一撞之后，地球发生了什么？[漫谈地球物理20130322]

魏东平

引子：昨天，在我“写给科学网编辑MM们”的那篇博文后面，很多网友追着问我，你老人家与那位MM两辆车一撞之后，到底发生了哪些后续的故事啊？这里谨以“一撞之后，地球发生了什么？”一文回答，并以此文，献给2013年的世界地球日。

相信大多数人都看过一部名为“侏罗纪公园”的科幻电影，从而知道曾经主宰地球长达数亿年，横行霸道不可一世的恐龙家族，到了大约6500万年前，整体遭遇到了灭顶之灾（图一）。

我们还知道，我国大陆地区自西至东呈三个台阶状降低的地形，主要归结于印度板块自6500至5000万年前开始，对欧亚板块的碰撞（图二）及随后欧亚板块之东亚部分的板内汇聚。

但我们并不知道的是：随后于大约5000万年前，亦即印度板块通过喜马拉雅碰撞带，大规模实质性地碰撞到欧亚板块之际，相距遥远的的太平洋板块，同样摊上了一件令人惊心动魄的大事。

我曾经在“从夏威夷到中途岛”的博文中，比较直观地说明了太平洋上，东起自夏威夷（Hawaii）岛，先沿正西偏北方向展至中途（Midway）岛以西一些，再折而往北偏西方向，一直近达阿留申群岛一线，形成大大小小的一连串岛屿，包括夏威夷岛链与帝王岛链的形成过程，这里过度引用如下：

原理其实很简单，由于整个太平洋板块的持续运动，而现在夏威夷岛屿所处的位置是一个不动的活火山，这个活火山实际上来源于其下方的地幔热柱，并且每隔一定的时间，它便会大规模喷发一次，而形成一个岛屿，见图三。

现在的夏威夷岛屿就是如此形成的，其实，除去Hawaii岛屿，其它三个岛屿Maui、Oahu和Kauai，当初也都是形成于现在的Hawaii岛的位置，只不过随着岁月的流逝，这些岛屿随着太平洋板块整体的西北向运动，逐渐远离当初形成他们的活火山口而去，从而形成一连串的岛屿，这里称作岛链。

推而广之，再看图四，整个夏威夷岛链与帝王岛链，都是如此形成的。图四中各岛连线标出的数字即为该岛屿形成时的实测年龄（单位：百万年）；可以看出，自夏威夷至中途岛折而向北至整个帝王岛链的岛屿，年龄越来越老。非常奇妙的是，这些岛屿的实测年龄与我们通过太平洋板块运动速度推断的相应位置之板块年龄，非常非常地吻合。

这样，我们接着要问的一个问题是：图四中显示的夏威夷岛链与帝王岛链，亦即在中途岛之西北的地方，为什么不在一条直线上，而是有一个大约120度夹角的转折（Hawaiian-Emperor bend）？

考虑到中途岛以北的交点处附近，其相关岛屿的年龄大约为4700万年，我们的问题可以换句话问：我们生活的这个地球，到底发生了什么，才使得太平洋板块的运动，在大约在4700万年前，发生了一个巨大的转折运动，从原先的北偏西方向运动，逆时针旋转大约60度角，变成了现在的沿西偏北的方向运动？

事实上，如我前面所言，海底扩张与板块运动学说的建立，有很大程度归功于上述形成夏威夷岛链之非常漂亮的解释，主要是由旋回理论的创始者威尔逊（Wilson），于1963年根据他老人家的热点理论，或曰地幔热柱理论（关于地幔热柱理论，请参考本博文后面的评论18）给出的，但对其中的夏威夷—帝王岛链间的转折现象，威尔逊老先生则基本上选择了无视。

到了2006年，Sharp和Clague两人，尝试给出了一种稍许前进一点的解释。他们认为，临近Kimmei海岭之夏威夷—帝王岛链的转折，与早期的西太平洋岛弧岩浆活动的年限基本一致，大致发生在5000万年以前，反映了当时太平洋板块产生转折运动的状态。瞧瞧！这段话等于基本上什么也没说，是不是？

另有一种比较靠谱的观点认为（Tarduno等人，2003），传统的地幔热柱或热点基本不动的理论可能有点不靠谱，实际的地幔热柱与我们在地球表面看到的龙卷风一样（图五），它们在地幔深处也一样是飘忽不定的，也是在运动的，更为详细一点的解释，请参考我老人家的“龙卷风与文化图腾”及“地幔热柱与龙卷风”等相关博文。Tarduno等人指出，正是这种飘忽不定的地幔热柱（热点）运动，导致了我们观测到的夏威夷—帝王岛链的转折运动。

回过头来，我们可以这样设问：印度板块对欧亚板块于5000万年前的一撞，如何影响到地幔内部的流动与地幔热柱（热点）的形成（参见图六与图二及图三），进而影响到太平洋板块的运动？也就是说，在印度板块对欧亚板块的一撞之后，地球到底发生了什么？还真是个值得深入研究的问题！

 [注：相关图片转引自相关科学文献，以及本人的课堂PPT]

下面这张图片，用于对评论10的回复：