隨著回聲測(cè)探儀的應(yīng)用，人們發(fā)現(xiàn)，海洋底部同陸地表面一樣，崇山峻嶺、深溝峽谷此起彼伏，高原盆地平原丘陵交錯(cuò)出現(xiàn)。在大洋的某些地方，地形起伏甚至比陸地表面還要大。例如，已知的大洋海溝最大深度達(dá)11000米左右；矗立在5000-6000米洋盆上的夏威夷群島，僅露出海面部分就達(dá)4170米，相對(duì)高差近萬米，比陸地上的最高峰珠穆朗瑪峰還要高。以后，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，世界大洋底部竟然還有一條巨大的山系，對(duì)它以及對(duì)洋底的全面研究，使得國(guó)際地學(xué)界關(guān)于海陸演化的看法，發(fā)生了根本的改變。

海底“巨龍”

大洋底部這條巨大的山系，好像屋脊一樣，一般綿延于大洋中部，人們稱之為大洋中脊，又稱中央海嶺。它的發(fā)現(xiàn)，最早可追溯到18世紀(jì)70年代。當(dāng)時(shí)英國(guó)調(diào)查船“挑戰(zhàn)者”號(hào)在橫渡大西洋進(jìn)行海洋調(diào)查時(shí)，首次覺察到大西洋底的中部要比兩側(cè)高。隨后，人們?cè)诜笤O(shè)連接歐美兩洲之間的海底電纜時(shí)，1925至1927年間德國(guó)“流星”號(hào)調(diào)查船在對(duì)大西洋進(jìn)行較詳細(xì)的調(diào)查后，都證實(shí)了這一點(diǎn)，而且還發(fā)現(xiàn)大西洋底中部高地是一條綿長(zhǎng)的海嶺。1929年以后，人們?cè)谔窖?、印度洋以及北冰洋的洋底也發(fā)現(xiàn)了這樣的海嶺。1959年，美國(guó)地質(zhì)學(xué)家對(duì)世界大洋的所有調(diào)查資料進(jìn)行研究后，驚訝地發(fā)現(xiàn)，世界大洋的這些海嶺，原來是一條連貫全球的巨大海嶺系統(tǒng)。它從大西洋北端的冰島起，縱貫大西洋，南面繞過非洲以南與印度洋的中央海嶺相接。延伸到印度洋中部后分成兩支，東北支伸入亞丁灣、紅海，與東非大陸裂谷相接，東南支則繞過澳大利亞之南，與太平洋的中央海嶺相連。由此向東北，跨過赤道，伸進(jìn)加利福尼亞灣，潛沒于北美洲大陸的西岸之下。此外，大西洋中央海嶺從冰島向北進(jìn)入北冰洋，并在西伯利亞北部的勒拿河河口附近消失于亞洲大陸北部之下。世界大洋的中央海嶺，猶如盤踞在洋底的一條“巨龍”，它蜿蜒長(zhǎng)達(dá)64000多公里(也有人認(rèn)為可達(dá)80000公里)，成為我們這個(gè)行星上最長(zhǎng)的山嶺。

洋底地殼的大裂縫

大洋中央海嶺系統(tǒng)的脊頂水深平均約2500米，一般要比周圍洋盆底部高出2000至3000米，有少數(shù)火山成因的山峰可露出海面成為島嶼。海嶺脊部?jī)蓚?cè)的深度逐漸下降，有的可下降到海平面以下5000至6000米。海嶺峰脊的寬度一般為1000至2000公里，寬的可達(dá)3000至4000公里，窄的也有數(shù)百公里。峰脊波狀起伏，地形十分復(fù)雜，高聳的“脊”和低陷的“谷”相間排列，越近海嶺的脊部，脊和谷起伏越大，地形異常崎嶇，向兩側(cè)地形逐趨平緩。最引人注目的是，在中央海嶺的峰脊上，有一條平行于峰脊延伸的深陷斷裂谷。裂谷兩側(cè)為裂谷山脊，山脊到谷底深約1000至2000米，崖壁極其陡峭。裂谷寬可達(dá)數(shù)十公里，窄者也有數(shù)公里的。這一斷裂谷，除了東太平洋的中央海嶺缺失以外，幾乎所有的大洋中央海嶺上都有分布。大洋中央海嶺峰脊上的中央斷裂谷，是一條起源很深的斷裂構(gòu)造，乃是地殼的大裂縫，有人又把它稱為“全球性裂谷系”。

大洋中央海嶺的許多地方，被一系列與海嶺峰脊軸線相垂直或斜交的大斷裂攔腰切斷。這種大斷裂一側(cè)是狹長(zhǎng)的“脊”，另一側(cè)則是幽深的“谷”，脊至谷的崖壁也十分陡峭。斷裂帶處還往往形成很深的海淵，如赤道附近大西洋羅曼奇斷裂帶上的羅曼奇海淵，印度洋中央海嶺上的維瑪海淵等，深度都在5000至6000米以上。這種橫向的斷裂帶，往往把海嶺中脊水平錯(cuò)開許多公里，有些大型的斷裂帶，可使海嶺中脊水平錯(cuò)開的幅度大到上千公里之遙。例如，上面說到的羅曼奇斷裂帶，將大西洋中央海嶺攔腰切斷，其東西錯(cuò)距長(zhǎng)達(dá)1000公里。斷裂帶以北稱北大西洋海嶺，以南稱南大西洋海嶺。

大洋中央海嶺以大西洋中央海嶺發(fā)育最好，也最為典型。它不偏不倚，正好位于大西洋底的中部，是名副其實(shí)的大洋中脊。它北從冰島開始，呈“S”形順著大洋中部向南伸延到布維島，全長(zhǎng)17000公里，寬度一般在1500至2000公里，占據(jù)大西洋底面積的三分之一。大西洋中央海嶺的平均高度在海平面以下約1800米，比其相鄰的洋底約高出1000至3000米。其峰脊的斷裂谷頂部寬為24至48公里，深約1800米，谷底寬僅1000至2000米。裂谷兩壁非常陡峭，有的地方如同刀劈斧砍一樣，為世上所罕見。

印度洋的中央海嶺呈“人”字形，是由一系列互相平行的山脊與深谷組成。峰脊頂部的最高處與其相鄰的海底高差可達(dá)4000米左右。

太平洋的中央海嶺是中央海嶺系統(tǒng)中與眾不同的一支海嶺。它位置并不在大洋中央，而是偏居大洋東部；在峰脊上并沒有斷裂谷；寬度較大，可達(dá)2000至4000公里，兩側(cè)坡度比較平緩，是一條寬闊的洋底隆起帶。所以，人們把太平洋的中央海嶺又稱為東太平洋海隆。

對(duì)地球科學(xué)的沖擊

縱貫世界大洋洋底的大洋中脊和裂谷體系的發(fā)現(xiàn)，標(biāo)志著地球科學(xué)理論上一場(chǎng)重大革新的來臨。

大洋中脊的總面積超過陸地面積的一半，它是世界上最大的山系。陸地上的大山嶺通常都是由沉積巖層組成的，但大洋中脊卻是由火成巖組成的。最近20年來的深海鉆探，曾經(jīng)打入洋底下1000多米深處，發(fā)現(xiàn)那里也是由拉斑玄武巖、輝長(zhǎng)石和蛇紋石這些火成巖層組成的。地球物理探測(cè)也表明，大洋中脊一帶存在著顯著的重力異?，F(xiàn)象。一般認(rèn)為，這里是地殼隆起地帶，物質(zhì)盈余，重力值應(yīng)該大。但實(shí)際上，這里重力值并不高，說明大洋中脊下面物質(zhì)的密度比較小，重量比較輕。由于地球內(nèi)部的溫度高于地球表面的溫度，因此地球內(nèi)部的熱量經(jīng)常不斷地流向地表。按照常理，地球內(nèi)部熱量從海底流出與從陸地上流出都應(yīng)該差不多，但實(shí)際上大洋中脊處的熱流值卻比陸地上的大好幾倍。這些都說明，大洋中脊下面是一種熾熱而又較輕的物質(zhì)。

大洋中脊裂谷系是地震帶，火山活動(dòng)也很頻繁。例如，人們發(fā)現(xiàn)大西洋北部的冰島，正好位于大西洋中脊部位，在冰島中部偏東也有一條南北走向的裂谷，那是大西洋中脊裂谷的延續(xù)部分。1783年6月11日，熔巖曾從22處一齊涌出，它們分布在一條裂縫上，好像串珠似的長(zhǎng)達(dá)16公里。冰島附近的海底，常有火山噴發(fā)，在海面形成噴泉，異常壯觀。1963年11月14日，漁民們?cè)诒鶏u南邊海面上發(fā)現(xiàn)從海底升起一個(gè)小島。以后，熔巖噴出量估計(jì)每小時(shí)18萬噸，小島每晝夜“長(zhǎng)大”4公頃，到1965年，小島面積已達(dá)2.5平方公里。1967年才停止噴發(fā)。這個(gè)海底火山噴發(fā)形成的島嶼已長(zhǎng)達(dá)1700米，高出洋面210米。

過去，不少人認(rèn)為大陸和海洋的位置是固定不變的。以后，地殼以垂直運(yùn)動(dòng)為主的觀點(diǎn)極其盛行。那時(shí)候，任何地殼大規(guī)模水平運(yùn)動(dòng)的設(shè)想，都是不可思議的。1912年，德國(guó)科學(xué)家魏格納曾經(jīng)提出兩億年以前，地球上有一塊完整的“超級(jí)大陸”，后來發(fā)生解體、分裂，并像浮冰一樣彼此分離形成為今天的大陸和海洋。這個(gè)富有創(chuàng)新的設(shè)想，卻被大多數(shù)人認(rèn)為是異端邪說而受到批判。自從發(fā)現(xiàn)了大洋中脊及裂谷系后，在1960至1962年間，有人提出了海底擴(kuò)張說。

這個(gè)學(xué)說認(rèn)為，大洋中脊頂部是熾熱的地幔物質(zhì)的涌出口，上涌的熔巖冷凝后形成新的洋底，推動(dòng)并促使老的洋底逐漸向兩側(cè)擴(kuò)張。這種擴(kuò)張有兩種方式，一種是擴(kuò)張著的洋底把鄰接的大陸同時(shí)向兩側(cè)推開，于是新生的大洋不斷張開，兩側(cè)大陸逐漸漂開。大西洋和印度洋便是這種類型，在那里大洋中脊上的裂谷系，既是新洋殼的生長(zhǎng)地，也是大陸漂移的發(fā)源地。還有一種是新洋底擴(kuò)展到海溝處，便向下俯沖，洋底就像一部巨大的傳送帶。太平洋就是這樣的大洋。因此，洋底地殼都相當(dāng)年輕，在地質(zhì)歷史上，每2、3億年洋底就能更新一次。

1968年，在海底擴(kuò)張的基礎(chǔ)上人們又提出了板塊構(gòu)造說。他們認(rèn)為，大洋中脊是板塊擴(kuò)張中心，在那里兩個(gè)板塊相互分離。如果板塊擴(kuò)張速度較快，涌升上來的熔巖流來不及堆積，便會(huì)形成坡度較緩的海隆，例如東太平洋海??；如果板塊擴(kuò)張速度較慢，涌升的熔巖流有足夠的時(shí)間堆積，則可形成陡峭的海嶺，例如大西洋、印度洋的中央海嶺。

由于篇幅所限，我們這里不可能敘述大陸漂移、海底擴(kuò)張和板塊構(gòu)造學(xué)說的詳細(xì)內(nèi)容?？傊L(zhǎng)期以來，海陸固定論、地殼垂直運(yùn)動(dòng)論等在地球科學(xué)上占統(tǒng)治地位。正是由于大洋中脊、其脊部上的裂谷系的發(fā)現(xiàn)，才使人們確實(shí)認(rèn)識(shí)到地球表面有著大規(guī)模的水平運(yùn)動(dòng)，從而在更廣泛的基礎(chǔ)上，闡明了地球活動(dòng)和演化的許多重大問題。