大陆漂移曾是一个边缘学说,存在一个致命缺口:阿尔弗雷德·魏格纳能够证明大陆可以拼合,但他既没有机制,也没有实测速率,并于1930年在格陵兰冰盖上去世,当时该领域仍对他充满敌意。与此同时,20世纪50年代带来了一批意外获得的数据宝库——由战时猎潜装备改装而来的磁力仪被拖曳在测量船后方,结果发现海底像斑马一样布满条纹:岩石条带交替地沿今日磁场方向与反方向被磁化,对称地分布在大洋中脊两侧。没有人能说清是什么造成了这种图案。

1963年,剑桥大学的研究生弗雷德里克·瓦因及其导师德拉蒙德·马修斯把这些条纹当真了。如果地球磁场每隔一段时间就翻转极性——这已在大陆岩石中得到证明——并且新地壳在中脊处上涌并向外扩张,那么地壳就是一盘运行中的磁带录音:每条玄武岩条带在冷却时锁定磁场的极性,因此正向与反向岩石交替的条带必然从中脊向外延伸,两侧呈镜像对称。加拿大地质调查局的劳伦斯·莫利独立得出了相同结论。

这个假说可以检验,而不只是漂亮。艾伦·考克斯、理查德·多尔和布伦特·达尔林普尔曾利用钾-氩定年建立过去四百万年倒转年龄的时间表。1966年,瓦因、马修斯和莫利各自独立地将实测条带宽度与该倒转记录相匹配,假设海底每年移动几厘米——计算出的磁剖面,例如横跨东太平洋海隆的一条,与观测剖面以惊人的精确度吻合。这一匹配确证了海底扩张,进而确证了板块构造。

其回报是定量的。只要船只能够拖曳磁力仪,海底就可以在任何地方被定年;此后条纹已在几乎整个海底得到匹配,结果表明海底年龄不超过约1.8亿年——年轻且可循环,与大陆不同。一场持续数十年的争论不是以新仪器或新考察队结束,而是以对书架上已有数据的新解读结束。

把海底当作磁场倒转的磁带记录仪

中脊两侧条纹的对称性正是扩张轴所产生的;没有任何竞争性解释预测到这一点。

所有输入都已存在——战时磁力仪、已测绘的剖面、钾-氩定年公布的倒转日期。这一洞见除了把条纹当真之外,没有花费任何代价。

它把大陆漂移从暗示性的地图拼合转变为具有实测速率(以厘米/年计)的定量模型。

它是可证伪的:错误的倒转年龄或不对称的条纹都会将其推翻,这就是为什么1966年的剖面匹配具有决定性。

当一个过程无法被直接观察时,去寻找它书写于其上的介质。海底免费记录了每一次磁倒转;赢家读取了那份档案,而不是建造新仪器。

到20世纪60年代末,板块构造已将地质学、地球物理学和地震学统一为一个框架,磁条纹序列成为给海底定年的标准方法——最终在几乎整个海底得到匹配,记录的年龄可达约1.8亿年。该机制通常被称为瓦因-马修斯-莫利假说,以纪念剑桥的这对搭档和那位独立得出相同想法的加拿大人。磁条纹仍然是重建大陆如何漂移的基础。

从这里,追溯依据

参考来源

  1. Magnetic Anomalies Over Oceanic Ridges Nature · nature.com
  2. Magnetic stripes and isotopic clocks (This Dynamic Earth) U.S. Geological Survey · pubs.usgs.gov ·