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第16章 地球科学(1)

大陆漂移学说

公元1910年,一个秋日的夜晚,秋雨从天空绵绵不断地飘落下来,下得人心里都烦透了。这场雨一连下了五天,还没有停下来的趋势。

在德国马尔堡物理学院的讲师楼上,四楼的一间房子里,灯还亮着。虽然已经是夜里两点多钟了,但是,魏格纳却怎么也睡不着,只好起床,在屋子里转来转去。

前两天,魏格纳因伤风受凉,而患了重感冒,尽管吃了几次药,但还是没有多大好转,一天晚上,他又发烧了。赶紧爬起来又吃了两粒退烧片,这才觉得好受了一些。

魏格纳躺在床上,一会儿看看天花板,一会儿又看看电灯,头脑一时也没有停下来,他又把自己的目光,集中到墙上挂着的一张世界地图上。

突然,他惊奇地发现,大西洋两岸的轮廓竟然是如此的互相对应,尤其是巴西东端的直角突出部分,与非洲西岸呈直角凹进的几内亚湾非常吻合。

魏格纳顿时来了精神,他又继续朝南看过去,只见巴西海岸的每一个突出部分,都正好和非洲西岸同样形状的海湾相对应;同时,巴西海岸每有一个海湾,非洲方面就有一个相应的突出部分。

怎么会有如此的巧合呢?要是把它们拼合在一起,简直就像一块完整的大陆?

魏格纳的脑子里忽然闪过一个奇怪的念头:莫非非洲大陆与南美洲大陆曾经贴合在一起,也就是说,它们原是连接在一起的一整块原始大陆,它们之间没有大西洋,到后来才破裂、漂移而分开的。

这种大胆的想法,从此就一直困惑着、缠绕着这位学者,他决心一定要弄个水落石出。

到了第二年的夏天,有一次,他在学校图书馆查找资料的时候,无意间读到一篇论文,说根据一系列的古生物证据,巴西和非洲之间曾有过陆地联系。

魏格纳不由自主地想起,去年秋天那个雨夜、他在病中的发现。更加坚信,大西洋两岸轮廓的相似绝对不是偶然的巧合,这里面肯定有文章可做,也许是一个涉及大陆形成和地球演化的大问题。

他把自己的这一想法,跟他的老师、着名气象学家柯彭教授说了。

柯彭教授认真地盯着地图看了一会儿,觉得魏格纳讲得确实有些道理。

他告诉魏格纳,在地质学界,占领导地位的,一直都是“海陆固定”的学说。

所谓的“海陆固定”说,其主要观点就是,地壳升降是地球史上海陆变迁的主要原因,无论地壳如何升降,大陆块在地球上的位置是固定不变的,大洋盆地是永存的。

但是,自17世纪以来,许多人对“海陆固定”说产生了怀疑。

比如,哲学家培根就曾经指出:非洲西部和南美东部海岸线的吻合,不可能是偶然的巧合,肯定有着某种原因。

19世纪中叶,地质学家斯尼德尔发现欧洲和北美煤层中的植物化石雷同,他认为,煤层形成时期的石炭纪,欧洲大陆和美洲大陆曾经连接为统一的大陆。

19世纪末,进化论的创立者达尔文的儿子、英国天文学家乔治·达尔文又认为,月球原本是地球上的一部分地壳脱离地球后演变成的,而在月球形成后,地球上的大陆块重新调整了位置,大陆便发生了漂移。

柯彭教授好心地劝魏格纳,不要揽下这项“分外”的课题。因为大陆漂移问题至少涉及地质、古生物、动物地理和古气候等一系列学科,论证起来,不是那么轻而易举的。

然而,勇于探索的魏格纳决心要把这个问题搞个水落石出,他开始努力地吸取地质学和古生物学知识,从浩如烟海的资料和典籍中收集大陆曾经连接和漂移的证据,从各个大洲之间的联系和对比中进行考察和寻索。

魏格纳没有孤立地看待各个局部地区的地质资料,而是从全球或洲际的范围内加以考察和追踪。

魏格纳想到,如果现在被大洋隔开的大陆从前果真是一个大陆的话,那么,在当时所形成的地层也一定像大陆轮廓一样可以拼接起来,同时,由这些地层褶皱所形成的褶皱山系也必定可以连接起来。

魏格纳首先考察了大西洋两岸的褶皱山系和地层。他发现,大西洋两岸的岩石、地层和褶皱构造确实像搭积木一样可以搭配起来。

如巨大的非洲片麻岩高原和巴西的片麻岩高原遥相对应,二者所含的火成岩和沉积岩,以及褶皱延伸的方法也非常一致。

魏格纳对于这种地层和构造上彼此相接的现象,作了一个比喻。

他说,这就好比一张被撕碎的报纸,如果按其毛边拼接起来,报纸上的印刷文字行列也恰好齐整切合,凭这一点,我们就得承认这两片报纸原来是连在一起的。

魏格纳特别强调,由于相互衔接切合的不只是一个行列,而是有多个行列,这就排除了“偶然”和“巧合”之类的解释,把这一原则应用于大陆,正好为大陆曾经贴合提供了一个有力的证据。

面对大量古生物分布的有趣事实,传统学派认为是垂直运动——陆桥升降所引起,魏格纳则主张可以运用水平运动,即大陆漂移来加以解释。

魏格纳果断地认为,大西洋两岸以及其他一些地区间古生物的亲缘关系,并不是其间有什么“陆桥”存在,而是因为两侧大陆本身曾经直接相连。

也就是说,当时根本就没有什么大西洋、印度洋,到后来大陆破裂并漂移分开,才终于形成现在这样的海陆布局。

魏格纳还强调指出,对于一些大陆上古生物的分布,用大陆漂移说解释比用陆桥说更为确切。

比方说,舌羊齿植物化石在非洲、南美、澳大利亚和印度等地的石炭二叠纪纪地层中都有发现。而这些地区相距万里,所处气候带也不一样。

因此,即使用陆桥把它们联系起来,仍然很难理解舌羊齿植物在同一时期的分布情况。

大陆漂移说则不仅认为这些大陆曾经连接,而且认为它们之间在距离上并不十分遥远。也就是说,它们在当时曾经汇聚在一起,所处气候带也比较相近。

这样一来,舌羊齿植物化石的分布才得到圆满的解释。

1912年1月6日,在法兰克福召开的地质学会议上,魏格纳首次发表了他的学说。他明确地指出:

“南美洲与非洲原本是相互联结的一块大陆,后来因地壳剧烈变动,导致这块大陆分裂成两片,形成了今日各自独立的两块大陆。”

魏格纳的大陆漂移说发表以后,立即在全世界的地质学界引起了一场轩然大波。有人为之鼓掌喝彩,也有人斥之为奇谈怪论,因为从来人们就认为大陆是不动又不变的,大陆会裂开,而且会漂移,这真是太不可思议了。

魏格纳是个不肯轻易认输的人,为了替大陆漂移说寻找冰川学和古气候学的证据,魏格纳进行了横跨格陵兰的考察,从而获得了大量丰富的第一手资料。

1914年夏天,第一次世界大战爆发。魏格纳作为预备役军官被应征入伍。

战场上,到处都是鲜血和尸体。但是,魏格纳的眼前却浮现出一望无际的大西洋,以及两岸的大陆、欧洲非洲大陆和南美洲大陆,这些大陆围绕大西洋到达北极……在战争的空隙,只要一有机会,他就从树上折下一根小树枝,在地上画起来,他画着非洲,画着美洲,他好像看见巴西正好是从非洲分裂散开的。

1915年,魏格纳在一次战斗中身负重伤,差点送了命。魏格纳因此而获准请了长假。他一边养伤,一边写完了研究大陆漂移说的划时代的地质文献《海陆起源》。

在这本书里,魏格纳如同一位博古通今的高级导游,把人们带进“新迪斯尼乐园”,去参观古往今来海陆的迁移变化。

按照魏格纳的描述,在距离今天大约3亿年前的古生代,地球上只有一块完整的大陆,叫做“泛大陆”,周围全部是汪洋大海。

后来,由于天体引力和地球自转离心力的作用,这块“泛大陆”开始分崩离析,犹如浮在水面上的冰块,越漂越远。

从此,美洲和非洲、欧洲分开,中间留下浩瀚的大西洋;非洲的一部分告别了亚洲,在漂移的过程中,其南端略有偏转,渐渐与印巴次大陆脱开,诞生了印度洋。

到了距今大约300万年前的第四纪初期,地球表面各大陆终于漂移到今天的位置。

魏格纳提出的大陆漂移说,是他多年来苦心研究的科学成果,他进行了多角度、多学科的反复严密的论证。

魏格纳提出的最明显的证据,便是大西洋两岸大陆海岸线的相似性。由于这些大陆在分裂时发生了大规模的玄武岩浆喷射,形成了今天分布在非洲安哥拉和南美巴西的同一个成矿带上。

近年来,有人取大陆架的轮廓用电子计算机测定,得到最佳拟合,偏差很小。

难怪现在有人惊叹,魏格纳是一位卓越的地质诗人,他的大陆漂移学说是震撼世界的不朽的地质之歌。

迷恋探险

1880年11月1日,魏格纳出生于德国柏林。他的父亲是福音派新教徒的传教士,当时任一家孤儿院的院长,在当地人的心目中,是个大好人。

小时候的魏格纳,算不上是个聪明绝顶的孩子,但是,他以自己的淳朴、善良、勤奋、好学,赢得人们的一致好评。

稍微能读懂文章的时候,他就迷恋上了探险家的故事。

英国探险家成了他心目中的偶像,特别是约翰·富兰克林为了探索和开辟出一条“西北航道”,最后牺牲在通往北极圈的路途上的事迹,给魏格纳的心灵造成了强烈的震撼。

魏格纳小时候体弱多病,三天两头发烧咳嗽。为了克服这个毛病,他自觉地对自己进行残酷的身体训练。

一年四季,他都坚持用冷水洗脸洗澡。天寒地冻的时候,他咬着牙穿着一件单衣站在雪地里,有时一站就是好几个小时;酷热难当的时候,他总是背着十几斤重的砂袋或大石头到郊外,有时一走就是几十公里。

一遇到下雪天,他都要去练习滑雪。滑雪的路线一旦确定下来,就不管道路怎样崎岖不平,坑坑洼洼,他总是奋力前往,摔倒了再爬起来,直到抵达目的地。

1900年,魏格纳从预科学校毕业后,进入高等院校学习,主攻天文学和气象学。

1905年,25岁的魏格纳获得了天文和气象博士学位。

大学毕业后,魏格纳即致力于高空气象学的研究工作。他曾经奋不顾身地投入高空探测气球的活动。

魏格纳和他的弟弟库特参加了1906年4月的探空气球比赛。当时持续飞行时间的世界纪录是35小时,魏格纳兄弟却飞行了52小时,一举刷新了世界纪录。

1906年夏天,魏格纳实现了自己多年以来梦寐以求的理想,他应邀参加丹麦探险队,深入到格陵兰,从事气象和冰河的调查,在这里,他度过了两年艰辛的探险生活。

在格陵兰,他发现了许多奇异的现象。他惊奇地看到,冰冻得比石头还硬的冰河,居然也能够缓慢地移动。

他还看到,格陵兰有着丰富的地下煤层,但是,格陵兰位于北极圈内,根本没有高大的树木,那么,地下的煤层又是从哪里来的呢?

魏格纳百思不得其解,忽然,一个奇怪的念头又闪现在他的大脑里,莫非北极圈内的陆地是从别处漂移过来的?

从格陵兰返回德国以后,魏格纳成了马尔堡大学的天文学和气象学讲师。他的课讲得非常有吸引力。他常常旁征博引,举一反三,把学生都听得入了迷。同时,他开始更加深入地探讨那些令人头痛的大陆漂移的问题。

魏格纳具有顽强的毅力、超群的智力和强壮的体力,他只要认准了一个目标,便穷追到底,百折不回。年近半百以后,关于大陆漂移的验证问题,仍然像没有还清的账一样,总是缠绕在他的心头。

1930年4月,魏格纳率领一支探险队第三次深入到冰天雪地的格陵兰进行考察,并顺利抵达了格陵兰西海岸基地。

他们试图重复测量格陵兰的经度,以便从大地测量方面进一步论证大陆漂移。在极为不利的条件下,魏格纳一行从事气象观测,并且利用地震勘探法对格陵兰冰盖的厚度作了探测。

当时,在格陵兰中部的爱斯密特基地里,有两名探险队员准备在基地里度过整个极夜,以便作气象学方面的考察和论证。但是风暴和冰雪使给养运输一再耽搁。

9月21日,魏格纳决定亲自把给养从海岸基地运送到爱斯密特去。

魏格纳一行15人乘着狗拉雪橇在狂风暴雪中艰难行进了近100英里。这时,气温低达摄氏零下65度。大多数人失去了勇气,不愿意再往前走。

但魏格纳主意已定,最后只剩下了两个追随者,他们又走了大约70多英里,终于胜利抵达了爱斯密特基地。

这时,有一个同伴的双脚已严重冻伤,而继续留在爱斯密特基地,就会增加给养困难,甚至有可能会断粮。

11月1日,魏格纳在爱斯密特基地草草过完了自己的50岁生日以后,决定冒着生命危险返回海岸基地。

11月2日,魏格纳和另外一位同事,乘两辆狗拉雪橇,动身返回海岸基地。

这一天,格陵兰岛上风雪漫天,气温降到摄氏零下40度。魏格纳在极端险恶的环境中前进,每前进一步,都要付出巨大的代价。

连续几个月的极度劳累,魏格纳终因心力衰竭倒在雪地里,再也没有爬起来。

由于魏格纳和他的同伴迟迟未归,附近的科学考察基地曾试图派飞机前往搜索。然而,无情的格陵兰冬季使得一切希望都落空了。

直到第二年四月,他的尸体才被搜索队发现,但是,他已被冻得硬如石头,与北极冰河融为一体了。

长空呜咽,风雪哀号,沉痛悼念这位为了验证其大陆漂移学说,而魂断北极的真正勇士,他去世的时候,才刚刚50岁,正当盛年有为之际。

源源不断的新证据

本世纪60年代以来,由于古生物学、海洋地质学等学科的迅速发展,魏格纳的大陆漂移说又获得了新的充分的证据。

世界各国的学者们对大陆漂移说重又进行了充分的研究,从而形成了“大陆漂移”、“海底扩张”和“板块构造”的三大理论,揭开了一系列重大的地质奥秘。

大陆漂移说又重新焕发出夺目的光彩。

从50年代开始,科学家们就逐步发现,大洋底部并不是理想的盆地或平川,它也像陆地上一样坎坷不平,也有高山、平原、丘陵、盆地等各种各样的地形。

1956年,美国科学家尤因和希曾首先指出,世界大洋洋底纵贯着一条连续延伸长达64000公里的中央海岭体系。

中央海岭又称中洋脊。在大西洋和印度洋,它正好位于大洋中部,边坡较陡,分别称为大西洋中脊和印度洋中脊;在太平洋,海岭偏居大洋东侧,且边坡较缓,通常称为东太平洋海隆。

这条巨大的海底山岭,犹如一条巨龙,蜿蜒曲折,从北冰洋到大西洋、印度洋,直至太平洋,连成一个环绕全球的大洋中脊系统。

在大洋中脊的中央还有一道宽40多公里、深1至3公里的中央裂谷,这里便是火山和地震最为频繁的地带。

人们还出乎意料地发现,海洋沉积层的厚度很小,根据地震探测平均只有0.5公里。

如果以每年沉积一毫米厚的沉积速度来计算,只要大洋存在过10亿年,就应当有厚达10公里的沉积物。

人们还陆续在洋底的基岩崖壁处挖到一些较老的岩石样品,但直到60年代开展深海钻探以前,还没有发现过比白垩纪(距今13500万年)老的岩石。

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