大陆漂移理论的历史渊源：五堂极简科学史课

近代自然科学的最初阶段，形而上学地球观曾一度占统治地位，认为地球自古以来无大的变化，现今的地球面貌从来就是这样存在着的。1830—1833年英国的赖尔（C.Lyell，1797—1875）在《地质学原理》一书中，用地球发展的“均变论”观点和“将今论古”方法，论证了地球有着数亿年演化的历史，但是赖尔在地球面貌的基本轮廓方面，并没有突破传统地球观的束缚。赖尔之后发展起来的近代地质学中，大陆固定、海洋永存观念被作为一个定论继承下来，并且得到了地球冷缩说的支持。

1492年开始的以哥伦布（C.Columbus，1451—1506）、达·伽马（Vasco da Gama，约1469—1524）和麦哲伦（F.Magellan，约1480—1521）三大航海家为代表的地理大发现推动了世界的近代化。这些地理大发现在地球科学史上的巨大贡献可概括为两个方面，一是继承了古希腊的大地球形观，“重新发现了地球”；二是促使资本原始积累，驱使新兴资产阶级跑遍世界，调查并进而掠夺世界资源，从而积累了各大洲的基本地球资料。在上述地球资料的基础上，1568年荷兰的麦卡托（G.Mercator，1512—1594）突破了古希腊托勒密（Ptolemy，约90—168）的地图投影法，创立了能更好用于航海的麦卡托投影法——圆柱投影法。在此新投影法基础上，他绘制了第一张包括有新大陆的世界地图。以大西洋为中心，新旧大陆分列于两边的世界地图给全球规模的大陆漂移思想的出现，提供了契机。面对此世界地图，大西洋两岸海岸线形状的相似性启发了大陆漂移思想。1620年，弗朗西斯·培根（Francis Bacon，1561—1626）在《新工具》书中就指出这种吻合现象不大可能是偶然的巧合，但没有进行解释。1658年，法国的普雷赛（R.P.F.Placet）在论文中认为两大陆是在挪亚洪水时才分开的。1800年，德国的洪堡（A.von Humboldt，1769—1859）推测大西洋原是一条大河，挪亚方舟曾引驶其中。1858年法国的斯尼德—佩利格里尼（A.Snider-Pelligrini）根据大西洋两边大陆的生物、古生物的亲缘关系，推测大西洋是大陆漂移形成的。他在《地球形成及其奥秘》一书中，解释欧洲和北美洲的煤层中距今3亿年的植物化石为什么如此相同时，还专门绘制了示意图（参见图4.1），说明大西洋两岸的这两块大陆当时正好能拼合在一起。

19世纪末，G.达尔文（G.Darwin，1845—1912）和费希尔（R.O.Fisher，1852—1932）一起提出月球来自地球的假设，认为月球原先是太平洋中的一块陆地，由于地球旋转的离心力或被经过的星球吸引而离开地球。1882年，费希尔进一步提出，在地壳一部分离开地球形成月球之后，地壳重新调整位置，大陆发生了大规模的水平运动。大陆漂移思想到修斯（E.Suess，1831—1914）时，开始得到了科学的论证。19世纪末奥地利的修斯在《地球的面貌》一书中，指出南半球各大陆按地层的相似性可拼合为一个以印非大陆为核心的巨大的冈瓦纳古陆（Gondwana Land）。地质史上的特堤斯（Tethys，古地中海）位于北面欧亚大陆和南面印非大陆之间，《地球的面貌》在对特堤斯构造的研究中，不止一次地提到欧亚大陆对冈瓦纳古陆的整体水平运动。

图4.1　斯尼德一佩利格里尼的大陆漂移图

19世纪后半叶，自由资本主义开始向垄断资本主义发展，为了掠夺原料和扩大市场，大批探险队和科学考察队深入世界各地（到20世纪初，只剩下两极地区了），收集了大批新的地质地理资料，这些新资料动摇了大陆固定论的基础。(www.xing528.com)

一些被海洋相隔的大陆上，生物和古生物有着亲缘关系的现象在20世纪初用陆桥说来解释。陆桥说认为在地质历史时期，两大陆间有过狭长的陆地的连接，称为“陆桥”，生物可以通过它迁移或传播，后来陆桥沉没了，两大陆才被海洋隔开。陆桥说可以解释生物和古生物的分布。在石炭—二叠纪，世界上的古植物属于两个主要的类群，在欧、亚两洲发现的植物化石属于大羽羊齿类；而在世界其他地方，如印度、非洲和南半球诸大陆发现的植物化石却属另一类群为舌羊齿类。舌羊齿类是陆生植物，它是难以逾越万里大洋而从一个大陆迁移到另一大陆的。舌羊齿类的如此广泛分布，只能用石炭—二叠纪有着陆地的连接来说明。在二叠—三叠纪，爬行动物的全球性分布也能用当时陆地的连接来解释。根据统计人们还可以推出，在侏罗纪以前的漫长地质时期中，可能有着较大规模的陆地的连接，如澳大利亚—印度—马达加斯加—非洲；非洲—南美洲；欧洲—北美洲。陆桥说维护了传统的大陆固定观念，所以得到广泛的承认。陆桥说拥护者企图从生物、古生物的亲缘关系，来寻找地球上存在过的各个陆桥，但事与愿违，研究越深入，陆桥说的漏洞也就越多。例如，胡安·费尔南德斯群岛的植物区系与邻近的南美大陆植物区系没有亲缘关系，反而与被海洋相隔很远的火地岛、南极洲、新西兰及太平洋诸岛的区系有亲缘关系。又如澳洲动物区系中的有袋类、单孔类动物和邻近的群岛不一样，而它们偏偏和远隔重洋的南美的动物区系有亲缘关系。诸如此类现象很难用陆桥说来解释。大陆地壳以花岗岩质为主，海洋地壳以玄武岩质为主，两者质地根本不同。如果陆桥确实存在过而后来沉入海底，则因两者质地不同是很容易找到的。所以如果存在过的长达几百、几千公里的陆桥后来竟完全在海底匿迹是不可思议的。当然在洋底确实有着中洋脊（海底山脉），但这是与海岸线平行而不是与海岸垂直的，故不可能起到陆桥作用。两大陆生物、古生物的相似性用大陆漂移来解释就顺理成章了。

相隔很远的两大陆的古气候、地层、构造、岩相等方面的相似性、连续性现象，更不是陆桥说所能解释的。这就进一步促进了大陆漂移思想的发展。例如人们发现北半球没有石炭—二叠纪冰川遗迹，而且根据植物化石证据，这个时期是热带气候在北半球占优势，但在南半球（包括南美的阿根廷、非洲南部、澳洲南部以及印度的许多地方）却普遍存在石炭—二叠纪冰川遗迹。在非洲和印度，冰川遗迹甚至靠近了赤道。假如大陆从来没有漂移过，则必然得出在石炭—二叠纪几乎整个南半球曾被冰川覆盖，而北半球则热带气候占优势的结论，这显然是不可能的。但如果设想南半球陆地曾聚合在一起，只是后来才漂移开来，这样南半球冰川范围就不那样大得不可理解了。更令人惊讶的是印度的石炭—二叠纪的冰川还不是来自北部的喜马拉雅山区而是来自南部现属热带的平坦地区。这说明冰川来源是当时围绕南极分布的联合大陆的中心。

1852年，法国的博蒙（E.de Beaumont，1798—1874）提出了地球冷缩说。该学说认为地壳因冷却产生收缩，表面形成褶皱山脉。该学说曾得到普遍承认，并用来解释地球的基本面貌。虽然该学说也论证了地壳因冷缩而发生水平运动的可能性，但是在根本上却否定了地壳大规模水平运动的存在性。20世纪初，由于开凿辛普朗隧道（Simplon Tunel），清楚地揭示了阿尔卑斯山的第三纪强烈褶皱地层剖面。人们计算单是冷缩形成阿尔卑斯山的第三纪褶皱，整个地壳就需降温2400℃。如果考虑同一时期其他褶皱和较古地质时期的多次褶皱，那么地壳就需要更大的降温，但这是不可能的。1905年英国的乔利（J.Joly，1857—1923）发现了地壳岩石中的放射元素。大量放射元素蜕变所放出的大量热，会抵消地壳向太空的散热，这就使地球因冷却而收缩的说法行不通了。

1889年美国的达顿（C.E.Dutton，1841—1912）创立地壳均衡说，认为海陆物质成分不同，比重不同，陆地比重比海洋地壳小，所以大陆好像一个浮在整个海洋地壳上的浮体。通常大陆的重力和浮力相等，大陆处于平衡状态，不会上下运动。地壳均衡实际上是大陆漂移的物理学术语，因为既然大陆只是处于平衡状态的浮体，当受到外力作用时，大陆自然可以运动，不仅有垂直运动，还可以有水平运动。到了20世纪初，地壳均衡说已成为不少人进行深入研究的学说，并多方计算测定均衡面深度，魏格纳关于大陆漂移的思想，无疑受其影响，因为他已经认识到海洋与大陆是根本不同的。大陆块厚约100公里，浮在地幔之上。这一厚度概念是当时推算的平均均衡面深度，因此如果说陆桥说和地球冷缩说的困难动摇了大陆固定论的基础，那么地壳均衡说的产生就成为大陆漂移说的基础。