写在前面的话

距离东日本2011里氏9.0级大地震转眼已有一年光景。在这地动海啸的骤然灾变中，无数生命和家园不幸被残酷地摧折，然而，在大地的宏力之下，在猝不及防的殇痛之中，却也不罕见人性温暖所闪现的光辉。

回到纯粹自然科学观察者的角度，我们还有着另一层面上的疑惑。

地震、海啸、火山、泥石流…都来自人们曾经大加赞颂的自然；而巍巍山岳、幽幽溪谷、漫漫海滩、濯濯冰原…时刻能化身成夺人性命的恶魔。

天地不仁。是善耶？是恶耶？

日本列岛：诞生于海陷与巨震

频发的地震、无数的火山活动，每每谈及与中国隔海相望的这个狭长列岛，人们往往不会忘记注定与其宿命所伴生的——由大地带给它的无尽灾难。然而，在这恶魔般的灾害面前，一个基本的事实却不能就此被淹没——日本列岛之所以会存在于现今的地表，并孕育出生命的繁荣乃至文明的火种，溯其根源，却恰恰与足以令海洋崩陷的巨震分不开。换句话说，正是这些无尽的地震和火山活动，才在广袤的太平洋上孕育出了今日的日本列岛。

要了解这一些，我们还需把目光置入大地构造学中的事件链。板块构造学的先驱J.T.威尔逊教授所提出的大洋旋回论（参见《热点漫谈——接入“地球的内网”》http://songshuhui.net/archives/64018）完整地描述了一个大洋孕育消亡的一生。从地表出现热点开始，受其烘烤而开的裂谷，将大地缓缓推开。谷底的海盆一点点地扩张，最终以自己的巨量扩张将大陆推成两个隔洋相望的大洲，大海便由襁褓走向了自己的成熟。

成熟之果的收获，同时也意味着衰亡之种的播下。当大洋的扩张长度不足以克服拉张过长而造成的塌陷趋势时，大洋的边缘便会在重力的作用下产生深大的断裂，在这个过程中，一种极其重要的海洋岛屿体系便形成了——那正是“海沟-火山岛弧体系”。

【图1 大洋的威尔逊旋回。岛弧链的诞生发生在D过程也就是衰亡期。图片来源：geolab.jmu.edu】

海沟，是大洋板块整体断掉后俯冲插入地幔而形成的地貌。巨大的动能使得海沟在其前方形成宏观的地壳扭曲与褶皱。然而这仅仅只是开端。插入炙热地幔中的冰冷地壳，在巨大的摩擦力和加热下将会逐渐融化，然后在浮力作用下上升，一步步拱裂海沟前方的地壳表层，在地表和近地表处重新凝固，从而使得海沟前缘发生巨量的地壳增厚，当这厚度增加到洋底海拔能够逐渐露出海面的时侯，便是一个岛弧体系的诞生之时了。日本列岛便是典型的岛弧体系，随着西太平洋海沟链的形成而发祥隆起。

【图2 日本列岛是典型的大洋岛弧带。图片来源：blue.utb.edu】

在这个孕育列岛的过程中，我们能够轻易地找到那些今日的梦魇身影。无论是大洋板块在地表的整体断裂与下沉、还是在较深处它与地幔物质之间发生的剧烈摩擦、以及更深处这些富水洋壳受热融化后的膨胀与上浮……整个过程中的一切，伴随的都注定是巨量能量向地表的扩散。这种能量释放方式由于主要受应力和体积变化控制，因此往往表现为地体脆性断裂而辐射波动——也就是我们平常说的地震。

这条由海沟向前方震源深度依次加深的地震带被称为“贝尼奥夫带”。它的存在，代表着一切海沟地区注定将被从浅部到深部全方位分布的震源完整覆盖，而这，也是今天日本各种地震层出不穷的原因。

然而，对于一个岛弧的发育过程来说，上述三种不同的大规模能量释放方式都是至关重要的。没有俯冲带的下插移动，便没有构建岛弧的原材料的供给。且这些身为原材料的大洋地壳又要通过脱水相变加工成液态的岩浆再次上浮，才能在海沟的前方逆着重力场“滴蜡烛”，最终滴出厚厚的岛弧。而与岩浆向地表的运动相伴生的，则注定是剧烈而频繁的火山活动。这些火山作用，便是塑造岛弧这个过程的最直观反应。每一次岩浆的喷发，都是在向岛弧的总体积上添砖加瓦。

以洋中脊玄武岩（MORB）为主要成分的海洋地壳有一个重要的特征，便是缺乏以钾为代表的，塑造地表生态必要的元素。海沟下沉熔融并再凝固的过程，本质上是一个让元素富集的过程。在不断的下插熔融下，分散的钾素等会逐渐富集，并随着岩浆的携带而集中于地面。这些元素的富集，给予了生物圈在这片“新大陆”（其实只是岛弧而已）上繁衍兴盛的又一个前提条件。于是，当板块运动提供动能量，岩浆活动提供材质，而元素的富集提供养分的情况下，一个洋溢着生机的岛弧，便即将跃然于大地画卷了。

【图3 岛弧诞生图解。图片来源：geology.ohio-state.edu】

不计时间尺度的话，可以想象这样一个画面：在无尽浩瀚的冰冷大洋中，岛弧在洋裂的胎动中跃动着向地表露出自己的身姿。静谧得可怕的永夜，火山的光辉从此带来第一束光明与温暖。在这光芒的映衬下，岩浆之海流淌、流淌…舒展开自己那火烈的双翼，将生命的元素洒向新生的大地。这些元素带来了生命的保障，于是有绿色的嫩枝宣言着自己雏生。动物醒来了，人类播下了文明，而仿佛要与这一切遥相呼应一般，在极远的东方，一轮红日终于在永夜之末缓缓升起，与流向地平线的岩浆融为一体，普照着这汪洋中，新生的大地。

而这，便是对绵延于大洋之中的岛弧链的诞生最生动的写真了。

地震与断裂：人类生息福地的开拓之力

就算从岛弧环境中放眼至更加一般的环境，我们仍会发现，以地震为代表的断裂高发区，往往成为适合人类繁衍的沃土福地。排除以克拉通（稳定的地块）为背景的冲积平原这类天生优良的区域（如中国的中原），在多山的地区，人类繁衍的沃土福地往往却发育在有断层经过的地方，与大地的活动带匹配起高度的一致性。这显然不能用巧合来含混解释，可这到底又是为什么呢？我们还要从农耕文明发展的必要条件谈起。

拥有一个赖以农耕的肥沃地带，曾经是人类群落赖以发展和维持的必要条件。而在山区，这样的条件往往源自一条稳定的水系。从空间扩张上说，水系的冲刷与侧积能在起伏的山区开辟出平坦而相对广袤的地势；从提供资源上看，水系一方面自然可以提供充足的水资源，另一方面水系的泛滥也是使土壤不断肥沃的不二条件。那么问题就来了，在多山区域，水系的发育与分布受什么控制呢？

我们知道，生活中有一句俗语叫“水往低处流”。换句话说，在山区，低地势的山谷、冲沟、是水系汇集的必经之途。而我们再介绍一句地质上的俗语叫做“逢沟必断”。这四个字的意思就是，山间发育的断层，往往可以形成纵横交错的沟壑。地表不可能平白无故地出现沟谷，总要有什么力量去塑造它。而这些大地断裂的形成自然伴随着能量的释放——也就是地震了。

从某种程度上看，确实是这些地震，为汇集山间水系起了决定性作用。在先存的断层把水流汇集到它这里来的基础之上，水系才方可对沟谷进行深切、侧蚀等后期加工。而这些山间水系长期发育所带来的肥沃的冲积滩，则是在山区的人类定居繁衍的不二优良之所。另外，地壳断裂之处，一般也是地下的流体体系运移扩散的通道。这些地下的流体往往携带着较之正常地壳来说尤为集中的元素浓度。其中不乏有益于促进生物圈繁盛的元素系列。在这层意义上，地震与断裂，甚至为生物的繁荣开辟了一个溢流养分的“井泉”。而人类繁衍之地的建立，也就自然而然地“偏向虎山行”了。

【图 4 山间的水系的底蚀和侧蚀作用，很可能便沿着在先存的断层体系。图片出处：昵图网】

自然，便是自然。人类只是地球系统中的一个子系统，系统的固有机制与杂扰，对这个子系统发展都起着或促进或抑制的作用。

对于自然，人们可以做的其实很简单——把强加于自然的太多人格化的象征抛之脑后，用最客观的态度来还原自然的真面目。这虽然不免让科学有点“冷血”，但却是科学对文明承担的终极责任——正因深信着人性的高贵，科学者才可以放心地为人类揭露自然的真相；正因笃信着文明永远是科学背后的依靠，科学者才能把一切爱与痛还原成赤裸裸的理性。只有彻底抹杀原罪般的偏见，才能发掘出一切的真相，并将其交予身后的价值与伦理，去做出一个公正的取舍与判断。

如果文明是永夜中前行者手中的火把，科学就是这火焰投向远方、照亮未知的光芒。