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第8章 大陆漂移的发现(1)

多少个世纪以来,人们不断探索着地球的奥秘。经过许多地质学家的努力,到了近代,人们终于形成了这样一种观点:地球上沧海桑田的变化主要是由于地壳的升降造成的。地壳以垂直运动为主,海洋盆地和大陆在地球上的位置基本上是不变的。这种观点就叫作“海陆固定论。”

20世纪,德国地球物理学家、气象学家魏格纳提出了大陆漂移学说,向海陆固定论发起了挑战。这个学说经历了20年的争论,20年的沉寂,终于顽强地成长起来,发展为海底扩张学说、板块构造学说。现在,大陆曾经和正在发生大规模水平运动的观念已为人们普遍接受,并成为指导人类认识地球、改造地球的崭新的地球观。

天方夜谭

1910年的一天,年轻的德国气象学家魏格纳卧病在床。他百无聊赖,盯着挂在床对面的一幅世界地图。看着、看着,他忽然发现了一个奇妙的问题:为什么大西洋两边大陆的轮廓线是那样相似?非洲的几内亚湾刚好能填进巴西亚马孙河口突出的大陆;而沿着北美东海岸到特立尼达和多巴哥的凹形地带,恰好能镶进欧洲西海岸到非洲西海岸的凸形大陆;如果把它们并合在一起,正好是一个完整的大陆。世界上怎么会有这么巧合的事呢?难道它们原来就是一整块大陆,后来才分成了几块?这个离奇的念头从此萦绕在魏格纳的脑海中。

第二年秋天,魏格纳偶然翻看一本论文集,忽然,他眼睛一亮,原来论文集中有一篇文章谈到南美洲和非洲的古生物化石非常相似,比如一种叫中龙的爬行动物,既见于巴西东部,又见于非洲西南部。显然中龙不可能插翅飞过大西洋。因此作者推测,巴西和非洲很可能有过陆地的连结。魏格纳兴奋极了,作者的看法正好和自己的想法不谋而合。他兴冲冲地敲开了他的老师柯本教授的房门,把自己的想法原原本本告诉了老师。

柯本教授是德国著名的气象学家,他非常喜爱这个头脑敏捷、勤奋而有进取心的学生,魏格纳不仅是他的得意门生,而且还是他未来的女婿。柯本教授深知这一问题涉及众多领域,要想解决困难重重。他可不愿意让在气象学上大有前途的魏格纳放弃专业,去搞什么大陆飘移。于是,他告诉魏格纳,他的想法并不新鲜,早就有人猜想古代大陆是连在一起的,但是,从来没有任何人能够证明这一点。

的确,早在地理大发现的年代,许多探险家就发现非洲西部的海岸线和南美东部的海岸线正相吻合的事实了。1620年,著名的哲学家培根在他的《新工具》一书中,就曾对这一现象发表过评论,认为这不太可能是一种偶然的巧合。

19世纪,地质学家斯奈德发现欧洲和北美的煤层中的植物化石雷同,他推测在煤层形成的石炭纪时,欧洲和北美是连在一起的,并且绘出了分离前和分离后的地图。

著名的进化论者查理?达尔文的儿子乔治?达尔文则提出了一个有趣的设想,即月球是从地壳上的一部分分离出去的,在月球脱离地球后,地球上的陆地重新调整了位置。

柯本教授本来想以这些例子来说服魏格纳,这么多人都没有搞清这个问题,你就不要再枉费心机耽误了自己的前程。可是没想到,他的这番话,反而大大鼓舞了魏格纳:这更证明了自己的想法不是没有道理的,魏格纳下定决心,一定要解开这个谜。

《海陆起源》问世

不怕艰难险阻,富有挑战精神,这是魏格纳的一贯品格。

魏格纳于1880年11月1日生于柏林一个虔诚的天主教家庭中。他的父亲是一名传教士,很希望儿子将来能继承他的事业。但是魏格纳对神学一点儿也不感兴趣,他从小就迷上了探险事业,立志要做一名探险家。

当时,除了南北极之外,探险家们的足迹已遍及世界各地,因此,魏格纳的理想就是到北极

去探险。他读了许多有关北极的书籍。为了使自己的身体能适应极地的恶劣气候,他用斯巴达的方式锻炼自己的身体,冬天用冷水浇身,光着身子站在冰天雪地之中,只要有暴风雪,就不放过机会去滑雪,而夏天,在赤日炎炎下,背着砂袋步行几十公里,表现出了非凡的毅力和勇气。

魏格纳先后就读于海德堡、因斯布鲁克和柏林大学,25岁就获得了天文学和气象学博士学位。在柯本教授指导下,魏格纳亲自驾驶特制的气球,飞上3700米的高空,测量温度、气压、风向和风力。1906年,魏格纳以气象学家的身份,参加丹麦探险队,赴格陵兰探险,实现了少年时代的梦想。

现在,魏格纳以极大的热情和毅力投入了这个科学上未知领域的探险。他搜集一切他可以搜集到的资料,对浩繁的地质学、古气候、古生物、大地测量的资料进行整理和对比,从中寻找大陆漂移的证据。

1912年1月6日,在法兰克福地质学会上,魏格纳作了题为“大陆与海洋的起源”的讲演,首次提出了大陆漂移的假设。1915年,他的不朽著作《海陆起源》问世了。在这部著作中,魏格纳系统地论述了大陆漂移的理论,并用大量事实进行了论证。

让我们跟着魏格纳的描述去追寻一下地球的沧桑变迁吧。

那是距今3亿5千万年以前的古生代,地球上只有一块大陆,叫做联合古陆或泛大陆,在它的周围是一望无际的海洋,叫做泛大洋。大陆是由较轻的硅铝质组成的,漂浮在由较重的粘性大的硅镁质组成的大洋壳上。

由于地球由西向东旋转产生的离心力,加上月球潮汐力等的作用,在距今2亿年左右的中生代,大陆就像漂浮在水面上的冰面一样,开始分崩离析,美洲与非洲、欧洲分离,中间形成了大西洋,非洲的一部分脱离了亚洲,诞生了印度洋。到了距今大约二三百万年的第四纪初期,大陆漂移到了今天这样的位置,而现在大陆仍在漂移中。

这并不是魏格纳的凭空幻想,他有大量的事实为依据。

大西洋两边大陆不仅海岸线正相吻合,而且地质构造也是相互对应的,两边的岩石、地层和褶皱构造可以像搭积木一样搭配起来。比如非洲南端从东向西横着一条开普山脉,它的向西部分延伸可以在南美的布宜诺斯艾利斯南部找到,非洲陆地的片麻岩高原与巴西的片麻岩高原遥相对应;在巴西的米纳斯吉拉斯省和南非的奥伦治河以北都发现有白色金刚石矿……

魏格纳曾打过一个比方,如果把一张报纸撕成参差不齐的两半,假如两个半张报纸的边缘能很好地吻合在一起,而且撕破边缘上印刷的文字能连在一起,成为通顺的句子,就可以断定这两个半张报纸原来是同一张报纸。对于大陆来说,地质构造就相当于印刷的文字,它们一一对应,证明了原来的大陆是连在一起的。

古气候的研究也证明了这一点。20世纪初,人们在澳洲、印度、南非和南美都发现了古冰川的遗迹,从冰川作用的规模看,它们应当是极地冰盖。可是,这些地区现在都在赤道附近,因此,人们感到大惑不解。

魏格纳的大陆飘移学说为这个疑难问题找到了合理的解释:这些分散的冰川在联合古陆时代,都聚集在一个不大的地区,而当时这个地区正好是寒冷的极区。随着大陆漂移,它们才逐渐分开,并到了赤道附近。

生物学给出的证据就更多了。例如北美东部与欧洲西部有着同一种珊瑚礁,海滨生物和江河生物也相同;又如有一种园庭蜗牛,只有欧洲西部和北美邻近大西洋的地方才有……

过去,生物学家们也发现了这种相同的地方,但他们用陆桥学说加以解释,即各大陆之间过去有过部分的连结,后来这些陆桥沉没到海底了。

事实上人们从未在海底发现过陆桥的痕迹,而且以那种美国东部才有而西部没有的园庭蜗牛来说,它每秒只能爬行1.5毫米,既然不能从美国东部爬到西部,就更难想象它能爬过横跨大西洋的陆桥了。只有用过去这两个大陆是连在一起的才能作出合理解释。

尽管在魏格纳以前已有人提出过大陆漂移的想法,但只有魏格纳对这一假说作了全面深刻的论述,形成了严密的理论体系,因此,人们公认魏格纳是大陆漂移学说的鼻祖。

吹响现代地学革命的号角

《海陆起源》一书一出版,就轰动了整个地学界。短短几年,这部著作被译成英、俄、日、法等多种文字,传遍了全世界。它打破了人们对地球表面海陆起源与分布的传统认识,吹响了现代地学革命的号角。

正因为如此,这个学说一问世,就引起了人们的分外关注和激烈争论。一些学者热情鼓励和支持魏格纳,称赞他的学说“在思想上引起的革命堪与哥白尼时代的天文学相比拟”。但也有许多教授、权威嘲笑魏格纳的学说不过是“玩弄儿童七巧板的发明”,“说得有声有色最轻率的空想”,“给科学带来最大危害的形式主义”,他们称魏格纳是“一个不知天高地厚的狂人,”他的学说是不值一提的“狂想曲”。

人们反对这一学说,固然是由于保守思想作怪,但很重要的一个原因是这个学说还不完善,特别是它不能给出令人信服的大陆漂移的动力。地球物理学有关重力的测量的确证明了,洋底岩石比陆地岩石重得多,但是他们毕竟都是坚硬的石头,根据人们的经验和知识,很难想象大陆壳可以在固体的洋底壳上一漂千里。魏格纳曾设想由于地球的离心力和潮汐力引起大陆漂移,但许多科学家的计算证明,这两种力很小,远不足以使大陆发生漂移。

1928年11月,一个关于大陆漂移的讨论会在美国纽约举行,全世界14位著名的地质学家参加了这次会议。经过激烈的争论,有5人支持大陆漂移学说,2人有保留的支持,7人反对。会议主席只好做了一个折中的结论:“漂移的机制还没有找到,不过对于解释古生物分布之谜来说,大陆漂移说比陆桥说要好。”

纽约会议之后,争论仍在进行,推动了有关大陆漂移机制的研究。英国爱丁大学的地质学家霍姆斯最先提出,大陆漂移的动力可能是地幔物质的对流造成的。

地球是由地壳、地幔、地核三个层次组成的,有一点像一只煮得不太熟的鸡蛋一样,蛋壳好比地壳,蛋白好比地幔,蛋黄好比地核。1926年,地震学家古登堡在研究地震波的传输时,发现地震波传到地下一二百公里深时,速度减慢,这表明这里的物质比较软,具有一定的可塑性。霍姆斯认为大陆就是被驮在这个软流层上漂移的。

荷兰物理学家曼纳兹也提出过类似的看法,可惜他们拿不出充分证据,而且当时漂移论正处于不景气之时,因此,他们的论点没有引起人们的重视。

魏格纳并没有气馁、屈服。1930年,他重新踏上了赴格陵兰的第三次探险之路。他此行的目的,是想重测格陵兰的经度,以便从大地测量学方面获得对大陆漂移的有力证据。

格陵兰岛的天气变幻无常,气候恶劣,巨大的暴风雪呼啸着向他们扑来。他们一行15人,乘着雪橇艰难地跋涉着,每前进一步,都要付出巨大的代价。在险恶的环境下,大多数人失去了勇气,最后只有二人追随魏格纳。11月2日,魏格纳独自一人继续前进,由于过度疲劳,心脏病复发,倒在了皑皑白雪中,再也没有起来。这位才华横溢的科学家在他刚满50岁之际,为科学事业献出了他的宝贵生命。

魏格纳的牺牲,使大陆漂移学说失去了旗手,反对派抓住动力机制及其他一些细节问题大作文章,而支持这一学说的人一时又拿不出更有力的证据,这一学说日渐消沉,最后终于销声匿迹,有很长时间,在大学的教科书和讲义中再也见不到它。

大陆漂移学说的复兴

本世纪50年代,由于古地磁学的发展,沉寂了20多年的大陆漂移学说又复活了。

英国伦敦大学的布莱克特,领导着一个研究小组,对英国三叠纪岩石的剩磁进行了测量。要知道,测量熔岩的剩磁可以判断古代地磁场的强度和方向。这是因为当炽热的岩浆从地底下喷发出来时,由于岩浆温度很高,分子排列的秩序都打乱了,因此它不具有磁性。随着岩浆慢慢冷却和凝固,其中的铁矿物就会按当时地磁场的方向发生磁化,以后,这种磁化方向就被保留在岩石中,再也不受地球磁场变化的影响了,这就是剩磁。

布莱克特得到令人吃惊的结果,三叠纪时英国的地磁场方向与今天相比,磁偏角整整差了35°!这究竟是什么原因呢?一种可能性是地球磁极的方向发生了巨大的变化,但众多的知识告诉他们,地球磁极的位置虽然发生过变化,但总的来说,偏离位置不是很大,与地球的自转轴位置基本是吻合的。剩下的一种可能性就是英格兰从三叠纪以来,沿顺时针方向转了35°,而且向北移动了很大位置。

布莱克特不由得想起来被人们遗忘的大陆漂移学说:“魏格纳是对的,大陆的确曾发生过漂移。”

为了证实这一点,布莱克特又对印度德高高原侏罗纪年代岩石的剩磁进行了测定。结果表明,整个印度半岛从侏罗纪以来,已经向北移动了7000公里,从南半球跑到了北半球。

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