== 字幕制作：雨过晴==
山脉是地球上最壮观 美丽的特点之一
仔细想想看 它们其实很不寻常
山脉只会出现在少数地方
地质学家多年来探索山区
试图解释山脉的起源
但是直到最近
才终于开始了解
地球上的壮丽山脉
是如何形成的
“天界”
古希腊人遇到难解的问题
会到德尔菲寻求解答
有一件事他们深感困惑
他们有否请示神谕不得而知
但是他们非常纳闷
山上为什么会有贝壳
海洋生物是怎么跑到山顶的？
今天的地质学家 有着更根本的问题
这些山脉是怎么来的？
地质学家应格蓝 为这个问题搏门已久
过去20年来
对于山的形成 他发展出激进的新论调
这个理论主张 山脉并不古老稳定
而是非常活跃的结构
而希腊的地质是世界上 数一数二的活跃地带
这是希腊过去30年的 地震活动
你可以看到
中间这6百公里的广大区域 地震频繁
这也是我们的兴趣所在
这个地震模式 是山区形成的重要线索
而地震代表的意义 在35年前开始明朗化
在60年代初期
苏联跟西方国家同意 部分限制核子测试
空中跟水中测试都遭到禁止
苏联拒绝检视小组进入境内
因此无法预防地底核子测试
请看影片当中的画面 美国进行地底试验
造成1万2千吨土壤 隆起的情形
像这种大量地底引爆 等于是人造地震
因此美国空军决定
透过建立全球地震仪网路 来监视苏联
地震仪是监控地震的标准方式
这套网路能侦察到核爆
同时也让科学家拥有 第一手全球地震图
当然这几百年来我们都知道
地震会发生在某些特定区域
人们的房子就这样被震垮
从这个世纪开始 我们就以仪器监控地震
但是一直要到建立 全球联击的地震仪网路之后
才能够互相交流
并且精确的追踪地震
我们一下子 就得到了地震的全貌
就在这边
你看这条细细的震央线 在大西洋一路往下
绕到印度洋 最后进入太平洋
这个特殊地震模式的发现 非常令人振奋
因为这证实了板块构造理论
地震明显划分出 庞大板块的界线
这些板块构成了地表
并且不断的在全球移动
但是并不是所有地震区域
都画分得这么清楚
地球上有些地带
板块的界限并没有那么简单
这种情况在大陆地区尤其明显
你看这里，这是板块的边缘
行经喜马拉雅山脉 一直到地中海
这个板块边缘 有很多地震标线
但是区域很宽
这里则另外还有震区
他们发现到
高山地区似乎都有 这么宽广的地震带
但是地震跟高山 又有什么关连？
世界上最多山峰的地区
是喜马拉雅的小国尼泊尔
尼泊尔被夹在南方的印度平原
跟北方高耸的西藏高原之间
地质学家从60年代起
就在寻找喜马拉雅山的地震
跟高山之间的关连
欧沃克这几年来 有了重大发现
但他不是在高山上进行研究
相反的，他的研究 大多在山麓丘陵进行
地点是在从喜马拉雅 流往印度平原的河川流域
他正徒步走过 古老河床的卵石
这些高山河流已经干涸
你可以看到 这里的河水已经干涸
这是因为现在的河川
都在右边的下方
所以我们的课题是
要去了解它的前因后果
他仔细查看河床，发现了木碳
也就是古木
这里有一块木碳 我们可以帮它测定年代
比如说这个台地经过定年 有4千年
你可以看到 今天的河床在20公尺的下方
这些木碳显示
在几千年前 河水就不再流经这条千年古河
大多数的人都会认为
这是河川往下切穿岩石的缘故
但是欧沃克认为另有原因
我们的发现是
这里的整个地区都往上隆起
把旧河床往上带
而山谷的位置还是不变
再往上游
他测定到三条更古老的河床
位置都比现在的河流高
最上面的那条河被树遮住
所以这里的岩石 每年平均隆起一公分
但其实这不是一种连续的过程
岩石是因为大规模地震而隆起
像是1934年的地震
地震发生的时候
这里的岩石突然隆起了两公尺
欧沃克的测量显示
这里的地势一年上升一公分
这是所测量到的最快速度
但是在尼泊尔
每天至少记录到15次小地震
每次地震代表地平面的改变
地震学家其实是在见证 山脉的成形
地震基本上是 深处的岩石出了某种问题
岩石出问题时
会沿着突然滑动的断层断裂
每次的断层滑动 就会导致地震
地震仪显示的 不只是岩石滑动的地点
还能显示岩石移动的程度
这些移动累积了几百万年以后
就会形成山脉
欧沃克在这里的研究
发现喜马拉雅山脉 依然还很活跃
还在成长
这是惊人的结论
相较于地质时期
广大的山区 竟然能在短时间内形成
如果山脉是地震的结果
那么又是什么力量 造成了地震？
史派塞跟霍克 在尼泊尔西部的山区进行研究
霍克研究过 阿尔卑斯跟安第斯等高山
史派塞具有特殊双重身分
他是植物学兼地质学家
他们长途跋涉
到喜马拉雅山高处寻找证据
了解形成山的根本力量
这看来大有可为
对，颜色很深
这表示氧气稀薄 应该保存得不错
这里有结核
里面有典型的鹦鹉螺化石吗？
没有，只有页岩
这里满多的
我们现在位于 海拔3600公尺
我所站的位置 脚底下是黑页岩
如果你细看的话，里面有结核
这里就有一个很大的结核
如果我们幸运的话
把结核敲开
有些结核里头会有化石
这边就有一个漂亮的卷壳
其实这是鹦鹉螺化石
我们由此可知 这是海洋的沉积岩
从鹦鹉螺化石的构造细节
我们可以知道沉积岩的年代
大概是1亿5千万年
我们要这个，多少钱？
两百…
两百吗？
两百
整个喜马拉雅山脉
都可以看到类似的鹦鹉螺化石
他们大概就是这样 在河里找到的
鹦鹉螺化石是古老海洋的遗迹
从岩石里找到…
而构成这里多数山脉的岩石
似乎是源自这个海洋的海床
我们是在紫色这块吧？
对，是在这里
而且这里属于侏罗纪早期
看来像是石灰岩床
很一致的倾斜过去 对
而且岩床似乎愈往上愈厚
那边的情况也差不多
差不多，就是这样
所以我认为 我们看到的是很大的重皱
我来测量倾斜度
很明显的，往下倾斜30度
岩床的扭曲很严重
这些古老的石灰岩床
一定是受到强力的挤压跟重叠
海洋有机生物遗体 把它们从海床向上推
成为喜马拉雅的一部份
只要一想到上面是海滩 就觉得很神奇
这是垂直的吧？ 对
那么这些岩石是怎么来的？
60年代时期的地质学家 还不知道答案
这是什么…
后来大陆漂流说出炉
人们知道全球陆块会移动
印度曾经是 冈瓦纳大陆的一部份
这个大陆接近南极
大概在8亿5千万年前
印度分离出来
并且很快的往北方的亚洲前进
它撞上亚洲以后
将前面的旧海床往上推挤
形成喜马拉雅山
这就是地质学家在寻找的力量
这场大陆碰撞就是地震的原因
它形成了世界上最高的山脉
所以山脉成因的第一部份谜底
是板块构造理论
大陆互相碰撞 把山脉向上推挤
但是碰撞之后的事件
持续困扰着科学家
席尔跟温柏想要算出
喜马拉雅山 达到目前海拔高度的精确时间
所以他们得了解山脉形成当时
地壳深处的活动
他们所寻找的证据
就藏在高耸壮观的圣母峰 附近的岩石中
我所站的位置 是世界上最高的山峰群
在我面前这里的是 努斯洛斯山脉
努斯是我左边的山脉
洛斯则是右边的最高峰
这个山脉海拔8千多公尺
绵延六、七公里
在远处的蘑菇形云端
下面是世界上最高的山峰
海拔8800公尺的圣母峰
再过去更远的地方
还有一个八千公尺的高峰 马卡鲁
然后再往南边过去
还有宏伟的阿玛达南峰
他们要到那些高峰下的冰河
才能开始研究工作
他们在这里找到的岩石
显示了印度跟亚洲 相撞之后的结果
找到一个了…
有没有石榴石？
等一下
有，这块花岗岩上 有白云母、石榴石
但是这些岩石 并不是来自海床
他们找到花岗岩
这些花岗岩曾经熔化过
它们显示了 喜马拉雅深处重要的一面
在碰撞之后
印度继续往北移动深入亚洲
岩石受到挤压而增厚变形
这个增厚过程 不只把岩石往上推
同时也把岩石往下推
而在深处的岩石
因为温度升高 还有压力增加而终于熔化
里头的温度高到足以熔化岩石
形成我们在高山上面 所看到的花岗岩
山脉形成时产生广大山麓
它们就像冰山
多数的岩石被往下推挤 而不是往上
岩石在被往下推挤到地球内部
形成这片山麓，然后熔化
而在山脉持续形成时
这些熔岩隆起 冷却固化为花岗岩
但这一切发生在什么时候？
我们最想做的是
测定这个岩石 固化形成花岗岩的年代
我们拿了微量的放射矿物质
利用它来测定这个岩石的年代
结果我们发现
这里大多数的花岗岩 大概是在2千万年前固化
神奇的是
整个喜马拉雅山脉 都是两千万年
所以我想这可能是 喜马拉雅山形成的高峰期
席尔的研究证实
印度在大约5千5百万年前
跟亚洲互撞以后 持续往北前进
每年移动五公分
而一直到了大约两千万年前
这片山脉的形成 才到达高峰期
山脉因为大陆互撞 而形成的景象似乎完整了
但惊人的是
喜马拉雅山 只是一个更大山脉的一小部份
70年代中期 多数地质学家同意
板块构造理论 可以解释喜马拉雅山的形成
但是在喜马拉雅山形成的同时
北边广大的西藏高原 也在形成当中
部份地质学家开始质疑
板块构造理论 是否足以解释一切
这个理论解释了 山脉形成的时间跟原因
但却难以顾及 这些山脉应有的范围跟高度
而应格蓝决心找出 这些问题的答案
我们来看看研究范围的大小
多数人锁定喜马拉雅
它在这片西藏高原以南
但是我们必须了解 这些山脉不过2百公里宽
山脉再往北延伸 就是广大的西藏高原
西藏高原在喜马拉雅北方 绵延将近两千公里
而且地势很高
平均高度跟喜马拉雅相近 为五公里以上
而且一样活跃
到处都有地震
这个问题很简单
板块构造理论说的是
坚硬的巨大板块在地表的运动
应格蓝发现 两个坚硬板块相互碰撞
无法产生西藏的大小跟形状
我们知道板块构造理论
没有办法解释这个情形
所以我们想说
何不完全放弃 板块很坚硬的想法
把大陆视为某种液体
这听起来好像不太合理
因为我们习惯了
地球表面跟高山很坚硬的想法
但是我们必须了解 在地表下面
就在地表下面不远的地方
我们发现了液态的岩石
所以我们的想法是 换个角度来看待移动的大陆
它们的移动是因为 地表被底下的液态物所牵动
如果岩石的作用有如液体
印度推挤亚洲的时候
是怎么形成 广大的西藏高原的？
如果亚洲真的是液体
那么将会产生两种作用力
首先印度往北移动
推挤到亚洲
让亚洲地壳缩短增厚
形成山脉
但是同时呢
重力也对这些液体产生作用
让它变得稀薄
因为自身的重量而散开
我们可以模拟它的过程
如果我们把这团糖浆
滴到这边这个台子上
可以看到它因自身重量而散开
我们假设这个汤匙是印度
把它往液体推进
你可以看到 我们在印度前方形成了高原
我们停止运动
这些液体开始散开
当然了 糖浆并不是研究山脉的好方法
想要精确解决这个问题
应该要列出方程式来解答
我们用利用电脑来找出答案
在80年代初期
应格蓝跟同僚
利用基础液体流动法则
跟西藏形成的问题博门
他们能制造出 代表亚洲广大区域的液体吗？
他们解方程式解了五年
才得出类似西藏的图形
我们最后对这个简单的变形图
还蛮满意的
这是我们的实验结果之一
你可以看到我们做的高原
大小跟形状大致正确
高度也差不多，都是五公里
这是简单的平衡结果
印度把山推挤向上
而重力同时使它流动开来
看来山脉的液体理论 可以解释西藏的形状
这个理论还做了独到的预测
当推挤山脉向上的力量停止
山就会流动开来
应格蓝确实找到 山脉下沉流开之处
就是希腊
这是两千年前
圣保罗对科林斯人 布道的教堂废墟
它并不是因为海平面上升 而沉浸在水里
这里的土地在下沉
其实整个希腊正渐渐沉入海中
从岩石就可以清楚看到 下沉的情形
这里异常的平滑
这里是断层的一部份
往下面绵延十到十五公里
你可以试着想像
大概一百万年前
这里有另一块像这样的岩石 抵住断层
只要一发生地震
这里的岩石就会下滑
差不多一公尺到一公尺半
这就是我们所说的正断层
正断层会跟山形成反作用
地下这边正慢慢坍开
往下延伸
应格蓝跟同僚
最近开始计算 希腊移动的速度有多快
他们必须爬上每座山 进行测量
18点9
F
使用全球定位卫星GPS
可以测量 希腊几百个断层的运动
现在接收器显示
它正在记录跟九个卫星的距离
如果我们想让测量的更精确
可以将记号上的天线 放上24个小时
不断的测量跟卫星的距离
一天下来 我们可能可以量个几千次
举个例让大家了解 这个测量的精确度
我们现在距离雅典一百公里
准确度可以到五厘米
11点5
111点5公分
H
111点5
部份调查点 在1890年代就建立了
当时对希腊的研究很精确
我们非常幸运能有这些资料
我们现在可以回溯 每个调查点移动的情形
在北边这里
你可以看到移动得不是很多
到了中间这里呢
大概是移动了两公尺
而在西南部
过去一百年来 移动了四、五公尺
这跟印度前进亚洲的速度相同
看来希腊朝一个方向流动：
往西南方前进
注意看这里移动了两公尺
这里则有四、五公尺
所以土地在延伸
全部往同一个方向移动 有一个原因
这是此处海床最深的部份
记得我们的糖浆吧
这里就是了
它从上往下流到最低处
并且面积不断的延伸
这里是科林斯湾
也是希腊的延伸处之一
消逝在远方的陡坡
是坍落延伸中的正断层
希腊的土地在下沉
这个想法很惊人
但是几百万年以后
这个美丽的国家
会消失在海中
液体理论虽然成功
应格蓝发现其中有一个问题
这个问题在地质学家检视 亚洲的太空图时首度出现
这是从太空梭上面拍的图
你可以看到 喜马拉雅位于高原南方
高原本身则是往北延伸 非常平坦
整张图表的规模 一直到这里的弯曲地表
而它一路延伸 进入喜马拉雅北边
这里正好有一个大切口
这个切口是正断层
北边还有好几个切口
这些湖是在正断层中形成
这里，这里跟这里
事实上到处都有
一开始我们并不觉得 这个状况有多重要
所以老实说 我们并没有加以理会
这些断层并不符合 山脉形成的液体理论
因为正断层出现在 山脉下沉之处
例如希腊
他们没有料到西藏也会如此
他们认为西藏还在上升
那么西藏一定是有怪异之处
科学家终于获准参访西藏之后
这个问题越来越明显
莫纳同样被 西藏的正断层所迷惑
但连他都被自己的发现所惊讶
我们所在的位置是山谷
这片山谷延伸到这里的山脉
你会发现山脉虽然被山谷切割
延伸的山脊高度都相同
就是这一片绵延过去的山脉
过去曾经有一段时间
这些山脊跟这个山谷的高度 是一样的
但是后来山谷相对下降
这并不特别
目前在西藏地区 有几百个正断层
这个断层很活跃
很可能发生地震
随时都可能发生地震
面对这么明显的证据
地质学家无法再忽视这些断层
这里有一个矛盾
虽然印度仍继续朝亚洲前进 把山脉往上推挤
西藏似乎像希腊一样在下沉
这时另一个线索浮现
表示西藏的确有异常
印度次大陆 每年的夏天是雨季
气候学家现在知道
夏季季风是受到 西藏高度的直接影响
夏天的时候
高原的热气上升 温暖了上部的气层
引来印度洋的湿润气团
当气团行经 印度跟喜马拉雅的时候
水气凝结成雨
引起年度豪雨
但是气候学家发现 过去雨量没有那么充沛
雨季是一千万年前才开始的
这其中的含意很惊人
气候学家认为
西藏一定是在那个时候 突然升高
令人兴奋的是 或许高度的突然上升
能够解释困惑应格蓝等人已久 的西藏正断层
如果西藏在一千万年前 突然隆起
或许会因为过高而支撑不住
连印度持续的推挤也没有帮助
于是它开始下沉，形成正断层
地质学家开始测量 这些正断层的年代
发现这些断层确实为一千万年
那么到底发生什么事 造成西藏突然隆起？
应格蓝近来有一个奇妙的想法
他认为西藏的基部一定有蹊跷
西藏形成的时候
就跟所有的山脉一样
高原底下有更大更厚的 地壳基部形成
一直往地幔下推
这一百年来我们知道 山脉有点像冰山
所以我们可以画出西藏高原图
就像这个样子
这里是印度平原
这是高耸的西藏高原
有五公里高
在这底下是冰山的基部
一个很厚的地壳层
大概有三、四十公里厚
所以山脉只是冰山厚壳的尖端
我们当初忽略的是
当大陆增厚 而地壳也增厚的时候呢
底下的冷地幔层也增厚了
我们认为当初发生的状况是 这个地层掉落
你可以想像 就像锚掉落到底部一样
所以上面的大陆 就更往上面隆起
他的惊人结论是
西藏底下广大的基部
产生跟锚一样的作用
把西藏往下带
一千万年前 西藏失去基部的时候
突然隆起
后来隆起过度
高到印度的推力支持不住
之后开始再度下沉延展开来
这是很不寻常的见解
许多地质学家抱持怀疑
毕竟人们无从得知
西藏的高度 经历了什么样的改变
然后植物学家史派塞 发现或许他能找到解答
岩石不会随高度而改变 但是植物会
这是春季雨林
我之所以来到这里
是因为我对在这种天候下 形成的叶子有兴趣
这里热而且潮湿
这里的植物叶子非常大
叶尖有一个设计 在下雨的时候可以排水
另一个显示气候温暖的特点
就是叶子的边缘
这里…没有齿缘
非常的平顺
这是为了要适应温暖潮湿环境
而产生的演化
但是这里的环境因高度而改变
往喜马拉雅高处去
很容易看到植物的变化
两千公尺的气候垂直变化
就像从北非一路到了英国
我在观察叶子的大小，形状
还有其他特色
例如这些细齿还有尖端
这是生长在寒冷环境的叶子 典型的特色
我们发现 植物对于生长环境的气候
反应非常强烈
同样的规则也适用于叶化石
史派塞收集]]了 亚洲不同地区的化石
在近海平面的尼泊尔低地中
他发现了 1千1百万年前的叶化石
非常宽平
他在喜马拉雅跟西藏高处 也收集]]到叶化石
这些是西藏高原的叶化石
我们收集]]类似这样的叶子 到达一个程度
就能够算出平均年温
事实上这些叶子来自西藏
它们的年代是1千1百万年
至于温度，我们从叶子知道
平均年温是摄氏十度 或是华氏五十度
在尼泊尔低地收集]]到的叶子
也能比照办理
我们收集]]的叶子 算出较高的气温
接近海平面的温度
我们算出海平面跟这里的气温
然后就可计算温差 再从温差计算出高度
西藏的这个地区
在1100万年前 大概是海拔2点5公里
现在的海拔呢是4点5公里
那里已经没有 这一类的树木跟叶子
这表示呢这1100万年以来
西藏上升了两公里
看起来液体理论的想法 似乎很正确
当时发生的事应该是
在1100万年前
西藏上升至2点5到3公里
接着底部掉落 让西藏瞬间隆起
西藏瞬间隆起两公里 如此惊人的高度
这个想法令人称奇
同样引人入胜的是
这也是现在西藏往下坍的原因
但这并不是西藏独有的情况
这是全世界 山脉形成的一部份过程
美国西部有贝辛跟朗吉地区
这个广大区域有山脉以及深谷
其中一个谷尤其有名
这是声名狼籍的加州死谷
为它取这个名字的 是这里的垦荒者
想要利用这里 作为淘金捷径的49人队
这里距离西藏非常遥远
但科学家或许能从这个山谷
还有周围山脉看见西藏的未来
死谷是西半球的最低处
低于海平面86公尺
但是死谷并非一直低于海平面
它曾经高出海平面许多
就跟西藏一样 这个地区丧失部份山麓
整个谷底往下沉
不只死谷如此
整个贝辛还有朗吉地区 都是这样
这里整个地区同时向旁边伸展
并且向下沉没
而且进展非常快速
沃夫最近算出速度到底有多快
这里有的看起来像榆树是吧？
对，这里有榆树
对，还有橡木
这是内华达山区的红杉
你算出年代了？
对，这个地区分好几期
这个大概是1600万年
所以在1600万年前
你认为当时 这里的海拔有多高？
我们大概的推算是
1500公尺
也就是说1600万年前
这里比现在高出1500公尺
整个山脉下降了1点5公里
这是惊人的现象
因此很有可能 经过几千万年以后
部份的西藏 这世界上数一数二的高地
可能会跟死谷一样 成为最低处之一
科学家这30年来
完全改变 他们对山脉形成的观点
他们不再视山脉 为古老稳定的地质
而是地球上年轻活跃的地带
科学家现在了解 山脉是大陆互撞的结果
但是更新近学习到的 惊人的观点是
山脉可以退去以及流动
从地质学的观点来看
山脉的形成跟坍落一样迅速
喜马拉雅跟西藏只是新生儿
相较于地球悠久 而不断变更的历史
我们也开始明瞭 山脉形成之后
对整个世界 有着不可预料而深远的影响
山脉的隆起跟下降
会对地球气候产生重大冲击
至于地球的变化跟气候变化
到底有什么关连
我们会在下集]]节目中讨论