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一江春水向東流，道出了中國地形、地勢的特點。最新的科學研究發現，不僅江水向東流，被譽為「世界屋脊」的青藏高原也有向東「流」的趨勢。這一研究成果發表在了11月3日英國《自然》雜誌上。 自1995年始，一個國際科學小組在喜馬拉雅山地區沿東西方向布置了4條橫跨雅魯藏布江的超寬頻帶大地電磁深探測剖面，對青藏高原的地殼結構進行了研究。研究表明，在青藏高原之下，有一種高度黏稠的流體物質，正自西向東「蠕動」，並牽引著青藏高原向東運動。 研究青藏高原是一門顯學 大陸形成的板塊學說是地球科學界的主流觀點。 1915年德國氣象學家魏格納在《大陸與海洋的起源》一書中曾提出過大陸漂移的學說，卻因缺少證據而未能讓人信服。到上世紀60年代初，美國普林斯頓大學教授赫斯提出了海底擴張的概念，並得到古地磁學、地球年代學、海洋地質學等一系列學科新證據的支持。地學界普遍接受了活動論的觀點，並逐漸形成了板塊運動學說。 青藏高原是大陸中頗為突出的構造體，因而也是研究板塊碰撞的最理想地域。 參與此次電磁探測的中方學者，中國地質大學地下信息探測技術與儀器教育部重點實驗室魏文博教授表示，青藏高原有其獨特性，海拔高、範圍廣，因此，青藏高原的形成、演化和新構造發展是我國和亞洲，乃至全球新生代最重要的地質事件。 在這門顯學中，解釋青藏高原的地殼增厚、高原隆升是破解青藏高原演變的第一道門檻。 根據主流觀點，在7000萬年前，歐亞大陸和印度次大陸的碰撞形成了青藏高原。關於這一演變過程，至今已有多種學說。魏文博介紹了其中主要的幾種。 第一種假說認為，印度大陸俯衝到歐亞大陸下面，把青藏高原抬了起來，即為大陸俯衝說。在大陸俯衝的作用下，青藏高原地殼的厚度比一般的厚。青藏高原南部地殼厚度為70至80公裡，而一般為30-40公裡，科學家認為這種「超厚」完全是因為西藏地殼和印度地殼累加而成。延遲俯衝說與第一種假說類似，認為印度大陸衝到了雅魯藏布江後，到一定程度後就呈現下陡趨勢，一直深入到了地幔。 第三種是大陸貫入說，認為印度大陸和歐亞大陸分屬剛、軟兩種特質。由於是軟物質，印度大陸貫入到歐亞大陸。 兩大板塊「碰撞」出新疑問 無論是哪種假說，兩大板塊碰撞了，青藏高原隆起了。但科學家在對碰撞前後的物質核算中，卻有一個驚人的發現：物質不守恆了。這引發了新的疑問。 美國學者勒·皮雄等人早在上世紀70年代，就估算出了自印度板塊和歐亞大陸碰撞以來地殼縮短造成的地表損失量可能在57×105至62×105平方公裡之間，而將這一數據與地殼的增厚量進行了比較之後，有18×105至30×105平方公裡的短縮，即二分之一或三分之一的短縮量不能被青藏高原的地殼增厚解釋。 學者推論，這部分未對地殼增厚做出貢獻的地殼物質必然橫向擠出或由下地殼進入地幔而損失。 對此，幾十年來，世界各國的地球科學家提出了種種假說，其中最具影響力的是上世紀80年代初法國科學家提出的「側向擠出」學說，即認為高原地殼和上地幔物質正以極其緩慢的速度不斷向東「逃逸」。 中國科學院地質與地球物理研究所青藏高原研究室主任張中傑表示，由於地殼材料太輕，不能被向下輸送到地球的內部，因此側向擠出說較為令人信服，而多年來已有越來越多的證據證實了這一觀點。 電磁學探測地球內部信號 國內最初提出青藏高原物質可能向川滇地區流動的根據是青藏高原東部和川滇之間的地殼弧形構造。而由GPS衛星觀測給出的運動矢量圖也可看出高原的東部運動矢量向東偏轉。張中傑解釋，儘管運動矢量圖中也標示了箭頭在初始階段有向北傾向，但到了一定程度後，明顯呈現了向東趨勢，這便表明了高原有向東「走」的趨勢。「地面觀測到的結果，表明青藏高原的物質呈現東西向側向流動，青藏高原在東流。」然而真正要解開這個謎，必須潛入「地下」世界。魏文博表示，只有在地球內部，才能找到能回答陸地內部造山、青藏高原物質流向等本源問題的正確信號。 於是，在1995年，一支由來自加拿大、愛爾蘭、中國、法國等國的學者組成的國際聯合小組運用了電磁學方法，布置了四條橫跨雅魯藏布江的超寬頻帶大地電磁深探測剖面，希望能找到地球內部反饋出的信息。 之所以運用電磁學原理去探究地殼、地幔，是因為地球內部本身存在電磁場信號。魏文博解釋，這一原理很簡單，頻率越高的信號穿透深度越小，據此便可以根據測到的不同頻率的信號，了解不同深度的地層結構。 通過這些信號的收集可以更清楚了解高原底下的「活動」。當然這種信號也受到很多因素的制約，如太陽黑子、太陽風等等。 四條超寬頻帶大地電磁深探測剖面，由西向東，分布在雅魯藏布江，代表了青藏高原南部由西向東的整個態勢：最西的一條電阻率高，導電性差，而東面的三條電阻率低，導電性好。這一條線東西方向綿延1000多公裡，越往東測得的電阻率越低。 「東流」緣自神秘流體物質 這一從地球內部發出的信號吸引了科學家，「這是一種很不尋常的地殼結構。」魏文博教授解釋說，青藏高原100公裡深度範圍內地殼的電導高達0.3萬至2萬西門子，是典型穩定大陸地殼的10至100倍。而更為顯著的特徵是，青藏高原南部，自西向東，其導電性越來越好，說明其地下有一種電阻小的神秘物質，且越往東，這一物質的規模越大。 魏文博一行科學家分析了幾種可能性。「通常來說，固體巖石的導電性差，高導體物質一般為金屬、石墨、水等。」一開始，科學家們認為是地下金屬成分增多了，但探測結果卻表明沒有如此富足的礦藏，而石墨層在青藏高原的分布也被排除。或者地下有一些類似於水的液態物質，並溶解了很多鹽分，但這一點也很難得到觀測的證據。而在那樣深的地殼下，水一般以形態特殊的水分子存在於巖層中間，不可能出現如此集中的高導電性。 最後，科學家們判斷，在地下100公裡深處，溫度很高，地下物質處於一種熔融的狀態，變得很軟。這是一種類似黏稠、漿狀的熾熱流體，且這股熾熱的流體具有蠕動性，因而在向北俯衝到西藏之下的印度次大陸的推擠下，向東逸出。另一方面，這股熾熱的流體還具有一定的力，在其上的西藏大陸便有可能在向東逸出的地殼流變體的「牽引」下做緩慢位移。 魏文博表示，青藏高原東流早在之前就有GSP衛星觀測，而此次從地球內部發出的信號則更進一步佐證了「物質東流」學說。「不過儘管青藏高原在東流，但這種速度是很慢的，一年一二釐米甚至更小。」青藏高原的形成、演化是研究整個新生代地質事件的一個窗口。而青藏高原的東流究竟會對這兩大板塊起著怎樣的影響，魏文博表示這將是科學家們研究的另一個課題，「高原的隆起對周圍的影響是巨大的。它導致我國西北和華北地區氣候不斷向乾旱化發展，植被衰退，湖泊收縮、消亡。至於高原東流是否會帶來氣候或者地貌等等方面的改變，這些都是未解之謎。」 本報記者李健亞 |