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地壳和上地幔的弹性——一种新观点

在《国际构造地质词典》（丹尼斯，1983）中，关于“前陆（foreland）”一词，Hills（1940）定义为“地槽沉积物变形时，向着它运动的稳定的地块”；Horberg（1949）描述的前陆是“在一系列逆掩片（thrust sheets）前面的地区”；Stille（1936）从形变的强度出发，说前陆是“不再受阿尔卑斯褶皱作用的大地构造单元，至多不过发生日尔曼型的变形”；Eardley（1951）的定义，也是板块学说问世前被普遍接受的前陆概念，是“在阿尔卑斯，大量复杂的地槽沉积物，加上侵入岩，被向北推动了许多英里，运动所向的北面的稳定陆地，就叫前陆”。后一概念，即国内地学界在中国中西部经常所称的“山前”（孙肇才，2003）。正因为如此，Allen等（1986）认为“可将前陆盆地直接和容易地定义为位于山链前沿和相邻克拉通之间的沉积盆地”。因此，前陆或前陆盆地，总是指碰撞造山带毗邻的稳定克拉通部分。而将前陆盆地脱离纯描述性，并与大陆边缘和板块学说结合在一起，进行模式分类的第一位作者则是Dickinson（1974）。

20世纪70年代，从板块构造理论重新认识沉积盆地的成因，曾导致盆地研究的一次革命。人们对前陆盆地的认识（Dickinson，1974；Alllen等，1986）正是在板块碰撞理论的指导下形成和发展起来的。“前陆盆地（foreland basin）”是碰撞构造体系的一个重要单元，它是一种形成于线形挤压造山带前缘与相邻稳定克拉通之间的狭长槽谷式（elongate trough）沉积盆地，主要是对造山带内由推覆体负载而引起的曲折沉降的一种响应（Dickinson，1974；Jordan，1981、1995），通常叠置在业已变薄的大陆边缘之上。Dickinson（1974）在Karig等人提出的边缘海形成机制或沟、弧、盆模式的基础上，首次将前陆盆地划分为两大类型（图6-1）：① 周缘前陆盆地（peripheral foreland basin），位于陆—陆碰撞（A式俯冲；Bally和Snelson，1980）造山带的前陆褶皱-冲断带之上，在洋壳消减后，大陆边缘随之发生俯冲，在（俯冲的）被动大陆边缘之上发育周缘前陆盆地，其板块构造位置靠近蛇绿岩带而远离岩浆弧带，这也就是人们通常所说的前陆盆地的概念，例如印恒盆地（Indo-Gangetic basin）和北Alpine磨拉石盆地；② 弧后（背）前陆盆地（retroarc foreland basin），位于一挤压岩浆弧之后，与大洋岩石圈的俯冲（B式俯冲；Bally和Snelson，1980）有关，如晚中生代—新生代落基山（Rocky Mountain）沉积盆地（Allen，1986；Dickinson，1974）。

图6-1 前陆盆地的早期划分方案。

周缘前陆盆地的挠曲沉降机制可能有两种：一种是叠瓦冲断带的构造加载使俯冲板块向下挠曲；另一种是板块碰撞引发的驱动力。而弧后前陆盆地的挠曲沉降机制主要与弧后褶皱冲断带的构造负载和沿岩浆弧展布的岩石圈热软化有关。弧后前陆盆地的发育与陆-弧碰撞（即克拉通与岩浆叠接）有关（周新源，2002）。

DeCelles和Giles（1996）根据对几个典型造山带的研究，提出了前陆盆地体系（foreland basin system）的概念，将前陆盆地划分为楔顶（wedge top）、前渊（foredeep）、前隆（forebulge）和隆后（back-bulge）4个次级构造沉积带（图6-2）。现将各构造沉积带的特征简述如次：

楔顶沉积带 亦称褶冲带。紧邻碰撞造山带，地貌上常是高山与平原的过渡地区或称山麓带。该带位于前缘逆冲断裂的后侧、前陆褶冲带之上，内部由背驮盆地（Ori，1984）或逆冲楔顶盆地、“卫星”盆地、补给峡谷盆地（Vincent，1995）、局部违序逆冲活动伴生盆地早期水系继承盆地构成。内部构造上以发育叠瓦式或背驮式的冲断层，以及因滑脱而导致的上下不协调的构造带或薄皮构造而著称。楔顶沉积系向造山带变薄，具体可分为两种组合：① 近源陆相粗粒沉积系，由洪积扇和冲积扇组成；② 水下沉积系，由碎屑流和细粒陆架沉积组成。大量发育递进角度不整合和各类生长构造是楔顶沉积系的标志性特征，指示沉积发生在同造沉积、侵蚀转换面附近。它与前陆区的前渊或深凹陷构成一种后者对前者的陆内俯冲，或称“A”型俯冲（A-subduction）。楔顶沉积朝内陆逐渐变窄，其特征是沉积物粒度极粗，具多个构造不整合面和渐进变形的特点。由于该区的沉积实体在推覆和滑脱作用下，都有或多或少（准原地）的外来或异地（allochtonous）性质，因此有人（孙肇才，2003）主张采用Weeks（1952）“活动翼”一词而将其称为“前陆盆地活动翼”。McCrossan等（1973）曾将其称为“变形克拉通边缘（简称C.M.D.）。”

前渊沉积带 这是前陆盆地沉积实体保存最全，也是沉积和沉降（指卷入前陆盆地系统最新的地层）最大的地区。该带介于褶冲带前缘断裂端线与前隆近源侧翼之间，宽约100～300km，长度随碰撞带的扩展而增大。沉积物向克拉通方向变薄，向造山带（冲断带前缘）方向迅速增厚，与楔顶沉积带的远端相连，内部较少发育不整合面。陆源碎屑基本上源于造山带。同沉积构造大量发育的地区构成了前渊带与楔顶带的天然分界线。由于造山带和楔顶带（折冲带或活动翼）的掩冲活动，或地壳叠加楔对该带的水平挤压影响已显著减弱，作为一个不对称的大（或复式）向斜，它经常是一个形变微弱的地带。如有褶皱存在，其上下构造的协调程度已有改善。McCrossan（1973）曾将该带称为“克拉通边缘（简称C.M.）。”

前隆沉积带 指前渊与隆后沉积带之间广阔的潜在挠曲抬升区。它是连接前渊进一步向克拉通方向延伸的前陆盆地最稳定的部分，为前陆克拉通上的弯曲隆起，宽度受岩石圈结构、弯曲刚性强度和地幔与盆地沉积物密度差所控制。古前隆（沉积）带的识别相当困难，一般主要依据前隆碳酸盐岩台地沉积和低角度不整合两方面的证据来识别。前隆碳酸盐岩台地由多个不连续、后退式碳酸盐岩台地组成。它们的沉积构架、生长序列主要受挠曲沉降和全球海平面控制，可以灵敏地记录区域沉降史。低角度不整合标定了前隆带及其迁移所经过的地区，具有3个基本特征：①上覆地层向克拉通方向渐次上超；②前隆带内侧地层的缺失量向克拉通方向增大；③下伏地层受到区域性、低角度（远小于1°）、最大数百米的切削。McCrossan（1973）曾将其称为“克拉通中央（简称C.C.）。”

隆后沉积带 该带位于前隆带与克拉通之间，是聚集在前隆沉积带朝着克拉通潜在挠曲下降一侧浅而宽广地带的沉积块体。沉积物主要源于前隆带或克拉通地区。该带地层厚度明显比前渊带薄，等厚线为带状同心闭合型，表明隆后带的沉降受前隆带克拉通侧弯曲沉降控制。

4个沉积带的边界因受活动逆冲断裂活动系统控制而处于变动状态。同沉积变形、同构造不整合高发带常构成楔顶带与前渊带的分界线。低角度不整合发育区则指示前隆带的位置，其内侧起点标定了初试阶段前渊带与前隆带的分界线。在前渊带与前隆带之间为一斜坡——前陆斜坡带。

前陆盆地系统的纵向范围大概与冲断-褶皱带的长度相等，不包括溢出至残留洋盆或大陆裂谷（碰撞造山）内的沉积物。

图6-2 前陆盆地系统构造-沉积要素图。

对许多地质学家来说，前陆盆地的经典实例是瑞士阿尔卑斯山麓的磨拉石（Molasse）盆地，该盆地向东延入巴伐利亚（Bavaria）和奥利地（Austria），向西南则延入法国萨福（Savoy）（Allen等，1986）。Lihou和Allen（1996）以北Alpine前陆盆地为例，论述了原被动大陆边缘裂谷对早期（周缘）前陆盆地演化阶段盆地形态、格局和沉积特征的重要影响。

Lucchi（1986）根据前陆盆地冲断带对沉积沉积体系的卷入程度，曾将其分为简单型（a）、复杂型（b）、多个小前渊的组合型（c）、背驮型（d）及完全破坏型（e）5类（图6-3）。

前陆盆地是在大陆碰撞带的前陆地区发育起来的，是一种典型的挤压型盆地。大陆碰撞带是大洋盆地或者边缘盆地闭合的结果。当一个俯冲板块上的大陆与一个上覆板块上的大陆边缘弧或岛弧相碰撞时会产生强烈的造山作用（Reading，1986）。随着大陆碰撞作用的继续，残余海湾盆地消失。在前陆地区，由于褶皱冲断带的负载作用，下部岩石圈均衡沉降，并发生流变，从而在其前缘形成前陆盆地。因此，在前陆褶皱带与前陆盆地之间存在内在的成因联系；且在前陆盆地演化过程中，褶皱冲断作用起主导作用，它控制了盆地的沉积充填（刘少峰，1993）。

图6-3 前渊盆地剖面结构类型。

前陆盆地与克拉通等其他类型盆地的一个显著区别在于其独特的构造地貌。与克拉通盆地相比，前陆盆地构造活动比较强烈，褶皱冲断构造发育，构造变形比较复杂（赵靖舟，2003）。

在空间形态上，前陆盆地表现为一个楔形沉积体。如果将一个变形的前陆盆地体系予以平衡恢复，由于前陆盆地（特别是磨拉石前陆盆地）的物源区，主要属于一种内流体系的紧邻造山带的物源区，在导致沉降中心和沉积中心不一致或沉积体系自前渊向斜坡方向超覆尖灭的同时，前陆盆地沉积在空间上几乎均有一个在厚度上从窄相带到宽相带的楔状体形态。如果我们把沉降中心理解为一个盆地陆源碎屑沉积最厚最粗的地带，把沉积中心理解为一个盆地水体最深因而也是陆源碎屑沉积最细的地带，那么，几乎在所有前陆盆地，两者的位置都是不一致的。

由于前陆盆地通常都有较厚的地壳和没有火山活动，因而热流值或地温梯度，要比裂谷盆地热流值低。就是说，前陆盆地通常是个冷盆。另一方面，由于前陆盆地特别是中国中西部的前陆盆地有一个为造山带环绕的内流水系的沉积背景，加上造山带在碰撞效应下显著的上升和扩大，导致物源区供应充足，因而往往形成高的沉降速率（孙肇才，2003）。

从被动陆缘到前陆盆地的转变是通过两个板块之间的碰撞、拼合作用来完成的，在这一转化的过程中，被动边缘的形态对前陆盆地的形成演化及整个沉积格局的展布均有很大的影响（牟传龙，1990）。

前陆盆地最特征的沉积物，通常呈碎屑楔形体，它们是一些河流相和三角洲相地层，向克拉通展布，碎屑物来自包含大陆边缘的缝合带（Graham等，1975）。然而，如果前陆盆地（“边缘盆地”；Dickinson，1974）很深，那么在这些碎屑物沉积之前产生的浊积岩，就沉积在沉陷的大陆上或过渡地壳上，而不是在大洋地壳上。碎屑楔形体中古水流流向，主要横截造山带走向；相反，浊积岩中的古水流流向，则与造山带走向成纵向关系。边缘盆地的碎屑楔形体，以及任何碎屑楔形体，均沿缝合带向高地的另一侧提供碎屑物，因此，这些堆积往往可称为磨拉石砂砾层（Dickinson，1974）。而前陆盆地的浊积岩，以及附着于缝合带内的大洋盆地或弧前盆地的浊积岩，则在很多情况下称为复理石。

前陆盆地初期的沉积物：① 前渊带，通常主要为细粒的，常常是浊流沉积，堆积在大陆架以下的深水范围内，巴基斯坦亚喜马拉雅的Murrees组、北阿尔卑斯前陆盆地的Taveyannaz和Val d’Illiez砂岩、亚平宁北部的Marnoso砂质岩，以及比利牛斯南部的Hecho群（Labaume 等，1985）等是著名的例子，另外还有一些鲜为人知的资料，如中国台湾上新世—更新世前陆盆地的早期沉积物、魁北克古生代（塔康期）前陆盆地及南美白垩纪—古近纪的麦哲伦盆地留下的沉积物，基本上全为深水沉积；② 前隆带，则主要为碳酸盐岩缓坡（通常为局限台地相）沉积（RP），以古前隆的形成为标志。前陆盆地的后期沉积则以浅水相或陆相沉积为主，具有典型“磨拉石相”的特征（图6-4，图6-5）。小喜马拉雅的Siwalik组（Graham等，1975）和欧洲阿尔卑斯周边的淡水磨拉石是极好的例子。这就是说，典型的前陆盆地（如北阿尔卑斯前陆盆地）充填序列是由早期深水相的复理石沉积序列与晚期的磨拉石沉积序列所构成。在造山早期，处于海洋/海底（submarine）环境。在真正的沉积产生之前，负载引起地壳的挠曲形变，因此前陆盆地以深水环境为特征。造山后期，暴露地表的造山带达到稳定状态，剥蚀作用达到最高峰。由于沉积的负载作用，引起前陆盆地侧向（cross-sectionally）生长，浅滩相（shoals）随沉积逐渐取代水体而穿时。最终前陆盆地为磨拉石沉积所充填。如中国台湾西部前陆盆地的早期深水阶段与台湾造山带生长相伴随，但其地形相对较低，而且沉积供应速率也相对较低。当造山带生长到“稳定”规模，快速侵蚀由上升隆起所补偿时，晚期浅水阶段就出现了。在这个时期内，碎屑充填了盆地，多余的碎屑又由河流及浅海作用从前陆盆地带走，从而形成稳定的盆地形态。根据Schwab的研究，前陆盆地沉积的岩石学特征表现为：早期的充填沉积富石英贫长石、主要源自克拉通；而晚期沉积则富含源自造山带的岩屑；只有少量沉积源自抬升的俯冲带杂岩或岩浆弧。

图6-4 前陆盆地的构造层序地层结构。

缝合带的演化，给复理石和磨拉石的构造关系构成了一个引起注意的、然而不是惟一的解释（Graham等，1975）。一般说来，任何一个完整的缝合带，都代表一个残留大洋盆地的顺序闭合（sequential closure）的最后结果（Dickinson，1972）。只有当碰撞中大陆边缘的形状是反映互相碰撞情形的，而且引起地壳碰撞的相对板块运动的矢量又正符合要求时，沿板块整个长度的地壳碰撞才可能是同步的。一般情况下，广泛的缝合带在发展上必然是跨时代的，因为板块运动中的连续调整作用和边界线，能使地壳断块累进的缝合作用继续进行。在已缝合的与尚待缝合的地段之间的构造过渡点（tectonic transition point），将随时间而沿发育中的缝合带移动。在过渡点的后面，造山带高地、碎屑楔形体和充填的前陆盆地是很特征的。在过渡点的前面，发育有残留的大洋底和早期的前陆盆地。造山带高地的水系通常是纵向的，许多由于碰撞造山作用产生的沉积物，不会呈碎屑楔形体状作横向散布，但可沿构造走向纵向散布于残留大洋盆地和不断加深的前陆盆地中。这样，反映碰撞造山带侵蚀作用的大量沉积物，以后在构造过渡点沿生长中的缝合带移动时，就并入同一造山中。据此，可将具纵向古水流的浊积岩的同造山期复理石，和多数具横向古水流的碎屑楔形体的造山期后磨拉石，看作是由于地壳碰撞而形成缝合带的自然结果（Dickinson，1974）。

图6-5 北阿尔卑斯前陆盆地“饥饿”时期的古地理-古构造恢复图。

一般认为，前陆盆地早期没有填满的阶段，可能是初始拉张岩石圈外加负载的自然结果。对正常的没有拉伸的地壳来说，碎屑楔的出现和倾泻与地壳开始缩短相伴随，而对于逐渐变薄的地壳来讲，快速碎屑沉积的到来受造山旋回一再的拖延，直到造山带暴露在海平面之上。这强调了在充分了解前陆盆地发育对造山运动的响应之前，需要对岩石圈漫长的历史进行调查（Allen，1986）。

在周缘前陆盆地的演化过程中，从复理石向磨拉石的转变一直是一个引人关注的问题。Sinclair（1997）认为：大陆碰撞的开始和周缘前陆盆地的开始分别由前陆板块继承性被动边缘的变形与弯曲引起。在板块逐渐敛聚期间，周缘前陆盆地发生从欠补偿复理石阶段发育向补偿或过补偿磨拉石阶段的转变。通常，这一复理石向磨拉石的转变被解释成冲断楔形体和前陆盆地越过继承性被动边缘枢纽线的迁移。研究表明，在北阿尔卑斯前陆盆地发育期间，继承性的古深水区和俯冲的欧洲被动大陆边缘岩石圈强度的变化在复理石向磨拉石的转变中都不起作用。复理石向磨拉石沉积转变时期，由阿尔卑斯提供的沉积物至少增加30%。在复理石向磨拉石转变的同时（中渐新世），造山带内部经历了加速的剥蚀作用、高压变质岩的隆升、下部岩石圈的熔融和主要反冲断作用的开始，所有这些可通过板块断开模型联系起来。模型进一步的结果是均衡面抬升并遭受剥蚀。板块断开可能是响应导致北阿尔卑斯前陆盆地复理石向磨拉石转变的沉积物的增加（图6-6）。以砾岩层的发育为标志的磨拉石建造是洋盆闭合后由于板块拼贴-碰撞挤压造山作用而形成的，它是洋盆完全闭合的最直观的沉积学标志，在前陆盆地演化研究中有着十分重要的地位。

沉积序列的演变是盆地构造演化的物质反映。前陆盆地具有自己独特的沉积演化过程。Sinclair（1997）曾提出一个关于前陆盆地的沉积演化过程模式图解（图6-7），将其划分为4个演化阶段：①被动陆缘初始加载阶段；②饥饿沉积充填阶段；③饥饿充填向克拉通稳态充填；④从饥饿向饱和充填的转换。

前陆盆地的一个常见特征是它的沉积中心和边缘尖灭线的迁移。在挤压力未释放的情况下，由于逆冲带是一个不断朝前陆方向推进（即穿时递进）的体系，因而在几乎全部的前陆盆地中，都有一种叫做“前渊迁移”（foredeep migration）现象。Lucchi（1986）描述了亚平宁北部沉积中心及边缘尖灭线移动的开始—停止的形式。亚平宁前陆盆地在渐新世—中新世“复理石”期以每年5～10 mm的速度升到亚平宁边缘上，而在以后的上新世—更新世的“磨拉石”期，沉积中心和尖灭边缘的迁移不稳定而且速度也降低了。

图6-6 阿尔卑斯板块断开模型。

图6-7 前陆盆地的沉积演化模式图解。

前陆盆地的构造演化 用最简单的话来说，前陆盆地发育于活动的逆冲带前缘，在那里，主要的沉积物搬运方向指向演化的盆地。因为冲断带负载本来就是变动的，所以前陆盆地本身也包括在变形之中。至于盆地受切割或完全滑脱到什么程度，取决于一些变化的因素，包括：逆冲前锋传递速率、盆地以下易滑动层位的有效性以及会聚的角度。如果聚集沉积物的盆地位于活动的冲断系统的前方，就可以把它叫做狭义的前渊。当盆地以下已发生变形，以致使它停留在活动的推覆体之上时，人们就把它叫做推覆体顶部盆地或背驮式盆地。沉积作用的这些不同的构造背景在欧洲和阿尔卑斯山链是非常明显的（Allen，1986）。瑞士磨拉石盆地的沉积主要发生在逆冲前锋地带。尽管人们相信推进的阿尔卑斯推覆体部分为侵蚀碎屑所埋藏，沉积中心看来始终接近于并位于推覆体前缘线的前方（Homewood等，1986）。

Dickinson（1974）的前陆盆地分类给前陆的分类和成因注入了不容分辩的地球动力学基础，但由于“板块登陆”所带来的诸多困扰，该分类没有解决板块内或大陆内部前陆盆地的认识和划分问题（孙肇才，2003）。

陈发景（1989）曾从地壳的厚薄、断裂网格（即断裂）的性质、岩浆活动、地温场、动力学演化阶段及沉积层等5个方面，阐述过中国西部前陆盆地与中国东部拉张盆地的区别。

孙肇才（1993）则在前陆的结构、构造-沉积组合及形成前陆盆地的运动学和地球动力学上，补充和强调以下4点：

1）从全球地质着眼，前陆盆地的发生，都奠基在一个特定时期克拉通或陆壳（厚壳）向活动带或洋壳（薄壳）的过渡带上，即处于通常所说的一个特定时期的被动大陆边缘上。这种特定的位置，可用“面朝活动带及背依稳定区”来形容（孙肇才，1984）。该种大地构造背景，可以举出中国四川盆地的扬子西北缘及塔里木盆地的北缘（库车）上的前陆盆地。国外的典型实例，可以中东扎格罗斯山前的波斯湾盆地（特提斯的被动大陆边缘）与北美西部的西加拿大（阿尔伯达）盆地为例。

2）上述这种特定的大地构造背景（tectonic setting），决定了这类盆地在形成之后，在其内部空间上都有性质不同的3种结构：①位于碰撞造山带一侧，以发育冲断褶皱或薄皮构造为特征的活动翼（thrust belt）；②紧邻活动翼或位于掩冲带下盘的深盆地或深坳陷（trough）；③连接坳陷进一步向克拉通方向延伸的稳定前陆斜坡（stable foreland slope）及隆起。

3）由于前陆盆地的发生，代表一种掩冲带边缘由于岩石圈冲掩加厚，在重力负载下导致前陆岩石圈发生挠曲（flexure）的产物，加上活动翼上的逆冲片或地壳叠加楔，是一种与碰撞山链演化有关的迁移活动体系，因而在几乎所有的前陆盆地中，都有典型的所谓前渊迁移（foredeep migration）现象。这种移动式的前渊往往具有以下共性：①具有较大的沉积速率，因而造成较大的面体比（V/S）。它的沉积速率在四川及鄂尔多斯（T3）和塔里木盆地北缘（N1-2）最高可达150 m/Ma、180 m/Ma、400 m/Ma及300 m/Ma；②前陆盆地的底部或每期前渊的底部，代表一次褶皱和冲断活动，与下伏地层间有清楚的不整合；③伴随前渊随时间的迁移和形变，在迫使新的前渊向克拉通方向迁移的同时，使早期前渊的前部得以埋藏，此外，在注意此带不同时期非协调褶皱（disharmonious）的同时，应注意由“两线（岸线、尖灭线）一面（不整合）”形成的岩性和地层圈闭；④在前陆盆地的前渊与活动翼之间都是一种A型俯冲（A-subduction）关系。

图6-8 中国中西部构造演化图。

Graham等（1993）认为：中国中西部前陆盆地的发生，以及接踵而来的多期发展，显然受控于古亚洲洋的关闭，以及特提斯的多期开合碰撞事件。根据不整合及沉降曲线，可将中国中西部的前陆盆地分成5个世代（图6-8）。

李曰俊等（2000）通过对大别山、喜马拉雅和乌拉尔造山带的研究发现，在大陆造山带长期、复杂的演化过程中，其前陆带往往与整个造山带一起沿造山带的极向发生迁移，从而形成新的前陆盆地。大陆造山带的一个值得注意的现象是：由陆-陆碰撞阶段直接在俯冲板块被动大陆边缘基础上形成的原前陆盆地（proto-foreland basin）和大规模陆内逆冲-推覆阶段在俯冲板块内部形成的远前陆盆地（outer foreland basin）所构成的双前陆盆地（dual foreland basin）的存在。它们是大陆碰撞造山带前陆褶皱冲断带构造迁移的结果，是同一大陆碰撞造山带在不同构造演化阶段形成的。原前陆盆地和远前陆盆地是两种不同成因类型的周缘前陆盆地。“双前陆盆地”理论的提出，为我们寻找和研究前陆盆地提供了新的指导思想。此外，刘少峰等（1996）在研究秦岭造山带时也曾提出陆—陆碰撞的“双前陆盆地系统”概念，但与李曰俊（2000）的“双前陆盆地”概念之间存在差异。

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F.Wenzel　K.Fuchs　U.Enderle　M.Tittgemeyer。

（Geophysical Institute,Karlsuhe University,Hertzstr.16,76187 Karlsruhe,Germany）

摘要　地壳和上地幔的地震特征可能是指地震速度的大尺度平均值或弹性参数的波动。这里所指的“大”是相对于用来探测地球的波长而言的。对于下地壳，通常是将反射和折射地震结合起来研究的。对于壳幔过渡带，波动反映在临界和后临界广角莫霍折射的尾波性质上。对于最上部的地幔，远程（远震）Pn和Sn波包含关键性的信息。

关键词　下地壳　上地幔　地震学。

1　引言

地震学家有两种方法来描述由下地壳、壳幔过渡带（莫霍面）和最上部地幔组成的岩石圈的特性。它们是其弹性速度及其波动（fluctuations）。

在第一种情况下，用速度—深度函数来描述地球。下地壳典型的P波速度在6.4～7.2km/s之间，莫霍面上速度跳跃到8.0km/s和8.3km/s之间，在上地幔速度呈小梯度的升高。这种速度—深度函数在一定的地区中可以有侧向变化，对不同的构造体制可有量的改变。这些速度模型来自折射地震资料。由受控震源产生的弹性波在地表沿地震测线接收，测线从震源向外延伸到150km至几百公里。穿过地壳和上地幔沿不同途径传播的波在地震剖面上表现为地震相。这些相的走时可转换成速度—深度结构。

从相关的相的走时转换获得一个模型，其中，界面间的速度是许多波长的平均值。事实上，相的物理概念依赖于那种仅对在波长尺度上速度没有强烈变化的大块介质适用的射线理论。各个块（或层）可被明显的界面所分开[2]。

介质的波动表现为波的散射，并引起透射波中的反向散射或尾波效应[1]。散射分析广泛地应用于地壳地震和远震事件的阵列记录，但除了用于近垂直反射数据外，很少用于受控震源数据。本文在对下地壳性质的探讨后，将用对广角莫霍反射（PMP）和远程Pn/Sn波的尾波性质的研究来说明波动的尺度是如何分辨和确定的。

2　下地壳的特征

沿反射地震剖面，从岩石圈反向散射的近垂直反射提供了大陆岩石圈的重要信息。这些数据对地壳的速度方面没有提供多少信息，但可以获得地震剖面（叠加的剖面或是迁移的剖面），从中提供出速度或密度波动的图像。如果地球是像多数折射地震实验所采用的模型那样均匀的话，那么反射地震学就不能用于岩石圈的研究。然而，地壳确实具有内部的变化，可由反射地震学探测出来。在上地壳中，这些反射性可以与地面地质的特征相关联，代表着深部的沉积层、侵入体、逆冲断层和正断层等。断层一般在中地壳变为铲状的，且从不切穿下地壳。下地壳以许多近水平或缓倾的反射面为特征，它们似乎在下地壳中是随机分布的。它们突然在某个深度消失，这通常与广角折射数据所反映的莫霍面相一致。这种广泛的观测得出了层状下地壳的概念。对于这种反射型式的物理原因，起初有多种解释。最普遍接受的意见是，层状下地壳是在岩石呈塑性流变的热动力条件下强烈伸展的结果。这种流动影响到不同阻抗的物质，并由于变形的局部化而产生了矿物的各向异性定向。这种效应造成了观测到的近水平的反射型式。图1表示了黑森林中部的一个反射剖面[13]。它的反射面集中在下地壳内，上地幔呈透明的，上地壳中只有少量可分辨的反射面。

速度的深度分布和反射型式提供了不同的信息。前者反映了深处地球的化学分异状态和变质条件。如果将根据折射数据建立的模型按构造背景分组，那么就可发现，在老地盾、裂谷区、由造山运动而增厚的地壳以及火山弧等等地区之间具有不同的特征[19]。

图1　德国西南部黑森林区的地震反射剖面。

可见下地壳的地震成层性。地壳的反射性在双程走时约5.5s处突然增强，在莫霍面处（9s处）消失。高的反射幅度要求在下地壳中存在大的速度差（±5%或更大）。下地壳地震分层性见于世界各地，不同构造背景具不同的幅度、侧向连续性和倾角。

下地壳的反射性通常被归因于伸展作用或岩浆侵入。伸展可能是岩石圈因晚或后造山的塌陷，或岩石圈的主动或被动裂谷作用的结果。在这两种情况中，下地壳的温度都能高到足以引起塑性流动而导致不同组分的物质和矿物呈水平排列。影响下地壳的动力学过程造成一种特别的尺度（垂直和水平的），这可在反射地震实验中观测到。它们一般产生频率在10到50Hz间的和近垂向的波的传播。

下地壳反射性和广角观测在两方面相关。下地壳中的速度（或阻抗）波动也可在高分辨的折射资料中看出。它们是跟着来自康拉德面的中地壳反射波之后出现的尾波波序。这可从图2中所示的数据及其模拟中观测到[25]。它证明阻抗波动是引起反射的原因，并可确定波动的大小。

图2　黑森林折射断面记录剖面

图面显示垂直分量。折算速度6.0km/s，上壳相（Pg）和地幔反射波（PMP）。数据以最大幅度为比例。左图示在下地壳中产生PiP尾波的强烈波动的一维模型。

第二个惊人的特征是，反射型式的底部通常与折射数据所确定的莫霍面相一致。这已由许多重合的反射/折射测线所显示[20]。如果进行了反射的深度转换和折射数据的时间转换之后，两组数据就可比了。普遍接受的解释是，下地壳呈塑性变形，而地幔顶部由于具不同的岩性而可能是脆性的。然而，这不能解释不均匀性的产生和它们在莫霍面上消失的原因。另一种可能的解释是，下地壳和上地幔均呈韧性变形，但不同的岩性或不同的应变速率产生了不同尺度的构造。下地壳中发育的构造通过近垂直的反射地震几何学和频率窗是可分辨的；上地幔中的则不能。在对地壳和上地幔研究中，最广泛采用的方法是受控震源地震学（反射或折射研究）。只在最近，远震瞬变波场的记录才被用来分辨小尺度的速度波动[23]和把频谱的下限从10Hz加宽到2Hz。

根据反射资料提出了反射性的下地壳和透明的上地幔的概念。但必须强调指出，地幔仅对于这种特定方法（即近垂直的入射角）的频率范围和几何学才是透明的。没有理由相信，地幔在数十公里的尺度上是均匀的、没有受构造作用影响的、并且这些构造作用在这一特定尺度上没有留下阻抗波动的痕迹。事实上，对广角数据和其尾波特征的检验，揭示出在下地壳和上地幔间出现了波动尺度上的重要改变[4]。莫霍面上的特定尺度反映在广角莫霍反射的尾波性质上。地幔波动的尺度包含于远程折射数据中，从中能够观测到所谓的远震Pn和Sn相。

3　莫霍面上的构造尺度

在多数反射剖面中，莫霍面都作为反射性下地壳的底。虽然有例外存在，但莫霍面一般不作为特殊的反射带出现。从折射数据中，我们都已知著名的波速不连续面，它常产生一个强广角莫霍反射（PMP）。综合上述两种观测结果，就能得出结论：莫霍面是一个强的速度阶梯（常是一级的），并与下地壳的速度波动的底界相一致。如果这个结论成立，就可观测到：①一个强广角反射；②中地壳康拉德反射（PiP）后的再反射；③在临界PMP距离附近没有强的尾波。

图3　德国南部Wildflecken地震折射实验的地壳记录剖面[31]。

数据显示标准化后数字记录，折算速度为6km/s。注意从壳幔边界来的广角PMP反射主波及其短而清晰的尾波。左下角为一维模型，在记录剖面中画出了据一维模型计算的走时支线。

然而，图3中的折射记录显示出一个附在反射曲线上的尾波。这是德国西南部的断面（Wildflecken[31]）。数据用6.0km/s折算时间，经标准化而投于图上。虽然它由几个旋回组成，但PMP尾波是相当显著的。图3的记录剖面是一个好的例子，说明了十分普遍的特征。在许多类似的折射数据中也可见到如此强的PMP尾波（黑森林[9]；萨克森麻粒岩带[5]；法国西北部[11]；中央地块[32];LISPB[6];Fennolora[26];KRISP[22]；约旦[15]）。

当用PMP相的走时确定莫霍面深度时，超临界PMP的尾波对壳幔过渡带的性质提供了一个很重要的约束条件。考虑到所观测的地震记录剖面的多变性和地壳在总体上的极端复杂性，这种具特征尾波的PMP，不仅在西欧而且在其它大陆都曾普遍而明确地观测到，因而，任何关于壳幔过渡的模型都必需能重现具有尾波的PMP。

Enderle等[4]认为，观测到的PMP尾波可看作是一套超临界多次反射或微屈多次反射波，具有与初始PMP反射波的相同振幅，但在空间和时间上被轻微地移动了约为初始PMP反射的主周期。为模拟这种尾波，要求在壳幔过渡带有一特殊的谐振器。Enderle等[4]把它称为“超临界谐振器”（SCR）。

它由一系列高速层（HVL）和低速层（LVL）组成。SCR的基本单元是在经典莫霍面深度上的大致协调的高速层和低速层的组合。为找出PMP尾波反射法一维模型的许多数值模拟表明，对于这种协调的“谐振器”，只需要有与上地幔物质的速度（约8.0km/s）一样的高速层和低达6.0km/s的低速层（长英质地壳，甚至有部分熔融）的联合即可。图4示一个具合成的PMP尾波的SCR的成功模拟。

图4

用反射法从简单的一维模型（左图）计算的合成地震剖面（右图）以证明SCR的效应。地震记录线以真实的幅度投影于折算时间尺度（Vred=6.0km/s）和距离放大x0.5的图上，以补偿能量的几何扩散。

SCR的高速层从过渡带内的非均质性提供了强的超临界反射，具有比前临界入射小得多的振幅衰减。其中夹的低速层提供必要的减速。低速层中的速度越低，射线路线越陡，为多次反射产生的偏移越小。

因此，壳幔过渡带速度显著增高的这一经典定义，应补充上构造尺度的变化这一概念，即上述在特定垂直尺度上很高速（地幔的）和极低速（地壳的）物质的互层。还不可能说明这些波动的侧向范围。然而，为了保证高尾波能和镜面反射的形成，我们假设侧向相关长度在5km范围内（菲涅耳区）。与莫霍面不同，主速度呈高振幅的PMP反射。波动性决定了超临界PMP尾波。

4　上地幔中的波动

受控震源地震学（反射和折射数据）提供了最上部地幔是相当均质的印象。与反射性的下地壳相比，对于近垂直反射来说，地幔是透明的。有时可见地幔的反射，但呈时断时续的不连续反射，而非空间分布的反射性。折射资料可观测到Pn相，它可用来解释莫霍面下的速度或速度梯度。远程观测可以解释地幔中不连续波速的差异，但许多模型显示，在许多波长的尺度上地幔通常是均质的。

用速度波动而不用平均速度来描述最上部的地幔，只限于解释地震阵列下的震波波动的研究[30]，模拟大洋岩石圈中传播的波形[10]，以及近期用于对以核爆炸为震源的俄罗斯的远程数据中观测到的高频相的理解。这些来自俄罗斯地震和平核爆炸计划（PNE）的远程折射数据表明了远震Pn相的存在[24]，它在上地幔岩石圈中传播的可观测距离达几千公里。这个相在PNE断面QUARTZ（图5）清晰可辨。远震Pn相的概念曾被Molnar和Oliver[18]所采用。他们调查了由地震产生的多数Sn波的有效远程传播。那些波能够被观测到以上地幔速度传播达几千公里，且被报道作为大陆和海洋途径的高频信号。可惜，稀疏的地震台网使我们无法绘制地震剖面，只能设想出远震Pn随距离演化的情况。

图5　Quartz断面炮点323向NW记录的高通滤波（f=5Hz）垂直分量的时距记录剖面。

折算速度8.0km/s。左下图示断面位置。曲线分别以最大波幅标准化。以群速度8.1km/s传播的最强波条带是高频远震Pn。

作为一种对Pn波高效传播的可能解释，许多作者认为存在莫霍面下的波导。关于这种波导，已提出了好几种理论：Menke和Richards[16,17]、Stephans和Isacks[27]、Mantoviani等[14]、Sutton和Walker[28]、Fuchs和Schulz[8]、Ryberg等[24]和Tittgemeyer等[29]认为，波导是由高和低速层随机排列引起的，它能定量解释象在Quartz剖面上所观测到的远震Pn的主要特征，如尾波长度，高频的增强和8.0到8.1km/s的群速度。

对高频远震Pn相分析的数据来自俄国科学家从1971到1990年进行的远程深震测深断面系统。和平核爆炸和许多化学爆炸作为强震源。特别是位于欧亚大陆北部的Quartz断面的地震数据，被用来调查高频远震Pn。约400个短周期（1～2Hz）三分量的模拟记录系统用于记录引起的地面运动，最大观测距离约3200km。沿断面观测站平均距离约10km，为远震Pn的研究提供了良好的数据密度。

Quartz断面上三个主要炮点记录到的波场显示出与地壳和上地幔大尺度速度结构相伴的特征的相。对欧亚北部大陆下的速度结构的近期研究，显示了地壳和上地幔中具有显著的侧向不均一性[3]。除了这些特征的相外，波场的高频部分与相应的低频成分强烈地不同。Ryberg等[24]指出，这明显地是由远震Pn控制的，Pn定义为一种以群速度8.1km/s传播的、没有明显的初始波至的相。在大于1300km的距离处，它在波通过上地幔后到达。这种相仅包含5～12Hz波段中的高频能，并以长的非相干尾波为特征。

图6　用反射法计算的P波理论记录剖面。

折算速度8.0km/s。左侧为速度—深度函数和密度—深度函数。叠加于正的上地幔速度梯度上的P波速度波动±4%。相关长度2km。请注意产生的远震Pn，其特征为8.0km/s的群速度和一个广泛的尾波。

图6表示了我们设想的上地幔模型。它包括一个标准的地壳结构，具均匀的上地壳和下地壳，上地壳P波速度为6.0km/s，下地壳深度从16到35km，波速为6.5km/s。莫霍面表现为35km深处的一级不连续面。地幔的顶部75km以一个弱正向梯度带为特征。我们假定这个带的常数Qp为1400,Qs为600。

在远程地震断面上的观测，要求一组以随机的速度波动为特征的上地幔模型。如果波动在士4%范围内，波场的一种新特征（远震Pn）就会出现。由于波动的实际大小可能随模型的大小而变，我们不想在定量的意义上来探讨其岩石学含义。可以相信，这些波动代表具随机组分的橄榄石的优选定向。

如果我们在PNE数据中所看到的分层型式是像Enderle等[4]所推测的一种很普通的现象，则它可被解释为莫霍面下拢动层流型式的残余，而与下地壳中的物质流不同。后者一般被假定能导致晚和后造山环境，在高温条件下地壳的堆叠被下地壳的强烈伸展再平衡，这最终导致了所观测到的反射型式的形成。上地幔和下地壳在其组成成分、成分变化和流变学方面是不同的。下地壳主要是镁铁质的，但包含有镁铁质和长英质两类岩石，因而有高的阻抗差。地幔在矿物学上可能具有更为均匀的组分、但又是具高各向异性的物质（特别是橄榄石）。由各向异性引起的波动是密度不变的纯速度变化。结果产生的近垂直阻抗差相当小。此外，在特定的地热条件下，地幔物质可承受比下地壳岩石高的差应力。这些差异可能造成了不同尺度的垂直分层和非均匀性的水平延伸。

5　结论

上述数据表明，壳幔系统显示了弹性参数上的显著波动：反射数据显示出一个层状的或反射性的下地壳，具高达10%的速度波动，可变的垂直和侧向尺度，后者典型地以公里计。在壳幔边界（莫霍面），非均匀性的尺度发生变化。PMP尾波要求较强的波动（20%），它可能代表了壳幔物质的混合。我们认为可能有一个较大的水平相关长度，但还未进行过定量模拟。由于来自不同构造体制的几组资料都显示出一个强的PMP尾波，人们可以推测，这如同莫霍面一样是全球性的，可把它看作为在约40km深处的速度的实质性反转。

俄罗斯的超长受控震源数据为上地幔中的随机波动提供了证据。一维模拟提供了公里级非均匀性的垂直尺度。水平相关长度是未知的。我们相信，为了捕获弹性能并把它从震源传播出3000km的偏移距，水平相关长度必定在10km级。在永久地震站上记录的对Sn波的观测和经大洋传播途径的数据表明，这种上地幔的波动也可能代表了一种普遍的特征。图7是综合了上述性质的模式图。由于波动显示为规则的而非随机的特性，而随机性更接近真实情况,因而图7是纲要性的。我们选择这种表示法是为了更清楚地说明不同的尺度。

图7　说明从地壳到地幔的波动尺度变化的概念图解。

下地壳中小尺度的非均匀性控制了近垂直地震实验中所见的下地壳的反射性。折射和反射莫霍的差异产生了在近垂直和广角地震实验中所见的多种反射型式。折射莫霍之下的带及其弱波动的大尺度结构作为远震Pn相的波导。

一旦确定了尺度及其变化，它们的地质意义就成为关键性问题了。在这点上的讨论还只能是推测和选择。层状的下地壳可能反映了高温下构造作用时上地壳和地幔间的拆离运动。具有显著壳幔混合性的莫霍面可能在这些过程中起着滑脱的作用。这一观点也认为通过莫霍面出现了应变速率的最大变化。因而，通常采用的中地壳下的应变速率模型必须加以修正。一种恒定应力的假说可能更会恰当[21]。具有大的侧向范围的最上部地幔的非均匀性，可能是地幔流作用的残余。

（宋媛译，宋鸿林校）

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爱迪生用了几年造电灯

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求高人翻译一段东西

只找到了他的资料,并没有写几年造出电灯。

爱迪生的晚年，仍然像青壮年时期一样，紧张地进行着发明创造活动。其中一例是就 。

“爱迪生考题”的“发明”。1928年，他从野草中提炼橡胶成功。当他80岁时，仍然不懈 。

努力地工作着，他下定决心：“我能活多久，就工作多久。”

“爱迪生考题”的发明

在爱迪生晚年，他所具有的个人特征是：说话仍夹杂着年青时代就有的亲昵与淳朴的地 。

方口音；他所说的警句含义深远，恰到好处，同时也是普通人所能理解的。他对勤奋工作、

节制欲望和朴实无华的称颂，在美国各地引起了共鸣。战后，他成为美国声名鼎赫的人物。

1918年1月24日，由爱迪生的几位同事创造的“爱迪生先驱会”，就足以表达了全美对爱 。

迪生深厚的景仰之情。

年迈后，爱迪生利用空闲，常常外出旅行，大半是夏季，作为期两周的野外露营。这种 。

旅行，常有亨利·福特和博物学权威约翰·布朗博士参加，有时连哈定(WarrenHarding )总 。

统也会来凑兴。1919年，3人一起又在野游中呆了两个星期。他们穿过斯莫基山脉，来到西 。

弗吉尼亚，又南下北卡罗来纳州的阿什维尔，然后到谢南多亚河谷，直至马里兰州。1919 。

年的旅行已把原来的简单装备发展成3辆车的车队，其中包括一辆“厨车”，内有大型汽油 。

炉，特制食品柜和电冰箱。他们把车开到了湖区和山区，在地上睡觉，在炉火上炊他们的食 。

物，晚上，他们坐在炉火旁，讲故事，谈关于他们的生活。

1919年战争结束后，他们还计划进行一次更大的旅行。同时，他们也希望在旅行中重 。

新发扬第一次出行时的回到丛林去的精神。可事实上，这样的可能已不复存在。如果说，福 。

特已经闻名于世，那么爱迪生就已成为了神话人物。有些怪人也许会问：“爱迪生是谁？”

其中最典型的一例，就是爱迪生在一个偏僻的村落遇上一位小姑娘。当爱迪生问她是否认识 。

他时，她回答说：“你是留声机先生。”

1921年他们再次出行。不仅夫人们加入了他们的行列，还有儿子、儿媳。费厄斯通又 。

请来了他的老朋友哈定总统和夫人，让他们也在营地和大家共度一个夜晚。总统在一个星期 。

天来到，身边带了一个秘书，6名保安人员，9名摄影师，10名华盛顿记者。在总统的提议 。

下，还邀请了某主教与其夫人。这样，他们共搭了20座帐篷，成了一个浩浩荡荡的旅游团。

1924年，他们最后一次旅行。费厄斯通抱怨道：“活见鬼，这哪是什么旅行，差不多 。

变成巡回演出的马戏团了。”福特的副官查尔斯·索伦森说：“成群的记者、成排的摄影师 。

为这4位名人采撷生物标本的活动写报道、拍镜头。这种寻求寂静的郊游，简直变成了好莱 。

坞的首场演出。当然，福特喜欢宣传。”

除了花少量时间旅行外，爱迪生仍勤奋地工作着。他已年过七旬，人们说服他缩减工作 。

量以后，每天仍干16个小时。他还牢牢地控制着西奥兰治唱机工业和其他工业。有时，采 。

访者会贸然问到他准备何时退休，爱迪生的回答有两种方式，其一是“葬礼之前。”其二 。

是：“当医生搬来氧气瓶的时候。”当有人问他打算如何度过晚年时，他很不高兴地说：

“不应该想到这些。我现在精力还相当充沛，应该继续勤奋工作才对。”

他不但这样说，也是这样做的。在晚年，他仍然保持着发明家的精神。有一次，爱迪生 。

说：“好像最近的学校教育都在造就一定形式的人，没有让人的智慧有充分的发展。其实只 。

要自己看书就能知道的事，没有必要非由老师来教不可。倒不如养成青少年自己的思考能 。

力，否则的话，将来要想有什么大发展是没有什么希望的。”

“我赞成你的看法。”随声附和的是福特。“爱迪生先生，你觉得需要怎样的教育？”

“我的研究所，每年都有许多青年想来就职。我提出种种问题来考他们，问题中很多都和发 。

明与工业毫无关系。这些应征青年，有的显出颇不以为然的样子，认为我问出范围之外，那 。

样的青年我就不用。我提出许多题外问题的目的是想看看这位青年，在精神上是否健全，是 。

否具备在我研究所工作的性格。”

“的确不错！”

“福特先生，我也常常想，美国今后必将有更大的发展，我们需要培养优秀的后继人 。

才。美国青年中一定有不少优秀的，但是否有发掘这些优秀青年的方法呢？如果能发掘这样 。

的优秀青年，我愿提供就读大学的奖学金。”

考试马上付诸实行。审查委员会由亨利·福特、摄影大王乔治·伊士曼、麻省理工学院 。

院长史特兰特博士、横渡大西洋的飞行冒险家林白、以及另一位学院院长柏利等5人组成。

第一次考试，办法是从各州选出一名优秀青年，再加上欧洲地区代表49人齐集爱迪生 。

的研究所内接受最后考试。

试题总共是57题，分为四类：第一是物理学，第二是化学，第三是数学，第四是常 。

识。一至三都由专门学者出题，只有第四类，由于身为社会一分子，要看他对社会贡献的想 。

法，所以特别采用爱迪生的意见。例如物理学方面，有如下的试题：“说出噪音与音乐、音 。

响的差别。”“教会里的风琴，如果没有暖气设备，每遇寒冷天气，音调就会改变，这是为 。

什么？”

考试完毕，试题在全美各大报上发表，大家都想试试自己的能力，所以一经报告解答，

无不深感兴趣。有名的爱因斯坦(Albert Einstein )博士看过化学试题后说：“这太难了，

就连我去考，恐怕都考不及格。”这句话马上在报上刊登出来，读者们都笑了。

第四类由爱迪生出题，全都是出人意外的问话，最令一般人感到兴趣，例如：(1)如果 。

你有百万元的遗产，要怎么运用？(2)你愿为下列主题中的那一项拼命？幸福、快乐、舆 。

论、名誉、金钱、爱情。(3)你临终前回顾自己一生，以什么来决定自己的一生是成功或失 。

败？(4)你认为什么时候可以说谎？

的确，像爱迪生提出的这些问题，都可说是人生的切身大事。考试结果拿到最高分92 。

分的，竟是一位16岁少年，另外还有3位少年及格。爱迪生拔给这4位少年，就读4年大 。

学的奖学金。

爱迪生干工作有一个特点，这就是说干就干，不仅要干，而且要努力干好。“当我叫手 。

下人做一件事情时，我总是要他立刻就做。固然，能预先看一下试验的记录再动手是很好 。

的，但事情又得延迟到明天做了；而我是要现在就决定的。延迟时间对于我很不方便，而且 。

事实上对于整个部份也是不方便的……”。“在我的雇员中如果有一个人在规定的时间中只 。

能完成预定工作的一半，或是比一半多一些时，我便要长期的观察他，一直等我发现出他的 。

原因来。一般学校中的学生的学业，只须60分就算及格，我认为这办法是可耻的。”

爱迪生也为申请在他的公司工作的人拟定考题。考题受到了赞扬，也招致了谴责。考卷 。

共150道题，这些考题有一个特点，就是均与工作内容毫不相干。由于许多问题之间毫无联 。

系，为此爱迪生受到了措辞尖刻的攻击。《科学美国人》记者对爱迪生进行了连续采访以 。

后，登出长篇文章。爱迪生的解释是，除了考试，用其他方法录用的经理人员很难称职。

在爱迪生看来，做经理，最重要的素质是记忆力。”但他也认为：“不是说记忆力好的 。

人必然就是好经理。也许有的人记忆力超群，却不能担当讨价还价的重任。但是，如果他的 。

记忆力好，那就具备了一个基本条件，其他条件都在其次。”

1921年11月《科学美国人》载文说：“爱迪生认为如果要在工作上试验一个人是否能 。

干的方法是太浪费了。在过去，由于他的手下人的健忘已使他损失了5000元。”

爱迪生的测验内容大都是一般常识。那些涉及到技术数据和化学方程式的问题，只要读 。

过课本的人，都可以答出。有些题是数学游戏。有些题的内容是问某文章的作者、某事实的 。

发现人。另一些问题要求作出判断。

通过考试，爱迪生得出了两个结论：其一，人们的教育水平与职业要求相差甚远。在首 。

次测验的718名考生中，只有57人达到了70分的成绩。后来又减为40个，算是“中 。

等”。80分左右的只有32个。第二个结论是，这种考试确有成效。他所雇用的那些成绩好 。

的人以后都成了出色的经理，而未通过考试雇用的人，都不能胜任经理之职。爱迪生说，他 。

们的成绩是“最最劣等”(XYz )。因此，就爱迪生本人而言，已对考试作出了肯定的结论。

寻觅化工新材料——橡胶

过去，爱迪生曾向人们解释自己最新发明的前景与意义，现在，他又无时不在试图应付 。

世界和人类的有关问题，而且还像以前的技术发明那样，早已有所预见。

1922年，他有关原子能的预见，要远胜于大多数人，甚至大多数科学家。爱迪生就在 。

自己的日记中写道：“原子能终有被发现的一天。其实，我已经在自己的实验室按日益增长 。

的有关资料进行了试验……就原子能而言，目前还没有希望作出更多的预见……。”

在爱迪生74岁时仍然对“一切”都感兴趣，充满乐观精神。他又开始研究以太。爱迪 。

生说：“进行这项研究是为了消遣。现在，我只是阅读有关文献，了解一下其他人的想法，

其他人公布的资料和他们的发现。目前，有关以太的结论是否正确，我还不能断定。如果爱 。

因斯坦能够在空间、时间和几何形状问题上作出新的发现，那就更说明现在人们对以太的认 。

识还没有最后完成。不过，当前我什么意见也不能发表，因为我手头的数据不足。没有数据 。

——我说的是全部数据——我就无法工作。”

当《纽约时报》记者请他评论美国的经济形势时，他毫不犹豫地说，美国的经济状况是 。

“有些紊乱”。但“只要有毅力、有决心、靠艰苦的劳动，是可以使它走上正轨的……不要 。

称之为恐慌。这只是一段萧条而已，用不着担心，只要我们坚定不移地克服困难就成。”虽 。

然他的意见得到人们的重视，可是他的“新币”计划却被专家们不加考虑地指责为超出了银 。

行管理的实际可能而抛弃。

爱迪生虽然获得了崇高的荣誉，但他还是像以前那样不断接待来访的记者，还是严格地 。

保持着自己在西奥兰治的工作习惯。他每天8时吃早点，半杯葡萄酒，一杯咖啡，一块烤面 。

包。用完早餐，他便驱车去实验室，阅读某项工程的负责人员写来的报告，然后处理自己手 。

头的研究工作，一般要熬到很晚才回家，在天黑以前驱车返回的情况是少有的。爱迪生也常 。

为生意上的事情去纽约和芝加哥，但他仍像早年那样极力回避固定形式的宴会。因为耳聋，

他听不到别人的讲演，而且，他也讨厌穿上考究的衣服出现在大庭广众之中。

在饮食和健康问题上，他依然是我行我素，既使是在身体欠佳的情况下，还得别人一再 。

劝说才去找医生。当医生建议他要严格控制饮食时，他就自己摸索起饮食规律来，他详细地 。

分析了各种食物对自己身体的影响之后，把有可能给身体带来麻烦的饭菜统统砍掉，宣布自 。

己将采用一种饮奶疗法。81岁时，他患了肺炎，坚持用散步的办法治疗，拒绝服药，并顽 。

固地认为睡眠也会根治他的不适。

81岁时，爱迪生到了佛罗里达。在他诞辰的那天，纽约的友人们在阿斯托饭店内举行 。

欢宴，但他本人却不能参加。他从迈尔斯堡发来了一个电报：此刻正愉快工作。

宴席上，梅多克洛夫特站起来向大家报告爱迪生的“工作”：

“由于他那天赋的彻底精神，他现在正探索着一切关于橡胶的种植和制造的知识。他参 。

考了无数的材料，且不说国内外关于这一个问题的报刊杂志吧，他所翻阅的书籍就足够装满 。

两架5尺高的书橱了。

“他的目的是想从美国南部各州和其他在冬季冷至零下20度的各州中所产生的葡萄 。

藤、灌木以及杂花中提出橡胶来。“爱迪生先生已经在进行着这一个伟大而艰苦的工作；而 。

他很安于这一个工作，他依旧以他的彻底的精神，充沛的活力和无限的热忱去处理这个问 。

题。在他的一生研究工作中我从没有看见他比这一次更为全神贯注的了。几个月前他曾对我 。

说：‘我已经研究了60年的物理学，而我现在所从事的却是一些全然不同的学科，因此，

我觉得很高兴。’而现在他在佛罗里达的确处在工作的最紧张时期中。这次他带去了实验室 。

中的7个助手。他在临行前，已经收集了并且试验了945种植物，他发现有很多种植物中含 。

有品质很好的橡胶，现在他将试验更多的植物，也许是一倍，也许再多些。”

爱迪生对于在美国种植橡胶的可能的问题大大的引起了兴趣。这对爱迪生来说是一项全 。

新的事业。10多年以前，即1915年他访问伯班克在圣巴巴拉的苗圃时，曾与福特讨论了假 。

如美国参加欧战，橡胶供应该如何解决的问题。

大战过后，福特将底特律的福特汽车工厂大事扩充，并邀请爱迪生前往参观。那时福特 。

对爱迪生说：“制造汽车的器材，全都可在美国国内生产，只有橡胶需要输入。今后汽车一 。

天天增加，替代美国人的双脚的日子，就在眼前，可是制造轮胎的橡胶，却非得从外国进口 。

不可，这对美国确是一个大问题。”几年以后，福特就建议爱迪生着手研究这一问题。

爱迪生接受了福特的建议，于1927年成立了爱迪生植物研究公司。爱迪生用福特和费 。

厄斯通投资的9万美元在迈尔斯堡买了橡胶种植园地，并建起了一座新的实验室。虽然战争 。

停止了，但战争的威胁并没有完全消除。由于担心战争会给美国的橡胶供应造成困难，爱迪 。

生对橡胶生产有了浓厚的兴趣。他写道：“不要以为再也不会爆发战争了，尽管我们可能在 。

相当长的时间里没有战争威胁，但或迟或早欧洲各国会联合起来向美国发动进攻。这时他们 。

要做的第一件事就是切断我们的橡胶供应。”

爱迪生心想：“橡胶树以外的植物，没有办法生产同性质的东西吗？橡树需要经过那么 。

些年，才能采到橡胶，如果像杂草那样，每年都能采到同性质的东西，那就好办了。”他认 。

为，首先应将北美和南美的植物收集起来，依次采取树液进行研究。

于是，他将迈尔斯堡的植物学家们派往世界各地去寻找可以提取胶乳的植物。为了满足 。

美国的橡胶之急需，他要求采集的植物的生长期必须很短，“八、九个月就能成熟，并且是 。

用机器收割的可供提供橡胶的植物。取胶工艺也将机械化，尽量少用手工劳动。”

要达到这样的要求并非容易。这时，爱迪生全家一心想的就是橡胶。用爱迪生太太的话 。

讲：“我们一家大小无时不在谈论橡胶。我们说的、想的、梦见的都是橡胶。因为除此之 。

外，爱迪生先生不许我们做其他事情。”虽说爱迪生想把家里人锁住，一直锁到他们发现了 。

解决办法再放出来，但这种想法却很难实现。

不到一年，被派往世界各地去寻找提取胶乳的植物的人采集了约3000种植物回到美 。

国。爱迪生对14000种植物进行分析研究之后认为，有几种菊科植物可能符合要求。经过杂 。

交，爱迪生培育了一种高12英尺，含有大量胶乳的植物，他将此种植物送给费厄斯通一 。

批，费厄斯通用它提炼出的橡胶制作了福特牌旅行车的4只轮胎。但是，使用这种菊科植物 。

提胶，造价太高。对于如何降低成本，爱迪生已有丰富的经验。他断定将来的成本可以降到 。

和进口橡胶竞争的水平。1928年，这个老发明家继续努力地试验。他说：“再给我5年的 。

时间，我一定让美国出现常年产胶的植物！”他估计用了他发明的经济的提制机器在每亩菊 。

科植物中可以制出100磅的橡胶。“我希望产量能增至100天10磅，我们现在还正在开 。

始，如果工作原理确定了，将来的希望真是没有止境呢。”爱迪生由于患了肾功能失调综合 。

症，便只好放弃了橡胶植物的种植研究。当此项任务由爱迪生的后继者承担起来的时候，已 。

不再是由菊科植物提取，而是合成橡胶。爱迪生从野草中提炼橡胶的功绩，受到世人极高的 。

评价。

永不消失的光辉

1929年10月21日，是电灯诞生的50周年纪念日。邮电部门特别发行印有最初的炭丝 。

电灯的纪念邮票，写着“爱迪生的第一盏灯”。亨利·福特将爱迪生位于门罗公园的建筑 。

物，重新建在密歇根州迪尔本地方。那教堂式的长形实验室，华丽的办公室，低矮的砖屋机 。

器厂，吹玻璃室，烧炭棚，树木以及带红色的粘土，全都搬去，每样东西都和当年门罗公园 。

的情景一样。这些屋子布置舒齐后等待那个50年前曾在此工作的主人来作旧地重游。

当爱迪生走进展出复制的实验室时，心情特别激动。他的实验室就矗立在眼前，周围白 。

色的篱笆，与50年前在门罗公园实验室扎的那道篱笆一模一样，难以辨别真伪。连铺在地 。

面上的土，也是用数辆卡车从门罗公园远道拉来的。爱迪生看后叹道：“这是新泽西可爱的 。

粘土。”

爱迪生走进模型，来到复制的第二层实验时，身后跟的是福特和爱迪生当初在门罗公园 。

的几位同事。其中弗兰西斯·杰尔此前正在欧洲，福特的人发现了他，便邀他一起乘船渡过 。

大西洋，请他在这次展览中充当一位角色。《底特律自由新闻》的记者写道：“当爱迪生走 。

到一把椅子前坐下时，他身边的人都原地不动，离他十几英尺远。大家保持着肃静，参观者 。

们好像一致意识到了此情此景的庄严；意识到了他们面前这位82岁老人的回忆正潮涌般的 。

一幕幕展现在眼前。他坐在那里一声不吭，双手交叉，显出一种无法描述的孤零零样子。这 。

是一种天才的孤零，他活得比同时代人要长，在这个世界上已经再没有同仁能与他分享此时 。

此地的境界、思想和感情。

“大约在5分钟，也可能在10分钟的时间里，这种情景没有受到任何动静或动作的干 。

扰。只有爱迪生不时地四下张望，他的双眼噙满了泪水。后来，他清了清嗓子，才打破了 。

‘实验室’的沉寂。”

福特在这次展出的细节上花费了巨大的功夫。当他将用垃圾堆里拾到的碎片复原的爱迪 。

生曾用过的老钵指给爱迪生看时，爱迪生表示整个建筑及其内部陈设准确到了9/10。福特 。

听了心里颇不是味儿就问什么地方不对。爱迪生回答说：“我们当时的地板从来没有这样干 。

净过。”

21日上午，早晨天气由晴转为阴暗，从华盛顿开出的胡佛总统和夫人的专车也在这时 。

到达了。爱迪生和妻子前往迎接，他们一行乘坐19世纪的以木头作燃料的列车前去福特历 。

史博物馆。在短暂的旅途中，爱迪生重温了自己童年的生活。他拿了一只列车服务员的篮 。

子，用微弱的嗓音向他的同行者吆喝着“糖果、报纸”。

总统搀扶着爱迪生下车后，他们访问了福特的历史博物馆。晚上，大家被安排到“实验 。

室”，观看已经准备好的表演。当客人们在昏暗的灯光下走进“实验室”时，全美有数百万 。

听众早已守在收音机旁，等待着收听现场播音员的实况解说，因为爱迪生将在这里举行一次 。

他在半个世纪以前戏剧性的关于电灯实验的表演，只是模型比当年稍有逊色。

弗兰西斯·杰尔预备好了真空泵。坐在泵旁的爱迪生命令道：“开始，弗兰西斯。”一 。

会儿，随着压力的增大，爱迪生起身接通电源。电灯开始发光，并且越来越亮，直到亮如白 。

昼。与此同时，附近的电灯唰地一下全部打开。同样，美国各地的数十座城市也为纪念爱迪 。

生的功绩而让所有电灯大放光明。

在室中，长方的餐桌一字形的排列着。远远的一端是主席的座位，中间的荣誉座是留给 。

总统夫妇坐的，可是总统夫妇执意让爱迪生夫妇坐首席。宴会上，胡佛总统发表演说：“在 。

我们的国家中，科学家和发明家要算是最可贵的无价之宝了。他们以他们的创造力和虔诚心 。

逐步的把他们的科学思想化为事实，供给每一个人享用。由于他们的努力促使了我们的进 。

步，这种伟大的贡献是无法估价的。

“爱迪生先生凭借了他的天才的创造从平凡的开端跻入了世界伟大人物之列。他的生活 。

给予了我们一种新的信心。我们相信我们这时代的人物一定能支持着机会之门的畅开而让愿 。

意进去的人走入的。

“人类的文明好像一个花园，它的优劣是以花朵的品质来决定的。在栽培时我们花了多 。

少的精力使它肥沃，我们花了多少的力量去防御破坏力的侵袭，那么我们就能收获多少的花 。

朵；而由于这些生命的芬芳馥郁，更激励我们去从事新的努力，给予我们以新的力量，加强 。

我们对未来的信念。”

对于一个普通平民的致敬的集会没有比这一次更盛大的了。各式各样的人物——金融 。

家、政治家、科学家、实业巨头、火车站长、大学校长、艺术家、戏剧家——全都来欢迎 。

他，他们整日地在那历史的小村的各处观光着。到夜时，大家都走进一所和独立厅相似的屋 。

子中，这是一所巨大的砖屋，中间的基石上留有那发明家亲笔签名。

前来参加宴会的有500名来宾，这些来宾大都是《世界名人辞典》中的人物。从大西洋 。

彼岸来的有镭的发明者居里夫人(Madame Curie )，从太平洋彼岸来的有日本高等工程师和 。

官员的一个代表。此外还有航空术首倡者赖特(OrvilleWright )；银行家卡恩(Otto 。

H．Kahn )；车站长威拉德(Daniel Wi llard )；芝加哥赫尔院的亚当斯(JaneAddams )小 。

姐；影片工业巨头海斯(Will h ays )；大慈善家罗森瓦德(Julius Rosenwald )；电机工程 。

师亚力山大孙(E。F．Alexanderson )博士；前任驻土耳其大使摩根韬 。

(HenryMorgenthan )；幽默大师惠尔罗吉斯(Will Rogers )；钢铁制造家许瓦勃(Charles 。

Schwab )；前任驻德大使格拉德(James w ．Gerard )；通用电气公司经理斯窝普 。

(GerardSwope )；纽约《泰晤士报》出版人奥克斯(Adolph S。Ochs )；美国总工会主席格 。

林(William C．Green )等人。这天晚上，英国太子和德国总统冯·兴登堡(VonHindenburg ) 。

都发来了贺电。来电祝贺的还有探险队长理查德·伯德(Richard E．Byrd )，他当时正坐在 。

南极美国基地的冰天雪地里。同时，电话也从德国传来了阿尔伯特·爱因斯坦的表达祝愿的 。

声音。

爱迪生在宴会上简短地讲了几句，讲话结束时他向亨利·福特致意。爱迪生说：“我只 。

能用一句含义最完全、最恰当的话告诉大家——他是我的朋友。祝诸位晚安。”这位发明大 。

王，也许是兴奋，疲倦兼而有之，突然脸色骤变，旁观者马上召来胡佛(Herbert h oover ) 。

总统的医生为他注射强心剂。大家把爱迪生扶到隔壁房间，休息了一阵他才渐渐好转。

迪尔本之行过后，爱迪生的身体每况愈下。现在，他去工厂的次数减少了，工作时间也 。

比以前缩短了。他干活的地方已不是原来的实验室，而是格伦蒙特的一个房间。他每天下午 。

驱车出行的路程也不如从前长了，对工厂事务的控制权也渐渐转让给了自己的助手。从 。

1930年到1931年，他还坚持着尽量由自己为公司作出决策，可见爱迪生昔日的精神并非荡 。

然无存。

1931年6月，美国处于经济大萧条。当爱迪生获悉正在大西洋城举行一次电灯会议 。

时，便拍去了一份充满热情的电报。他在电报中向电灯会的代表们说道：“我要对你们说的 。

是要勇敢些。我度过了漫长的岁月，见到了历史在不断重演——工商业的多次萧条。但每次 。

萧条过后，美国都变得更加强大，更加繁荣。你们一定要向自己的父辈那样勇敢。坚定信念 。

——勇往直前。”

这大概是爱迪生最后一次拍发的电文了。7月，他到达加州的橡胶栽培试验场。过去栽 。

培的这种橡胶植物，只有一公尺高。采胶量也很少，但经研究改进，已使它可长到3公尺 。

高。“再过5年，美国所需的橡胶就不必从外国输入了。”爱迪生对在试验场工作的同事们 。

这样说。

8月1日，爱迪生病情加重，医生为他诊断出了布莱特症、尿毒和糖尿病的各种症状。

据估计他已支持不了几天，但医生为了照顾公众的情绪却宣布：“可以把爱迪生先生比成一 。

只驶入狭窄水道的船。他可能安全渡过。也可能触到礁石。”可是这项声明并未使全国人民 。

放心。令人惊奇的是，不久爱迪生的危险便过去了，公告也无须天天发布了。又过了些日 。

子，他每日下午驱车遛弯的习惯也重新恢复。

9月初爱迪生的病情又一次进入危险期，但他再次度过难关。当他向大夫询问所开的药 。

物将起什么作用时，仅为自己没有迅速痊愈感到失望。10月4日，医生断定他的病是无法 。

挽回了。每天每时都有世界各地的人来探望他。教皇发来两封电报询问他的健康。胡佛总统 。

关照每天把爱迪生的病情用电话告诉他。大批的慰问信和电报不断地送进室来。迈尔斯堡的 。

商会决定将10月4日星期日作为祈祷爱迪生康复日。

9天过去了，没有进一些液质。在120个小时中，只饮过6小匙的梨汁。爱迪生陷入了 。

昏迷状态。在此之前，他曾透过自己寝室的窗子向山谷望去，那里是本世初他与孩子们嬉戏 。

的地方。当时他微笑着说：“那里真美啊。”在此之前他还会见了费厄斯通，他带着胜利的 。

笑容向费厄斯通示意放在屋里的4只用菊科植物提炼的橡胶制成的轮胎样品。

1931年10月18日，星期日的凌晨3点24分，发明大王爱迪生走完了84年的伟大人 。

生旅程。

临终时他说：“我为人类的幸福，已经尽了心力，没有什么好遗憾的了！”

3天后的10月21日傍晚，这位发明大王的遗体埋葬在靠近他在西奥兰治克雷的家的大 。

橡树下。

消息传出，人们陷入了极度的悲哀之中。唁电像雪片般从美国各地、从世界各国飞来，

与此同时，爱迪生的家属和美国白宫也收到了数以千计的有关怎样纪念爱迪生的各种建议。

曾经不止一次称颂爱迪生的德国传记作家埃米尔·路德维格主张由纪念活动开始后，全世界 。

的电灯都象征性地关闭一分钟。有的主张由胡佛总统下令，在葬礼当天将美国全境的电源切 。

断一分钟。当人们发现这种设想不切实际时，又有人建议，除关键的电灯以外，其他所有的 。

电灯都在自愿的情况下关闭。

当时，全美各地熄

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