大陸是怎樣漂移的

歐陽軍

地圖上的發(fā)現(xiàn)

事情要從20世紀(jì)初開始講起。

找一幅世界地圖，仔細(xì)研究一下各大洲的形狀，你可能會(huì)發(fā)現(xiàn)大西洋兩岸的海岸線非常相似。如果我們做一番拼圖游戲，把大西洋兩岸的海岸線拼在一起，將巴西東端的突出部分嵌進(jìn)非洲西岸的幾內(nèi)亞灣，那么，整個(gè)巴西海岸同非洲西岸正好吻合，中間不會(huì)留下多少空隙。盡管地圖早就有了，可對(duì)這樣一個(gè)“巧合”，過去卻很少有人注意。一直到1910年，有個(gè)叫魏格納的德國氣象學(xué)家才偶然地發(fā)現(xiàn)了這個(gè)“奇跡”。這個(gè)發(fā)現(xiàn)激起了他濃厚的興趣，他下定決心要將這個(gè)問題探索到底。

經(jīng)過兩年緊張的深入研究和考察，魏格納在1912年提出了一個(gè)大膽的假說。他提出：在古代，地球上只有一整塊陸地。后來，這塊大陸像浮冰一樣在海上分裂漂移，才逐漸形成現(xiàn)在的各大洲。1915年，他又收集了大量地層構(gòu)造、古生物地理、古氣候等方面的證據(jù)，對(duì)大陸漂移問題作了系統(tǒng)的論述，寫成了著名的《海陸的起源》一書，提出了完整的大陸漂移說。

大陸漂移說的提出在地學(xué)界引起了轟動(dòng)。傳統(tǒng)的地球構(gòu)造學(xué)認(rèn)為，地殼運(yùn)動(dòng)主要是垂直升降運(yùn)動(dòng)，海陸的相對(duì)位置是固定不變的。魏格納的大陸漂移說居然認(rèn)為地殼有大規(guī)模的水平運(yùn)動(dòng)，大陸像船一樣可以漂浮活動(dòng)，這自然就遭到了許多正統(tǒng)學(xué)者的反對(duì)。由于當(dāng)時(shí)科學(xué)條件的限制，魏格納對(duì)大陸漂移的方式和動(dòng)力沒能作出圓滿的解答，因而，隨著1930年魏格納的過早逝世，大陸漂移說在根深蒂固的傳統(tǒng)勢(shì)力圍攻下漸漸衰落了。

不斷擴(kuò)張的海底

不管人們承認(rèn)與否，大陸畢竟是在漂移著的。1960年，一批英國地球物理學(xué)家根據(jù)他們對(duì)古地磁的研究，獨(dú)立證實(shí)了大陸曾經(jīng)漂移，而且得出的漂移軌跡與當(dāng)年魏格納的推斷相當(dāng)吻合。1965年，又有人用電子計(jì)算機(jī)比較大西洋兩岸大陸坡的等深線，結(jié)果得出了拼合得幾乎完美無缺的圖形。古地磁的研究和大陸坡邊界線的巧妙配合，給沉寂多年的大陸漂移說注入了新的生命力。大陸漂移說開始復(fù)蘇了。

20世紀(jì)60年代初，美國學(xué)者從大陸漂移說首創(chuàng)的地殼水平運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)出發(fā)，進(jìn)一步提出了海底擴(kuò)張說，從而為大陸漂移說提供了新的機(jī)制和最強(qiáng)硬的證據(jù)，使地殼水平活動(dòng)說在與固定說的對(duì)抗中最終取得了壓倒性優(yōu)勢(shì)。

早先，人們一直以為海底是比較平坦的。直到20世紀(jì)初發(fā)明了回聲測(cè)深法后，海洋學(xué)家才發(fā)現(xiàn)海底也是坎坷不平的。50年代中期，人們通過對(duì)各大洋的超聲波全面測(cè)深，發(fā)現(xiàn)全球各大洋的洋底都貫穿著一條連續(xù)延伸的海底山脈，稱為洋中脊。各大洋的洋中脊首尾相接，逶迤不絕，總長達(dá)64 000千米，相當(dāng)于繞地球一圈半還多。沿洋中脊的軸部，有一條斷裂谷把洋中脊劈開。這種中央斷裂谷在各大洋中脊有著廣泛的分布，被稱為全球性裂谷系。除了海底的山和谷，在大洋邊緣的海底還有好多條又深又陡的狹長海溝，其中最深的馬里亞納海溝最深處達(dá)11 000米，是世界上最深的地方。地球上最強(qiáng)烈的火山、地震差不多都分布在海溝附近。此外，人們還發(fā)現(xiàn)，洋底的年齡竟然比海洋本身年輕得多。這是用傳統(tǒng)的觀點(diǎn)無論如何都無法解釋的怪現(xiàn)象。

面對(duì)這種種新的發(fā)現(xiàn)，海底擴(kuò)張說提出：大洋的洋底是地殼底下的地幔物質(zhì)涌出形成的。洋中脊和裂谷系就是地幔物質(zhì)上升的涌出口，涌出的地幔物質(zhì)冷凝成新的海底，并推動(dòng)已形成的海底向兩側(cè)擴(kuò)張。在不同海區(qū)，海底擴(kuò)張可以有兩種情況：一種情況是擴(kuò)張著的洋底同時(shí)把兩側(cè)大陸連同其相鄰的海底一起推開，隨著新海底不斷生長，新生的大洋不斷張開，兩側(cè)的大陸逐漸漂移遠(yuǎn)離?，F(xiàn)在的大西洋就是在海底擴(kuò)張作用下，在不到兩億年的時(shí)間內(nèi)生成的。另一種情況是，當(dāng)洋底擴(kuò)張到達(dá)海溝處，便向下俯沖，重新回到地殼深處去。這時(shí)，洋底并不推動(dòng)相鄰大陸向兩側(cè)漂移，而是自己不斷地更新。如太平洋的洋底就處在不斷新生、擴(kuò)張和俯沖潛沒的過程中。根據(jù)太平洋洋底擴(kuò)張的速度計(jì)算，只需兩億年左右的時(shí)間，全部洋底就可以更新一次。

按照海底擴(kuò)張說，整個(gè)地球就像一頭張著兩張血盆大口不斷吞吐著腹中物質(zhì)的怪獸：一張大口是沿著洋中脊頂部延伸的全球性裂谷系，它不停地吐出新的海底；一張大口是幽深狹長的海溝，它不停地吞吸著老的海底。

由于海嶺是老的海底重回地殼深處的地方，地殼的運(yùn)動(dòng)和相互碰撞劇烈，很不穩(wěn)定，所以絕大部分的地震和火山都集中在海溝附近；由于海底在不斷更新，所以它的年齡自然要比海洋本身年輕得多。海底擴(kuò)張說簡單明了地解釋了傳統(tǒng)觀點(diǎn)難以解釋的問題。

海底擴(kuò)張說提出后的短短幾年內(nèi)，海底磁異常、洋中脊轉(zhuǎn)換斷層和深海鉆探等方面的研究工作相繼取得了卓有成效的進(jìn)展，為海底擴(kuò)張說提供了有力的定量證據(jù)。因此，到了1967年，海底擴(kuò)張說在地學(xué)界取得了完全確立的地位。

由于海底擴(kuò)張的概念最終打破了海陸位置相對(duì)不動(dòng)的傳統(tǒng)觀點(diǎn)，固定的大陸成了漂移的陸塊，局部的具體的地質(zhì)現(xiàn)象被歸納到全球的演化模型之中，因此，越來越多的人開始承認(rèn)，大陸漂移說和海底擴(kuò)張說的興起帶來了一場(chǎng)“地球科學(xué)的革命”。

令人陶醉的學(xué)科革命

這場(chǎng)革命并沒有到此為止。之后，大陸漂移說和海底擴(kuò)張說又被進(jìn)一步引伸和發(fā)展，出現(xiàn)了板塊構(gòu)造說。

板塊構(gòu)造說認(rèn)為，地球表面是一層平均為70～100千米厚的巖石圈。巖石圈之下，由于溫度和壓力的增高，地球物質(zhì)變軟熔融，形成了一層可以流動(dòng)的軟流圈。巖石圈很硬，它沿洋中脊、海溝等處被分割成若干巨大的板塊，如太平洋板塊、歐亞板塊等。板塊很大，既包括陸地，也包括海底。它們漂浮在軟流圈上，隨著軟流圈物質(zhì)的對(duì)流而不停地漂移著。

板塊構(gòu)造說是一種神奇的理論，它能解釋和說明許許多多問題，簡直像一件不可言喻的法寶。

板塊構(gòu)造說不僅能解釋大洋是怎么形成的，洋底為什么有極為壯觀的海嶺和海溝，洋底為什么如此年輕，而且能解釋喜馬拉雅山為什么隆起，日本為什么有很多火山，希臘、意大利發(fā)生強(qiáng)烈地震為什么要到北非大陸去找原因。板塊活動(dòng)為金屬礦藏提供了不盡之源，還為石油的生成和儲(chǔ)集提供了很有利的條件，給人類帶來了上千億噸的石油。板塊構(gòu)造說可以說明為什么在氣候寒冷的阿拉斯加和北海居然盛產(chǎn)石油和天然氣，在冰封的南極地區(qū)竟也埋藏著煤層，指導(dǎo)人們到哪兒可以開采到礦藏。生物學(xué)家對(duì)板塊構(gòu)造說也會(huì)產(chǎn)生興趣，因?yàn)檎前鍓K活動(dòng)促進(jìn)了生物的演化，明確地說明了不同大陸之間的生物為什么會(huì)有親緣關(guān)系。板塊構(gòu)造說的出現(xiàn)，使我們發(fā)現(xiàn)了許多奇特的事實(shí)。

目前，南美洲的亞馬孫河是發(fā)源于南美洲最西緣的安第斯山脈，向東注入大西洋。可是，在南美洲與非洲相連的古代，亞馬孫河卻發(fā)源于非洲，向西流入太平洋。板塊活動(dòng)造就了安第斯山脈，使亞馬孫河水倒流了。甚至，連螃蟹的橫行也同板塊活動(dòng)有關(guān)。

在地學(xué)領(lǐng)域，還沒有哪一種綜合性理論能如此簡單明了地解釋如此眾多的事實(shí)。難怪現(xiàn)在絕大多數(shù)的地球科學(xué)家都倒向了板塊構(gòu)造說，為之心醉神迷。

善知過去未來的學(xué)說

板塊構(gòu)造說還有一個(gè)獨(dú)特之處，那就是它具有一定的預(yù)測(cè)和定量的性質(zhì)。

根據(jù)洋底磁異常的測(cè)定，可以推出洋底的年齡。根據(jù)洋底年齡，可以測(cè)算出板塊的擴(kuò)張速度。根據(jù)板塊的擴(kuò)張速度和已知的板塊運(yùn)動(dòng)規(guī)律，可以對(duì)板塊運(yùn)動(dòng)的全球圖像作出定量的描繪。通過巖石古緯度及古地磁極位置的測(cè)算，對(duì)于大陸漂移的幅度和速度也可以作出某種定量的描繪，從而更進(jìn)一步推論出幾億年前的過去，預(yù)測(cè)幾億年以后的將來，可謂是善知過去未來。本文開頭的論斷就是這樣推算出來的。

我們還可以在更大的時(shí)間范圍里看看我們的地球：如今的七大洲是由古代的聯(lián)合古陸分裂、漂移而形成的，而聯(lián)合古陸也并不是自古就有，是由若干相互分隔的大陸逐步碰撞、“焊接”起來的。在古生代，歐洲、北美、西伯利亞等都是獨(dú)立的板塊。大約四億多年前，北美和歐洲相遇，“焊接”成歐美大陸，大約在兩億多年前，非洲和北美相碰，歐洲和西伯利亞相撞，這樣才大體形成了聯(lián)合古陸。在此之前，原始中國大陸也曾經(jīng)一度是游離于其他大陸之外的孤立地塊。

再說將來，有朝一日，“喜馬拉雅山海拔將超過10 000米”，“紐約、波土頓這些地方有可能形成火山”，“太平洋將失去‘世界第一大洋的桂冠，最后可能完全消失。亞洲大陸和美洲大陸‘焊接在一起，在它們之間將升起一座無比宏偉的山脈，中國成為一個(gè)內(nèi)陸國家，而在另一些地方又會(huì)形成新的大洋。整個(gè)世界的海陸山川將面目全非”……

總之，隨著海底擴(kuò)張被證實(shí)，板塊構(gòu)造說被接受，地球科學(xué)正出現(xiàn)一個(gè)嶄新的局面。在人們的心目中，地球的各部分不再是靜止的、孤立的，而是有生有滅，運(yùn)動(dòng)不息，充滿了無窮的活力。

一個(gè)多世紀(jì)以來，大陸漂移說從誕生、衰落到復(fù)蘇，再到新漂移說——海底擴(kuò)張說和板塊構(gòu)造說的興起和發(fā)展，經(jīng)歷了一個(gè)肯定、否定、否定之否定的過程。如今，雖然新學(xué)說還存在這樣那樣的難題，如板塊活動(dòng)的動(dòng)力來源、板塊活動(dòng)的許多具體作用過程還有待進(jìn)一步研究探索，但是，我們已經(jīng)有很多證據(jù)可以證明大陸確實(shí)是在漂移。新學(xué)說涉及的領(lǐng)域是如此的廣泛，得到的研究結(jié)果又是這樣的令人振奮，對(duì)地球科學(xué)產(chǎn)生了極其深遠(yuǎn)的影響。