冰島成因-21世紀最重要的科學論戰之一
「
冰島是世界上火山密度最高的國家
不到10.3萬平方公里的國土上
就有大小火山130多座
在歷史上
文字記載了其中30座火山的125次爆發
從首都雷克雅未克望出去
四面都是火山的身影
且岩漿緩慢湧出並持續漫延
一層層鋪就了冰島的大地
圍繞著冰島成因的話題
一個21世紀最重要的科學論戰正在進行
」
早在1921年
德國的地質和天文學家
阿爾弗雷德·魏格納就提出了
大西洋海底山脈存在和生成的機理
從而引出了地球板塊漂移假說
但是由於當時他的假說缺少證據的支持
受到了國際地質學界的質疑
直到20世紀50年代
科學家們才發現
在大西洋的海底
確實存在著一道巨大的山脈
它就是大西洋中央山脈
歐亞、非洲和北美、南美
板塊連接的邊緣
「大洋中脊」是地球海底山脈體系里
大西洋中央山脈的簡稱
它高約2000—3000米
寬1500到2000米
位於大洋中近2000米深的水下
號稱是「地球最大的山脈」
這道巨大的拉鏈一直在開裂著
然而一切活動
都在人類難以到達的黑暗中悄悄地進行
開裂的冰島
冰島位於大洋中脊的最北端
中脊的軸線從西南到東北斜穿冰島的全境
以瓦特納大冰帽為主的冰島火山帶
位於相當於大洋中脊的中央裂谷帶的位置
圍繞著它
有大量的火山、斷層和地縫
以及地球板塊漂移更直觀的證據
——裂谷
冰島南部的辛格韋德利國家公園
是冰島最經典的裂谷觀賞地
從空中眺望
這片大地布滿了平行的裂谷、裂隙
辛格韋德利國家公園
大洋中脊的「露頭」
1963年11月14日
一艘漁船正在冰島南部附近海域作業
船上的廚師看到海上升起一股黑煙
以為有船隻遇險
船長立即命令前去救援
然而他們看到的
卻是一個新生的島嶼
正在從海面上冒了出來
其實這個海底火山的噴發
已經進行了好幾天
但因為海水的壓制而未被發覺
幾天後這個在水下時隱時現的小島
就清楚地在水面上
佔據了一平方公里的地盤
兩年多後
海底火山噴髮結束了
這個被命名為Surtsey的新生島嶼
面積達到2.5平方公里，高度174米
（冰島最南端，Surtsey島）圖片來自網路
這塊從大洋深處
在人們眼皮底下誕生的陸地
引起了地質和生物自然學界的極大興趣
人們不僅目睹了陸地的新生過程
也看到了被海風和海水
帶來的植物種子在島上生根發芽
和昆蟲海鳥與海豹
在島上落腳繁殖的情景
更重要的
人們也觀察到了這個新生島嶼
在強大的海浪海風的沖刷銷蝕下
一點點地變小變矮
面臨重新消失在海水裡的危險
大洋中脊創造了新生島嶼
又可能會在某一天把它們收回去
冰島與大洋中脊的關係
在數萬公里長的大洋中脊上
有十來個面積能算得上島嶼的陸地露頭
冰島是其中面積最大的一個
便於進行較大規模的實地觀測和實驗
因此地質學界公認
冰島是研究大洋中脊的最理想地點
底圖來自GoogleEarth
多年來幾百名科學家在冰島
用衛星定位、同位素檢測、
地磁測量等方法
對地表岩層和地球深層的
地震、火山、地形變化進行了觀測和記錄
做出了冰島周圍和大洋中脊的海底圖
並且積累了大量第一手數據
目前普遍認為
地殼板塊漂移理論相當好地解釋了
大洋中脊的生成發展機理
然而冰島作為大洋中脊的陸地展現部分
雖然它與大洋中脊的關係已被公認
但是冰島的火山和地震帶分布
與大洋中脊的走向卻有許多差異
圖中架著小橋的地縫
名叫Crack of Almannagia
冰島人說橋的兩端
分別就是美洲板塊歐洲板塊了
大洋中脊在穿過冰島時
斷裂帶從清晰的單一裂谷
變成了東、西、北三組平行的裂谷帶
小片的斷裂帶分散成幾個區域
走向與大洋中脊發生了角度偏差
地質學如何解釋這一現象？
圖是阿爾曼納裂谷帶
（Armannsfell graben）
中眾多平行的斷層地縫之一
是火山熔岩所形成的斷層景觀
除了公認的地殼板塊漂移理論
對大洋中脊的解釋
是否還有其他因素
造成了冰島獨有的地質特徵？
有學者提出Rift Jump模型
認為冰島特殊的構造
是板塊漂移和地幔熱柱共同作用的結果
當活動的斷裂帶
隨地殼漂移遠離地幔熱柱後
活動會減少
而熱柱軸會改變位置
在其附近形成新的活躍裂谷帶
▼
地幔柱假說對冰島成因的解釋
是深部地幔熱對流運動中的一股上升的圓柱狀固態物質的熱塑性流，即從軟流圈或下地幔湧起並穿透岩石圈而成的熱地幔物質柱狀體。它在地表或洋底出露時就表現為熱點。熱點上的地熱流值大大高於周圍廣大地區，甚至會形成孤立的火山。但是隨著地殼的漂移運動，從地表看，「熱點」會隨之發生平移，而且平移的軌跡是可以根據板塊的漂移運動而預測出來的。「熱點」假說曾經成功闡述了夏威夷火山鏈的生成機理。自從1971年這個假說提出以來，已經被許多地質學家接受，在現代地球科學界具有權威假說的地位。這個假說認為冰島的地層深處也存在著一個地幔熱柱。通過它湧出的熔岩不僅造成了冰島厚厚的地表熔岩層，而且修改了冰島火山和地震帶的分布，使其有別於大洋中脊。
一些學者提出
在穿過冰島的兩大地球板塊之間
存在著微型的板塊
它們在大洋中脊開裂運動之外
進行著自轉運動
冰島微板塊的存在
造成了這裡地殼板塊邊緣的複雜和破碎
▼
微板塊假說對冰島成因的解釋
在穿過冰島的兩大地球板塊之間存在著微型的板塊，它們在大洋中脊開裂運動之外進行著自轉運動。冰島微板塊的存在造成了這裡地殼板塊邊緣的複雜和破碎。
還有學者認為
大洋中脊活躍的地殼活動造就了冰島
冰島是洋中脊上的火山活動堆出來的海島
也就是海底擴張學說
▼
另外一些學者從
岩漿的性質進行解釋
認為在兩大板塊相互運動的過程中
會釋放大量水汽
使這裡的岩漿的黏度變低
熔岩的熔點下降
噴發和流動性更好
因此造成了冰島大量的
裂縫火山和超厚的熔岩層
雖然各種不同的假設和模型
都存在著許多缺陷和觀察數據的不足
因此難以被證實
但它們已經形成了
對地球科學的權威理論的挑戰
關於冰島與大洋中脊的關係的爭論
成為了科學界
在21世紀最重要的理論論戰之一
本文彙編自《中國國家地理》2017年07月
撰文/秦昭 科學繪圖/項樂
責任編輯/劉晶 圖片編輯/吳敬 地圖編輯/陳雲
微信編輯/SALT
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