学论文发表。一家拒登Morley文章的杂志后来发表了Vine的文章。Morley的文章直到一年以后的1964年,才在一家影响较小的加拿大出版物中发表。为了肯定Morley的贡献,有人主张把这一假说称之为Vine-Matthews-Morley假说。 

        Heirtzler等(1968)对比了大西洋、太平洋和印度洋的磁异常带,发现彼此相当,倒转的次数和持续的时间长短也都相同。这些磁异常线可视为大洋底生长的年轮。后来Pitman等在这个基础上,并根据海底钻孔数据的校正,制定了磁极年表。距中级愈近洋底的地质年龄愈新,愈远则愈老。1982年Larson和Pitman等又作了新的补充,根据磁极年表,编制了三大洋洋底年龄图。

        海底扩张假说的建立,表明一场地球革命已经酝酿成熟;而Vine-Matthews-Morley假说证实了海底扩张,提出了海底扩张机制,吹响了革命的号角,文章成为这场革命的宣言。



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