€€从地藏王转肩谈起

在我国江浙的一些偏僻地区，过去有许多古老的风俗习惯，其中之一就是庆祝地藏王生日的民间活动。

其时正当孟秋，农历七月三十日夜晚，家家户户沿自己住宅的外围，除了燃点一双红色的蜡烛以外，还用无数支香火沿着墙脚、门前、屋后成行成排地安插在土面上。特别是光线幽暗的小巷里，被这密密麻麻的香火“布阵”以后，“火龙”滚地的壮观景像，足以称奇，人们不禁要问：这般为地藏王生日而举办的庆祝盛典，到底是怎么回事？

“传说，我们这块土地，是靠地藏王菩萨的两只肩膀担负着，才能稳定，人们才能平安地生活、劳动。但是，地藏王担负大地，也就像我们的农民挑扭一样，基本上是靠右肩着力的，压久了以后，就要暂时转到左肩上来，让右肩休息一会，再转回去。问题就发生在这换肩的一瞬间，使得大地会震动起来，如果转得猛一些，震荡得厉害些，大山也会摇动，发出轰鸣的响声，更厉害一些，房屋就会倒坍，出现灾害！”

所以，每逢七月三十日夜晚，家家户户点燃香火庆祝地藏王生日，目的就是希望地藏王的右肩多承受一些压力，多忍耐一下，不要随便换肩。如果确实需要换肩休息一下，也希望尽量放慢速度，转动得小一些，避免出现山摇地动，房屋倒坍的灾害。

原来，人们高高兴兴地拿着大把点燃好了的香火沿着墙脚根，虔诚地去插，是希望地藏王保佑我们平安无事。

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[ts（]地壳的层圈构造[ts）]

随着科学知识的普及，人们逐渐了解了所谓地藏王转肩，就是发生地震，这决不是因为人们用庆祝地藏王生日的办法所能幸免的。地震是有规律可循的，世界上发生地震的范围，也只是在一定的区域之内，甚至哪里有大地震、哪里只会发生小地震等等，都有科学道理可以追索，杞人不必忧天。

地震是地壳运动的一种表现方式，如果从严格的地壳运动的定义来说，全世界每天、每时、每刻都在动，只不过人类迟钝的感觉器官不容易觉察罢了。

€€地壳为什么会运动

一直到19世纪时，人们对地球内部的结构还不清楚，只认为地球的形成是由一团密集星云物质凝结而来，这块炽热的天体逐渐降温冷却，外表的部分先冷，并凝结起硬壳，即地壳。当再冷却时，地壳就发生收缩，正好像越冬储藏的苹果，其表面会出现皱纹。当皱纹发生时，会产生收缩力，使地壳产生运动。地壳表面的皱纹，比如山脉，不平坦的地貌等，它们就是地壳冷却收缩的结果，收缩力就是地壳运动。因为地球一直要冷下去，地壳运动也就不断地发生。但这一假说，未能得到地球内部结构的证实。

后来，地球物理学家从地震波得到启示，它在地球内部传导的速度是不均匀的，这表明地球内部的结构是不同的，有层圈存在。其具体的特点，就好像一只鸡蛋，具有三个主要的层圈构造：相当于鸡蛋中心的蛋黄部分，称为地核，其半径约为3470公里；相当于蛋白的那一部分，称为地幔，其半径约有2500公里；最外而相当于蛋壳部分，称为地壳。其平均厚度为35公里，我国的西藏高原是全球地壳最厚的地方，有65公里，而深海的洋底，地壳最薄，仅5-8公里。

地壳由坚硬的岩石组成，也就是岩石圈。地幔是岩石的熔融体，这一层含有许多放射性元素，能够释放出大量的热能，这些能量连同熔融体，为了调整其平衡，无时不向地壳冲击，地壳就会发生震动。特别是那些地壳比较薄弱的地区，例如深海沟，大断裂带上，震动就大些，也就成为地震的发源地。有时，地幔里的岩石熔融体也会沿着深海沟或大断裂的空隙突围而出，岩浆外溢，甚至造成火山喷发，即使不发生地震或火山，能量冲击不大，地壳也会发生运动，比如说振荡运动——会使地壳发生此起彼伏的升降运动，即垂直运动。另一方面，研究表明，地壳像许多木块一样拼接起来，各个块体像浮冰一样浮动在地幔之上，当地幔里的能量由位能转变为动能时，会使木块般的一部分地壳像浮冰似的漂移，甚至相互碰撞，这就是地壳的水平运动。不管是升降的垂直运动或是水平运动，我们总称之为地壳运动。地幔冲击地壳的活动，是地壳运动的主因，也就是内因。

影响地壳运动，还有一个外因。因为地球是宇宙空间的一个天体，和其他的九大行星、卫星及其他天体一样，有相互吸引的巨大力量，处于平衡状态。一旦某个天体发生爆炸，比如太阳的大耀斑、超巨星的爆炸，发出的能量足以使天体之间的引力失去平衡，地壳的表面也会出现振动，于是也会成为地壳运动的外来因素。由此可见，地壳运动是上述的内因和外因相互作用的共同结果。

在地壳运动中，地震与火山是人们最容易感受到的，因为这是短时期内的突发性事件。如果把一些非突发性的、人们一时难以觉察出来的地壳运动方式放到漫长的地质历史（往往以百万年为一个时间单位来计算）时期去考察，与人类短促的生命比较，自然就不容易感受到了。

换言之，地壳运动的方式，基本上分为两大类型，一类是不太剧烈的，地质学家称之为造陆运动，表现为海陆的大规模升降运动，或者说是垂直运动、振荡运动，出现大规模的海水向大陆侵进，即所谓海侵；或者原来浸淹大陆的海水向海洋撤退，使这块被淹的大陆重新暴露于海面之上，即所谓海退。另一类是剧烈的地壳运动，表现为岩层发生褶皱、断裂，甚至伴有地震，火山，岩浆的流溢与侵入，地物的位置出现水平方向的位移，称之为造山运动。不管那一类地壳运动，在漫长的地质历史过程中，对地球上的各种自然环境、自然现象的改变，都会产生举足轻重的影响。

€€古代学者早已注意到地壳运动

人们对地壳运动的认识，是从造陆运动开始的，特别是居住在海边的人，海平面的进退变化，很容易联想到地壳在运动。

公元前几百年间，地中海沿岸各国是比较发达的国家，住在那里的一些学者见到许多海生贝类的壳体埋藏在平原之下，甚至在山上的岩层里这一异常现象，提出了猜想：海水曾一度淹进到平原，甚至水位升高到山上。后来，海面下降，陆地相对上升，海生贝壳就遗留在陆上，甚至上了山，这就初步萌发了有关地壳的升降运动乃是造陆运动的基础思想。到了公元1世纪，古罗马时代的一位诗人，甚至将这种地质现象用诗的形式生动地描述了造陆运动的景像，这首诗的题目叫《转化》，其中写道：

“我看到从前是牢固的陆地，

现在变成汪洋。

我看到

从海底暴露出大陆——

远离海岸的地方散布着贝壳，

在那高山之巅发现古老的船锚。

洪流奔腾澎湃，

把往昔的平畴冲成山谷。

瞧吧！

巨浪正在把那高山移向海洋。”

这首诗的主题道出了。“沧海桑田”。的基本道理，真是一首文理并茂的科学诗。无独有偶，我国古代学者也有过同类的见解。例如晋代葛洪（公元284-363年）在其《神仙传》中作过这样的描述：有一次，仙女麻姑与另一仙人王方平相遇，她说：我已三次见到东海变为桑田。前次到蓬莱，海水比现在浅了一半，看来，东海又要变成陆地了。王方平笑着回答说，“圣人都说海中又要扬起尘土了。”这就是“沧海桑田”这句成语典故的由来。当然，这是神话故事，不足以作为科学见解的凭据，但是，正如马克思在《政治经济学批判导论》中所说的“任何神话都是用想像和借助想像以征服自然力，支配自然力，把自然力加以形像化。”葛洪借助神活故事想像来把“东海三为桑田”加以形像化，可算是一个例子。

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[ts（]沈括与同僚在讨论华北平原的成因[ts）]

如果回到现实科学意义上来，我国唐宋时期的一些学者也作过海陆变迁情况解释的尝试。例如唐代著名的书法家颜真卿（公元709-785年）在任江西抚州刺史时，于公元771年初夏，正当蝉声送暖，花气袭人的时候，与朋友们游览南城县麻姑山后写了一篇《抚州南城县麻姑山仙坛记》，文中提到：“南城县有麻姑山，顶有坛，相传麻姑于此得道。……东北有石崇观，高山中犹有螺蚌壳，或以为桑田所变。”他将高山上发现螺蚌壳（化石），联系列“沧海桑田”的变化，在古代地质科学尚未建立的时候，有如此见解，确是不容易的。

又一个例子，北宋时代的著名学者沈括（公元1031-1095年），在他的名著《梦溪笔谈》中提及，他在积极参加王安石变法革新时，于宋神宗熙宁七年（公元1074年）担任河北西路察访使兼判军器监，在当年秋天到河北一带巡视推行新法情况，沿着太行山向北的大道上前进，发现山崖间的石头里衔有螺蚌壳化石。他与同行者一起讨论为什么山崖的岩层里会含行如卵般的圆形石子？这如墙壁一般的山崖为何能延伸不绝？沈括认为太行山东麓曾是海滨边岸的所在，如卵般的石子是当年海滨遗留下来的沉积物，而石头里的螺蚌壳也正是过去滨海地带生活的贝类在死亡以后，留下的壳体遗骸。如今，海岸已东去很远，离太行山麓恐怕有千里之遥！如果用今天地质科学的道理去注释沈括的这段文字，难道不正是地壳运动的造陆作用的结果吗？沈括由此推想到华北平原的形成过程，他说，“所谓大陆，都是由泥砂堆积而成的。相传尧杀死鲧的羽山，原是在东海中（按地理位置，应该是黄海，不是东海——作者），而现在的羽山，已经到平原（在今江苏省东海县境内）上来了。”他还对同行者再进一步阐述：“黄河、漳河、滹沱河、涿水，桑乾河等都是挟带大量泥沙，水流混浊不堪。当这些泥沙冲到河口，岂非把海滨逐渐填塞起来，平原也就逐年扩大了。时间长久以后，海岸不就越来越向东推移了。现在河南、陕西、山西黄土高原上为什么有深切百米的河谷，就是因为黄土被河水带走的缘故。”如果把沈括的这些见解说得更合乎科学道理，应该说，在地壳上升过程（即造陆运动）的同时，黄土高原上发育深切河谷，黄土及其泥沙等冲积物就携带到下游淤积，终于形成举世闻名的华北大平原。但不管怎样，沈括所理解的地质变迁思想，仍然是十分珍贵的。像这类相似的见解，在国外，要比沈括晚600多年，因为这种比较系统的沧海桑田的解释，在欧洲的出现，一般都认为始于文艺复兴时代的意大利著名画家、科学家达·芬奇（公元1452-1519年）。

€€此起彼伏的造陆运动

完全从地质学角度研究造陆运动，始于吉尔伯特，他在1890年提出这样的概念。他认为缓慢的地壳垂直运动是造成大陆高原、大陆平原以及海洋盆地的最主要原因。或者说，是造成地球表面隆起与拗陷的最主要因素。在地球历史上，曾经发生过大规模的海退——海水从大陆退回到海洋，使原来是海底的地方形成陆地，或者发生过大规模的海侵——海平面上升，海水向原来是高出海面的大面积陆地发生侵进，海水淹设了大陆，使原先的陆地变成海洋。这也概括为我国古代的成语——沧海桑田的意思。

如果用吉尔伯特的概念，举一个地质历史时期曾经发生过的具体实例，不妨看我国华北及其邻近的朝鲜半岛、辽东半岛、陕西、内蒙甚至到达淮河以北的河南、皖北、苏北的广大地区，在距今四亿年前的中奥陶世以前，基本上是一个海底相当平坦，海水深度不大的海洋，与现在我国东部的大陆架相似。到中奥陶世时，当地发生造陆运动，沧海转变为桑田。一直到距今三亿五千万年前的早石炭世时，大陆发生沉降，桑田又沦为沧海。正是由于这一重大的变化，致使从石炭纪到二叠纪的近一亿年间，在这块广袤的大地上出现过滨海沼泽和陆上沼泽，生长了茂密的森林，成为后来丰富的煤炭，至今，这里已是我国著名的煤田所在地了。

如果从现代地貌特点看，以我国为例，黄土高原、青藏高原，云贵高原等都属于地壳上升的大面积隆起区；而黄河下游的华北平原、松辽平原、东海与黄海相邻的平原区，都属于下降的拗陷地区。

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[ts（]意大利那不勒斯塞拉比斯古庙的三根石柱经历了沧桑变迁[ts）]

从历史记载或长期仪器测量结果，也能识别地壳的升降运动。例如渤海北部，河北省昌黎县东边，2000多年以前，有一座屹立于海滨的碣石山，是观赏海上日出的胜地，秦始皇与汉武帝都曾登临游览。三国时，曹操在北征乌桓，胜利班师途中，也来到碣石山，游览之余，还写了著名的《观沧海》一诗：

东临碣石，以观沧海。

水何澹澹，山岛竦峙。

树木丛生，百革丰茂。

秋风萧瑟，洪波涌起！

日月之行，若出其中。

星汉灿烂，若出其里。

幸甚至哉，歌以咏志。

此后，陆地连续下沉，海水向大陆侵进，碣石山就变成海里的礁石，如今去看碣石山，已经被海水吞没，再也见不到当年的巍然雄姿了。

就地壳沉降看，世界上最著名的低地是荷兰。全国约有1/4的土地位于海平面以下，平均每年下沉2-3毫米，别看这小小的数字，如果加上时间的长久因素，下降的幅度就相当可观了，所以荷兰是靠堤坝过日子的，水利科学也特别受到重视，取得许多重要的成就。相反，北欧的瑞典，芬兰、挪威则是一个著名的上升区，例如位于芬兰与瑞典之间的波的尼亚湾的海水逐年变浅，1602年在那里修建的一个可停泊巨轮的码头，不到百年，已经无法使用而放弃了。

升降运动最有趣的例子，其如意大利那不勒斯塞拉比斯古庙的三根古石柱，它纪录了近四千年来地中海数次升降的变化。公元前开始建庙时，海水远离边岸。到13世纪，地壳沉降，海水漫淹，柱子被海水没去一半。18世纪时，地壳上升，柱子又露出海面，柱面6米以下，留下海生动物蛀蚀的痕迹。到1955年，柱子的2.5米又没入水中了。此后三十多年，肯定还有变化，只是未见报道。

由此可见，造陆运动实际上是一个运动的两个方面。升与降，高与低，往往相伴而生，即所谓此起彼伏的道理。同一事物表现为两个相对方向，既矛盾又统一，使自然界成为和谐的规律。

如果我们现在再来回顾一下仙女麻姑与仙人王方平相见时耶段对话的神话故事，再看一看沈括在太行山东麓野外观察的地质现象，并与同僚们进行讨论解释的意思，不仅对他们的科学见解肃然起敬，而且对他们的哲学思维也会赞叹不已。就好像他们给地质学家吉尔伯特倡导的造陆运动是一个重要的启迪，但毕竟他们在时间与空间的距离上相差太大，这种启迪不可能成为现实，由此，我们岂不夸耀我们先哲的智慧！

€€板块相撞产生造山运动

相对于造陆运动来说，认识造山运动却非易事，因为它很难像海陆变化之类容易被人们识别。因此，在浩瀚的古籍中也不易发现古代学者有关造山运动的见解。“可是另一方面，逶迤高耸的山岳是从那里来的？却一直为人们关心，萦绕着许多学者的脑际。直到”世纪中叶，有些地质学家在现今的巨大山系区域工作时，发现那里的岩层颇为奇特，褶皱，卷曲，好像面饼一样。这种好像任意的褶叠，不仅见于整座山岳的岩层有如此模样，而且延伸千百公里以上的山系也都是如此。在那里，还发现火山岩、岩浆岩穿插其中，与褶皱相伴的，推复逆掩断层也十分发育。从这些地质构造现象分析，似乎地壳有一种比垂直振荡运动更为剧烈的水平运动存在着，只有这种力量才能驱使水平的岩层卷曲起来。进一步才想象到只有卷曲的岩层相互挤压、叠复，才是山脉形成的基础，于是造山运动这一地质术语也就从此而诞生了。

为了验证这一设想，地质学家考察了当今世界各火山系，诸如喜马拉雅山、阿尔卑斯山，安第斯山、洛基山、阿帕拉契巫山等等，这里的地质特点也同样显示出强烈的褶皱，无一例外。

于是人们确信，水平运动是造成山脉的主要动力。但是，水平运动的原动力又从哪里来的？

关于这个问题的解释，不同学派有不同的说法，而且针锋相对，各不相让。例如早在700多年以前有些学者提出：地壳表面本来就分成稳定区与活动区两部分。稳定区的地壳运动表现为升降作用为主，而活动区的地壳运动则表现为以水平运动为主，而且这种水平运动是由于升降运动而诱发起来的，如现今的山脉，就是位于活动区内而发展而来的。

我国著名的地质学家李四光则认为：地球自转速度的变化是导致水平运动的由来。当地球自转时，赤道的离心力很大，南北两半球的力都向赤道运移，一旦自转速度发生变化，运移力量如遇到阻碍，就好像桌面上的台布在相对两力挤压时，出现褶皱一样，地壳表面也就山现山脉，并以东西方向延伸。但如果各地由于局部情况变化，山脉方向也就不一定东西向，出现其他的方向。

最近的解释又认为：地壳表面由若干大小不同的板块构成，它们浮动在地幔软流圈之上，随着地幔对流，板块随着漂移，如果两个或两个以上的板块在漂移过程中发生碰撞，就会在相撞的边界上出现山脉，随着板块不断紧靠，甚至复叠其中的一部分时，山脉也就不断升高。当然，山脉的形成并不是一朝一夕的事，其中有量变和质变的过程。比如拿当今世界上最高的喜马拉雅山脉来说吧！早在一亿年前，印度（大陆）板块开始脱离位于南半球的贡瓦纳大陆（相当于现在南半球各大陆联合在一起的古大陆），逐渐向北漂移，直到距今5000万年前的始新世时期，印度板块才与亚洲（大陆）板块相撞连接。在这六七千万年间的漂移，可说是量变。到始新世，两板块相接时，可说是质变。从此以后，印度板块斜插到亚洲板块之下，像木楔一样使亚洲板块垫高，并继续升高，至今尚未停息。

现在让我们来看一看来自喜马拉雅山地区的纪录报告：

白垩纪晚期，印度板块已经脱离贡瓦纳占陆，位于南纬40°～20°之间（据古地磁测定）。

古新世时，印度板块漂移到南纬30°（以德干高原古地磁测量及古植物化石资料确定）。

古新世末期，印度板块继续向北漂移，越过赤道，约位于北纬10°～20°（古地磁测定）。

始新世末期，由于再见不到海相地层，并出现在此以前形成的地层均发生褶皱，可知当时的印度板块已与亚洲板块相撞，喜马拉雅山脉的基础，于此时奠定。

渐新世至中新世时期，山脉形成以后处于上升阶段，由造山运动结束以后转变为造陆运动，剥蚀作用已经进行。并出现了在华北地区常见的三址马动物群，山此推测，当时的喜马拉雅地区海拔约为1000～2000米（目前发现三趾马动物群的地点海拔4000米以上），比现在要低3000米左右。

上新世晚期，继续升高，但尚未到达雪线高度。因为发现高山砾植物化石，此类化石生长于海拔2500米左右的山区，而目前化石产地的高度已达5200-5900米。

进入第四纪时期，很多山峰已到达雪线高度，山岳冰川已经形成，一片琼琳，洁白世界。海拔7000米以上的高峰已非常罕见。

现代测量证明，喜马拉雅山每年约有十几毫米的速度仍在继续升高。

以人类在世的短促寿命，无法直接观察到造山运动与造陆运动的全过程，但发生运动的形迹却往往留存在岩层里和古代生物形成的化石上，地质古生物学家的智慧就在于凭借这些大自然的信息，分析其来龙去脉，讲述出生动而有趣的山摇地动的故事来！