1910年一个天性好动的学气象的人叫魏格纳,在住院治疗时候,发现世界地图上,大西洋两岸的欧非大陆与美洲大陆,竟然能像小孩子拼图玩具的两块拼图一样拼合起来!难道它们原来是连在一起的?难道它们是后来才张裂分离开的?难道从前它们之间没有大西洋,后来非洲大陆与南美洲大陆张裂开、分离了,才形成了现今的大西洋?他一骨碌翻身下床,不顾一切地走过去拿下世界地图,转身抓起药箱上的水果刀,三下五除二,把大西洋两岸的欧洲、非洲与南、北美洲裁剪下来,再拼接到一起。
噫!大西洋两岸的大陆轮廓,竟然是如此的相互对应,特别是巴西东端的直角突出部分,与非洲西岸凹入大陆的几内亚湾非常吻合。自此往南,巴西海岸每一个突出部分,恰好对应非洲西岸同样形状的海湾;相反,巴西海岸每一个海湾,在非洲西岸就有一个突出部分与之对应!
魏格纳激动万分!他的思想在疯狂地运转——两片撕开了的报纸,如果不仅形状对应,可以像拼图玩具一样拼合起来,而且文字内容也衔接连贯,那么我们应该可以确认,这两片破报纸原先就是完整的一张,后来才被撕开的!若找到撕裂开来报纸两边的对应字符,就可以证实,大西洋两岸的欧非大陆与美洲大陆,原先是连在一起的,后来才张裂、分离开的!
一定是这样!一定要踏勘察到…于是他身体力行,开始了求实之旅。
1915年魏格纳出版了《海陆的起源》。以南美与非洲的拼合与分离为起点,列举了大量证据,系统地阐述了大陆漂移学说。
(1)在地质时代的过程中,大陆板块有过巨大的水平移动,这个运动迄今还在进行着。南美洲、非洲原先是联结在一起的,大西洋南部的巴西的凸出部分,正好可以嵌入非洲西海岸几内亚湾的凹进部分。大陆漂移使它们于白垩纪分离,产生了大西洋。北美洲曾和欧洲极为接近,也是在白垩纪才被格陵兰的一个枝状断裂撕破,至第四纪才漂移开来。
(2)冈瓦纳大陆的组成部分,南美洲、非洲中部和南部、印度、澳大利亚都曾经联结在一起,后来分裂、漂移。在新生代分离得越来越远,表现在:南非与非洲的分离;非洲—印度与南极洲—澳大利亚的分离;非洲与印度之间是古新世—始新世分离的:大西洋与印度洋继续扩张,是正在继续进行时。
(3)距今6000万—5000万年开始,北半球格陵兰与欧洲也开始分裂。
(4)大约2000万年前,阿拉伯半岛与非洲分开,诞生了红海。在近300万—400万年来,两个板块仍继续分裂,两岸平均以2.2厘米/年的速度向外扩张。红海在不断加宽,将来可能成为新的大洋。
(5)今天的斯皮次卑尔根岛,在石炭纪时处于热带、亚热带低纬度区,在白垩纪甚至生长椰子树,进入第三纪还在温带区,大致与法国的气候相似,最后才漂移到北极圈内。
(6)魏格纳认为:驱动大陆漂移的动力一是来自地球自转离心力,二是天体引潮力。
1.有什么证据支持上述论断?
(1)除了南美洲与非洲已分离的各部分能连接起来,轮廓凸凹吻合外,他首先追踪了大西洋两岸的山系和地层,结果令人振奋。
大西洋两侧的地层、构造、岩石、矿产遥相呼应。非洲西部老于20亿年的古老岩石分布区,非洲西部巨大的片麻岩高原与巴西片麻岩高原几乎一样,可以与南美洲巴西的古老岩石区相衔接,而且二者之间的岩石结构、构造也彼此吻合。著名的非洲金刚石产在金伯利岩中,在巴西也能找到;非洲西南部和巴西东部,南美洲东部和非洲西部的锡—钨、铁—锰、铜—铅—锌等矿带是互相衔接的。
非洲南端的开普勒山脉中的地层,与对岸南美洲的阿根廷首都布宜诺斯艾利斯附近的山脉中的岩石,遥相对应。在寒武纪期间具有相同的地质史,可以清楚地看出它们曾相偎相依。证明非洲与南美洲在1亿年前是联结在一起的,以后才逐渐分开。
英国的苏格兰、爱尔兰高地与北美洲加拿大的纽芬兰和拉布拉多高原,都属加里东褶皱带;苏格兰西北部及赫布里底群岛的片麻岩山系与拉布拉多北部元古界片麻岩山系相呼应。表明北美洲与欧洲以前完全可能是联结在一起的。
美国阿巴拉契亚山的褶皱带,其东北端没入大西洋,延至对岸,在英国西部和中欧一带复又出现。
(2)阿拉伯半岛与非洲裂断分开,诞生了红海。现在还可以看出,两岸的形状很相似,这是大陆被撕开留下的痕迹。红海是年轻的海,在近300万—400万年来,两个板块仍继续分裂。
(3)现在远隔重洋的大西洋两岸古生物面貌有着密切的亲缘关系。请密切结合下图,一个一个的动物察看,读者可从中找到许多有趣的东西。
中龙是一种小型爬行动物,生活在远古时期的陆地淡水中,它既可以在巴西石炭纪到二叠纪形成的地层中找到,也出现在南非的石炭—二叠纪的同类地层中。迄今为止,世界其他大陆上,都未曾找到过这种动物化石。淡水生活的中龙,是无论如何也游不过由咸水组成的大西洋的。这只能说明南非和南美曾经联结在一起。
图2 不同大陆上各地质时期的动植物亲缘关系表明曾相连
晚石炭—二叠系地层中(约3亿年前至2.5亿年前),有一种舌羊齿植物,是可以长成数米高的乔木。生存于古生代的南半球冰期后,已经灭绝,但化石保存良好。舌羊齿叶子外形呈舌状,广泛出现在:①南美洲,②非洲,③马达加斯加岛,④印度,⑤澳洲及,⑥南极大陆。
依据舌羊齿分布区域,把这些分离的陆块重新拼合,出现一个如下图的模式。这些现代已分离很远的地块中,所含舌羊齿化石种属,高度一致。
各大陆上的许多陆生动植物无法漂洋过海,它们的生存有一定区域局限性。因此,不同大陆上各个地质时期的动植物相似性程度的高低,或亲缘关系的远近,是反映大陆曾经连接的良好标识。相似之处越多,说明两个大陆曾经相连,反之,说明二者无关或相距遥远。如此可以证明,这些陆块在2.5亿年以前,是结合在一起的,古生代后,各个陆块才逐渐漂移,移动到现今的位置上。
图3 据舌羊齿化石分布带恢复各大陆原位置
距今2.3亿年前的二叠纪,鸟类还未出现,没有远程携带者,植物没有腿,也不会游泳,舌羊齿的种子不可能随风随海流散播。南极有舌羊齿植物化石,有恐龙的化石——南极洲有煤。舌羊齿如何漂洋过海的?只有用印度东岸曾经与澳洲西岸及南美洲、非洲,大西洋两侧的大陆曾联结在一起这一可能来解释,才能令人信服。
图4 海牛、三趾鸵鸟出现在大西洋两边(www.xing528.com)
更有趣的是,鸵鸟、海牛等也可对比。大洋洲特有的哺乳动物有袋类,在南美洲和非洲有相似的物种,魏格纳认为:大洋洲和南美洲的动物血缘关系,是两地曾经相连的证据。发生在两地还相连的寒冷时期,大洋洲与南极洲分离之前。
(4)有一种圆庭蜗牛,既发现于德国和英国等地,也分布于大西洋对岸的北美洲。蜗牛素以步履缓慢著称,居然有本事跨过大西洋的千重波澜,从一岸传播到另一岸?当时没有人类发明的飞机和舰艇,蜗牛是怎么过去的?
(5)美国东海岸和欧洲西海岸,同纬度的地区都有一种蚯蚓,而美国西海岸却没有,这是为什么?魏格纳认为,这种分布情况,正好说明欧洲大陆和美洲大陆本来是连在一起的,后来分裂了,分成了两个洲。所以欧洲和南美洲才有同种蚯蚓的化石,那小小的蚯蚓,活动能力有限,无法跨越大洋。
(6)格陵兰有热带植物的化石,根据磁异常推算,爱尔兰海底过去4万年以2厘米/年的速度扩张,如果速度是一致的,那么格陵兰与欧洲分裂,就应是6000万—5000万年开始的。
(7)距今约3亿年前后的石炭—二叠纪时,在南美洲、非洲中部和南部、印度、澳大利亚和南极洲,都发生过广泛的冰川作用。有的地区还可以从冰川的擦痕判断出古冰川的流动方向。而且南美洲、印度和澳大利亚的古冰川遗迹残留在大陆边缘地区,冰川的运动方向反常,如下图箭头所示,是从海岸指向内陆高处。面对这种古冰川的分布及流向特征,过去的地质学家一筹莫展。
图5 石炭-二叠纪南半球冰川分布区及其流向
冰川是不会登陆向高处运动的,这说明这些大陆上的古冰川不是源于本地。当时的冰川类型是在极地附近产生的大陆冰川。
图6 还原南极冰川中心将分裂前的各大陆合拢
魏格纳把冰川活动的中心,放在南极周围,把南美洲、非洲中部和南部、印度、澳大利亚合拢排列,并且合理地把珊瑚礁和蒸发岩分布地带调转放在赤道附近,用这种方法确定了各大陆当时的古纬度,合理地解释了古大陆冰川由中心向四方呈放射状流动特征。原来的内陆变成了沿海,圆满地解决了冰河的流向问题。我们现在看到的冰川向陆地内部运动的表象,其实是因为原来大陆分裂开来,原来的内陆变成了沿海的缘故。
(8)南太平洋的胡安·斐南德斯群岛上的植物与邻近的智利西海岸,没有任何亲缘关系。但与火地岛、南极洲、新西兰及太平洋诸岛植被存在亲缘关系。魏格纳认为:南美洲向西漂移,最近才接近斐南德斯群岛,所以两地植物才有如此显著的差别。
在这种多学科的性质鲜明的资料证据面前,魏格纳认为:必须承认“大陆是活动的”。
2.近代新证据
对古纬度和现代纬度的比较,魏格纳得出了大陆漂移的结论。他测出:格陵兰岛相对于欧洲大陆依然有漂移运动,漂移速度是每年约1米。
当年魏格纳引用了许多大地测量数据,结合当时认定的地层年代年龄资料,试图说明一些大陆块体之间,存在纬度或经度方向上的变化。由于受时代科技水平限制,地质年龄估算不准确,本书不是编年史不予复述引用。但以新的GPS卫星定位数据,现代精确的大地测量数据彰显其原意,佐证魏格纳大陆漂移理论,仍应是必要的。
(1)巨大的太平洋板块朝西北、西及北的海沟俯冲推移。地质学家估计,大板块以1—6厘米/年速度移动,在最近的70年里,欧亚板块与太平洋板块相对位移了7米左右。
属太平洋板块的次级菲律宾海板块向欧亚板块相对运动。它们的汇聚速率在日本九州附近为3—4厘米/年,向南至台湾以南增大到7厘米/年。太平洋板块东边,秘鲁—智利海沟,次级可可板块和纳兹卡板块与南美板块相互俯冲和仰冲,其汇聚速率也在9厘米/年以上。
(2)阿尔卑斯—喜马拉雅巨型纬向造山带,其北为欧亚板块,以南依次为非洲板块、阿拉伯板块和印度板块,它们相对挤压、汇聚,压缩速率自西而东逐渐增大,至印度板块西面的帕米尔楔,其汇聚速率为4.3厘米/年,向北偏西插入欧亚板块;至东面的阿萨姆楔,则以6.4厘米/年的汇聚速率向北东冲入欧亚板块。由于两端向北推进的速率不一致、不对称,故在印度板块向北运动的同时兼有左旋动势。印度板块的这种运动性质是形成青藏高原构造形变的主要驱动力。
(3)1960年以后,在精确测定地壳洋壳绝对年龄的基础上,科学工作者依据海底磁异常条带的宽度和时限,估算出2亿年来,海底扩张速率为1—10毫米/年。
(4)南极地区,在水平方向上呈现以年平均为18.5毫米的速率向南美洲方向稳定运动,这是中国南极考察队,分别从1997年在长城站和1998年在中山站设立的全球卫星定位系统(GPS),连续观测获得的结果。而地处东南极大陆的中山站地区,在水平方向上呈现以年平均为8.7毫米的速率向西南方向运动。
(5)澳大利亚板块与南极大陆板块分离后,仍背离南极板块大约以7—8厘米/年速率向北运动;也推动着南极板块朝与其反向的南美洲方向运动。
魏格纳学说一个致命弱点是:“大陆漂移的动力机制与地球自转的两种分力有关。”
根据魏格纳的说法,当时的物理学家立刻开始计算,利用大陆的体积、密度计算陆地的质量。再根据硅铝质岩石(花岗岩层)与硅镁质岩石(玄武岩层)摩擦力的状况,算出要让大陆运动,需要多么大的力量。物理学家发现,日月引力和潮汐力很小,拉动海水潮涨潮落可以,根本无法推动广袤的大陆移动。
“大陆漂移”动力学机制论断,得不到物理学上的支持,遭到正统学者的非议。
因此,大陆漂移学说在兴盛了十几年后就引起各家的挞伐和指责,魏格纳也因此遭到无情抛弃,甚至地质年会也不允许他参加。
魏格纳没有活到看着自己的思想被证明是正确的那一天。去世30年后,板块构造学说席卷全球,人们才承认了大陆漂移学说的正确性。从科学的发展来说,我们实在是应该感谢魏格纳的这个创新思维,敬仰他寻求大自然真相的宝贵品格。
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