几百年来,人们一直认为地球上的大陆是可以拼合在一起的,但直到上个世纪中叶,人们才接受了它们分开的机制。现在,从小学起,各个层次都在教授地球板块构造模型。
1962年,享年85岁的弗雷德·瓦因(Fred Vine)是剑桥大学的一名研究生。他的导师德拉蒙德·马修斯(Drummond Matthews)给他的任务是解释在印度洋西北部横跨嘉士伯脊(全球洋中脊系统的一部分)的一小块区域绘制的复杂地形和磁异常。
为此,他借鉴了地质学边缘的三个有争议的观点——海底扩张、地球磁场逆转和大陆漂移——并将它们综合成一个海底地质动力学模型,该模型构成了板块构造论的基础。
他的解释证实了海底扩张假说的核心预测,即新的海洋地壳不断地由从洋中脊中心上升的岩浆产生,因此,海底的年龄必然在远离洋中脊的方向上增加。观测到的磁异常模式只有在假设海洋地壳由与脊脊平行的大约20公里宽的条状组成的情况下才能解释,这些条状由一个反向的地磁场和一个正常的地磁场交替磁化(在与今天相似的方向上)。
当他在海底工作的时候,一项对9个不同磁化强度的熔岩样本进行的放射性年代测定的研究发表了,表明在过去的300万年里发生了两次地磁倒转。当应用到海底的磁场模式时,这个时间标度表明了海底扩张的速度。
海底的所有主要特征都可以被联系到一个单一的模型中,在这个模型中,海洋地壳在山脊处形成,然后在深海海沟处消失在地幔中。此外,地壳从洋中脊到海沟的循环时间短得惊人,只有1.5亿年。因此,海洋盆地到处都是年轻的,而大陆地壳已经有几十亿年的历史了。
最后一个推论是,如果大陆在地质时期独立地在地球上移动,就像其他岩石磁学研究已经表明的那样,那么它们一定是在牢牢地附着在相邻海洋地壳上的一个单一刚性板块上时这样做的。
在Vine最初的研究生工作的基础上,1963年9月,他和Matthews在科学杂志《自然》上发表了一篇现在很著名的论文《大洋脊上的磁异常》。虽然实际的术语是后来才出现的,但Vine对马修斯数据的解释是板块构造论的诞生点。
奇怪的是,这篇论文在1965年获得博士学位并在美国普林斯顿大学(Princeton University)任职的几年里几乎没有引起关注。他又发表了几篇论文,证明“V & M假说”可以解决海洋地质学中的其他难题,解释了太平洋海底磁条的模式,这些模式似乎让最初的发现者感到困惑。
直到1966年在纽约召开的一次会议上,与会者才普遍相信海底扩张是真实存在的,海底的磁场模式可以用来推断过去的扩张速度和方向。不久之后,板块构造综合的其他因素也随之产生,人们普遍认为,在地质时间尺度上,地壳是一个不断自我更新的动态的、可移动的实体。地球的大部分历史现在可以用板块构造的术语来理解。
弗雷德出生于伦敦西南部的奇斯威克,父亲是艾薇(本名布莱恩特),母亲是会计师老弗雷德里克。他在拉蒂默高中(Latymer high school)接受教育,随后在那里任教了一段时间,然后在剑桥大学圣约翰学院(St John 's College)学习自然科学,并于1962年毕业。地球物理学吸引了他的想象力,作为一名研究生,他加入了由爱德华·布拉德爵士领导的大地测量学和地球物理学系,他以多种方式支持Vine的工作。
马修斯把他介绍给了他的研究助理苏·麦考尔,他们于1964年结婚。1970年,这对夫妇离开了普林斯顿大学,Vine在新成立的东安格利亚大学环境科学学院找到了一份工作。虽然他继续研究板块构造,但他的注意力转向了海洋地壳暴露在陆地上的地方,比如塞浦路斯的特罗多斯山脉,那里有一个完整的部分暴露在外。
Vine陶醉于这所学校的多学科精神。1974年,他被选为英国皇家学会会员,并被任命为东安格利亚大学教授。他和一位同事教授了一门关于全球能源政策的课程,他还与邻近的数学和物理学院合作开设了一门学位课程,并建立了一个联合设施,供全英国的科学家使用,用于测量高温高压下岩石的电导率和地震速度。
他建立了一个岩石磁学实验室,研究地球磁场的历史,并鼓励年轻的同事将其应用扩展到环境磁学中,这现在是健康和环境学科的一个重要课题。他与Philip Kearey合著的《全球构造学》(Global Tectonics)一书成为标准教材,他还创办了气候研究小组(climate Research Unit),该小组在发现人类活动引起的气候变化方面发挥了重要作用。
2008年退休的名誉教授Vine对自己的成功很谦虚,急于把功劳归功于别人,并坚持认为他“只是碰巧在正确的时间出现”。
他身后留下了苏、他们的孩子雷切尔(Rachel)和斯蒂芬(Stephen),以及六个孙子。