大地构造学2

第一节 魏格纳及其大陆漂移说
大陆漂移的设想早在19世纪初就出现了，最初的提出 是为了解释大西洋两岸明显的对应性。直到1915年， 德国气象学家阿尔弗雷德·魏格纳（Alfred Wegener） 的《大陆和海洋的形成》问世，才作为一个科学假说 受到广泛重视。在这本不朽的著作中，魏格纳根据拟 合大陆的外形、古气候学、古生物学、地质学、古地 极迁移等大量证据，提出中生代地球表面存在一个泛 大陆（Pangea），这个超极大陆后来分裂，经过二亿 多年的漂移形成现在的海洋和陆地。
海底扩张
50年代的海洋科学园地犹如百花盛开，海洋学 家除了海底热流测量外，还进行了海底地形测 量。这些资料和地震分布、海底火山和深海沉 积的研究结果，被普林斯顿大学的哈雷·赫斯 （Harry Hess）综合成海底扩张的模式。 赫斯用地幔对流机制来解释海底的地形标志， 他设想大洋中脊是热流上升而使海底裂开的地 方，熔融岩浆从这里喷出，推开两边的岩石形 成新的海底。
魏格纳及其大陆漂移说
由于当时受对地球内部构造和动力学的知识局限， 大陆漂移和动力学机制得不到物理学上的支持。魏格 纳学说的不幸遭遇在于他倡导大陆漂移的同时却认为 大洋底的稳定。直到他去世的20年后，抛弃洋底稳定 不动的海底扩张学说提出，人们对大陆漂移的兴趣又 复萌了。 魏格纳是德国气象学家、地球物理学家，1880年11月1 日生于柏林，1930年11月在格陵兰考察冰原时遇难。 （播放电影文件）
海洋的形成
同时，由于大气中当时没有氧气，也没有臭氧层，紫 外线可以直达地面，靠海水的保护，生物首先在海洋 里诞生。大约在38亿年前，即在海洋里产生了有机物， 先有低等的单细胞生物。在6亿年前的古生代，有了海 藻类，在阳光下进行光合作用，产生了氧气，慢慢积 累的结果，形成了臭氧层。此时，生物才开始登上陆 地。 总之，经过水量和盐分的逐渐增加，及地质历史 上的沧桑巨变，原始海洋逐渐演变成今天的海洋。
南极洲、南非 和印度的水龙兽
犬颔兽
广 布 于 澳 大 利 亚 、
北 大 洋 隔 开 的 南 极
古生代爬行动物
古南美和非洲都曾找到过中龙化石。
D.地质学的证据
南美、非洲、印度和澳大利亚的地层两两相似，使魏 格纳获得了深刻的印象。大西洋两岸所共有的地质现 象更加证明这两块大陆曾经是连在一起的。 在北大西洋两岸的两块大陆，有一条非常重大的古 山系，被称为加里东山脉。如今在大西洋东岸的挪威 看到的是山系的西段，这条山系通过爱尔兰以后似乎 淹没在大西洋下。可是在加拿大的纽芬兰则有一个古 山系仿佛从大西洋里爬上来，它和欧洲的加里东山脉 有许多相同之处。这个在北美出现的山系被称之为老 阿巴拉契亚山脉。魏格纳认为北美的阿巴拉契亚山脉 曾一度和欧洲的加里东山脉相连。如果把大陆拼合在 一起，就形成一条连续的山系。
第四节 显生宙的大陆漂移
南美洲东岸同非洲西岸
大陆漂移过程示意图
显生宙的大陆漂移
大约在2.4亿年前，地球上的大陆是汇聚在一起的，这 个大陆由北极附近延至南极。地质学上叫泛大陆。在 泛大陆周围则是统一的泛大洋。此后，又经过了漫长 的岁月，泛大陆开始解体，北部的劳亚古陆和南部的 冈瓦纳古陆开始分裂。大陆中间出现了特提斯洋（1.8 亿年前）。此后，大陆继续分裂，印度洋陆块脱离澳 大利亚-南极陆块，南美陆块与非洲陆块分裂；此时的 印度洋、大西洋扩张开始。到了6千万年前，已经出现 现代大陆和大洋的格局雏形。以后，澳大利亚裂离南 极北上，阿拉伯板块与非洲板块分离，红海、亚丁湾 张开，形成现代大洋和大陆的分布格局。
B.古气候的证据
魏格纳首次提出大陆漂移观点时，许多证据来自他对 古气候的研究。他注意到，各大陆上存在某一地质时 期形成的岩石类型出现在现代条件下不该出现的地区： 如在极地区分布有古珊瑚礁和热带植物化石；而在赤 道地区发现有古代的冰层。运用将今论古的原则，魏 格纳把冰川活动的中心放在当时的旋转极附近，而珊 瑚礁和蒸发岩分布的地带放在赤道附近，用这种方法 确定了各大陆当时的古纬度。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。
早期的世界地图已清楚地表明非洲和南美洲相对海岸 线的“锯齿状拟合”。远在1801年，洪堡 （A.Humboldt）及其同时代的著名科学家们已经提出， 大西洋两岸的海岸线和岩石都很相似。魏格纳首先提 出，应该用深海中的大陆坡边缘进行大陆拟合。凯里 （S.W.Carey ）证明，两个大陆的外形在海面以下 2000米等深线几乎完全可以拟合。布拉德（E.Bullard） 等人借助计算机计算，发现无论用1000米或2000米等 深线拟合的结果差别不大。复原拟合工作证明，各大 陆可以通过复原形成一个超级大陆，即魏格纳所命名 的“泛大陆”。泛大陆是由冈瓦纳大陆（南方各大陆 加上印度）和劳亚大陆（北美和欧亚）组成的复合古 大陆。
大地构造学
第三章 大陆漂移 第一节 魏格纳及其大陆漂移说 第二节 大陆漂移的证据 第三节 古地磁与大陆漂移 第四节 显生宙的大陆漂移
大陆漂移的认识
1620年，培根（Bacon.F）发现大西洋两岸的相似性。 1858年，斯奈德（Snider.A）据欧洲、北美石炭纪煤 层中植物化石的相似性提出大西洋两岸能够拼合。 1880年，惠兹坦因（Wettstein.H）提出大陆由于太阳 的潮汐引力而向西漂移。 19世纪末，休斯（Huess）据南半球大陆地质岩层的相 似性将其成为冈瓦纳大陆。 1908年，泰勒（Taylor.F.B）提出山链是因大陆移动而 成。 1911年，贝克（Baker.H.B）把各大陆拼合成一个大陆， 使近代山链成为从一个大陆到另一个大陆的连续构造。
大洋中脊是新地壳形成的场所，熔融的 地幔物质不断沿大洋中脊轴部向上涌， 形成新海底
哈雷·赫斯（Harry Hess）
哈雷·赫斯（Harry Hess）是美国地质学家。赫斯的地 学研究生涯起始于他年青时在美国海军服役的经历。 二战期间，赫斯是美国太平洋舰队"约翰逊角"号运输 舰上的一名军官。在多次横渡太平洋的过程中，他注 意到船上的雷达探测到了海底一连串的圆形山体。这 些山体高出洋底约2000米，且都有一个共同的特点， 即顶部异常平坦。赫斯认为这些都是沉落于海洋中的 火山。不久的勘测也证实了他的设想。但是问题的难 点在于如何解释这些山体平顶的特征。战后长期的研 究融入了赫斯丰富的想象力。终于在1962年诞生了 《海洋盆地的历史》这篇划时代的地球诗篇。在这篇 论文中，赫斯正式提出了海底扩张的假说。
海底扩张
赫斯舍弃了早期大陆漂移模型中大陆排开洋底物质进 行运动的方式，而认为大陆是被动地受到地壳下部对 流作用的推动，好像被放置在一条活动传送带上运动。 这一充满想象力的思想于1962年发表在论文《海洋盆 地历史》中。赫斯在论文的引文中说“我的这一设想 需要很长时间才能得到证实，因此，与其说这是一篇 科学论文，倒不如说是一首地球诗篇。”事实上仅时 隔一年，弗雷德里克·瓦因（Fredrick Vine）就把海底 扩张的思想与海底地磁的新资料圆满结合在一起，奠 定了板块构造学说的基础。又过了几年之后，格洛 玛·挑战者号（Glomar Challenger）的深海勘探成果圆 满地验证了科学家提出的假说。
古气候分带的反常
靠近北极的斯匹兹俾尔根群岛地区，凡现有CK的热带植物化石和老第三纪的温带植物化石。 南半球热带的非洲、印度、澳大利亚等地发现 有广泛的C-P纪冰川堆积物。 北半球各大陆广泛分布C-P纪的煤系，南极洲也 有C-P纪的煤系。 北美东南部、欧洲西南部、非洲被原发嫌2.5亿 年的沙漠和盐层。
地质学的证据
美洲和非洲、欧洲在地质构造、古生物化石的 分布方面都有密切联系。例如，北美洲纽芬兰 一带的褶皱山系与西北欧斯堪的纳维亚半岛的 褶皱山系遥相呼应；美国阿巴拉契亚山的海西 褶皱带，其东端没入大西洋，延至英国西南部 和中欧一带又重出现； 非洲西部的古老岩层可与巴西的古老岩层相衔 接，沉积物和熔岩出现的层序完全相同。
E.平移断层
北美圣安德烈斯大断裂 （播放电影文件） 郯庐断裂 东非裂谷 雅鲁藏布江大断裂
圣 安 德 烈 斯 大 断 裂
F.古磁极曲线
G.海底扩张
第三节 古地磁与大陆漂移
岩石中含有磁性矿物，在地球磁场的影响下，岩石形 成时就受到磁化，从而保存了它们形成时间和地点的 地球磁场方向的古地磁记录。通过对岩石所记录的古 磁场的倾向和倾角的测量，可以计算岩石形成时地球 磁极的位置。 人们从各个大陆不同时代的地层里测出几千个古磁 极的位置，连接任一大陆不同时期的古磁极的线，就 是那个大陆的视极移曲线。将各大陆视极移曲线比较， 调整的结果表明，在2亿年前的所有大陆曾是一块共同 的大陆——泛大陆。
第四章 海底扩张
第一节 海底地形 第二节海底年龄与深海钻探验证 第三节 转换断层（播放电影文件） 第四节海底磁异常（播放电影文件） 第五节海底扩张说的验证（播放电影文件） 第六节海底扩张速率 第七节洋底在扩张中的沉降 第八节大洋发展阶段
海洋的形成
在很长的一个时期内，天空中水气与大气共存于一体； 浓云密布。天昏地暗，随着地壳逐渐冷却，大气的温 度也慢慢地降低，水气以尘埃与火山灰为凝结核，变 成水滴，越积越多。由于冷却不均，空气对流剧烈， 形成雷电狂风，暴雨浊流，雨越下越大，一直下了很 久很久。滔滔的洪水，通过千川万壑，汇集成巨大的 水体，这就是原始的海洋。 原始的海洋，海水不是咸的，而是带酸性、又是 缺氧的。水分不断蒸发，反复地形云致雨，重又落回 地面，把陆地和海底岩石中的盐分溶解，不断地汇集 于海水中。经过亿万年的积累融合，才变成了大体匀 的咸水。
第二节 大陆漂移的证据 A.大陆拼合的证据
拟 合 大 陆 的 外 形
大陆拼合的证据
从地图上看出，大西洋两岸海岸线弯曲形状非常相似， 但细究起来，并不十分吻合。这是因为海岸线并不是 真正的大陆边缘，它在地质历史中随着海平面升降和 侵蚀堆积作用发生过很大的变迁。1965年，英国科学 家布拉德（E.C.Bullard）借助计算机，按1000米等深 线，将大西洋两缘完美地拚合起来，如此完美的大陆 拚合，只能说明它们曾经连在一起。（播放电影文件）
C.古生物的证据
魏格纳认为，大陆漂移对现代由海洋分隔的各大陆上 动物群和植物群的显著相似性提供了最好的解释。使 魏格纳和以后的调查者们获得深刻印象的一些例子有： 南美和非洲都能见到的具有类似蝾螈的骨骼构造的淡 水爬行动物中龙（Mesosaurus），它不可能游过大洋； 大西洋两岸的古生代海相无脊椎动物化石组合很相似； 南极洲三叠系中有许多陆生爬行动物的化石在其它大 陆上同样存在；二叠纪舌羊齿植物群（一个独特的植 物组合）的种子蕨化石，见于南方的各个大陆和印度。 古生物学的证据曾引起过人们众说纷纭的争论，迪茨 （R.S.Dietz）在1967年就人们争论的证据发表了一篇 评论，其中有霍尔登（J.C.Holden）所作的若干饶有趣 味的图群。
化石Baidu Nhomakorabea生物种属
南极、非洲、澳大利亚和马达加斯加发现一样 的2亿年左右两栖和爬行类化石。 在美洲和非洲分别找到了特征相同的一亿年前 的淡水鱼类、蛙类、龟类化石。 在日本、欧洲、北美东海岸发现同样的蚯蚓和 蜗牛。 北美东部、欧洲西南部、北非发现C-P的同期同 种属珊瑚和滨海生物。
广布于澳大利亚、印度、南美、非洲 大陆晚古生代地层中的古植物舌羊齿
大西洋两岸的相似
魏格纳及其大陆漂移说
魏格纳以倡导大陆漂移学说闻名于世。在人们习惯用 流行的理论解释事实时，只有少数杰出的人有勇气打 破旧框架提出新理论。但由于当时科学发展水平的限 制，大陆漂移由于缺乏合理的动力学机制遭到正统学 者的非议。魏格纳的学说成了超越时代的理念。 魏格纳去世30年后，板块构造学说席卷全球，人们 终于承认了大陆漂移学说的正确性。由此可见到：一 种正确的理论在其初期阶段常常被当作错误抛弃或是 被当作与宗教对立的观点被否定，后期阶段则被当作 信条来接受。但无论如何，人们至今还纪念魏格纳的， 不是他生前冷遇与死后热闹，而是他毕生寻求真理、 正视事实、勇于探索和不惜献身的科学精神。