世纪发现：漂移的大陆

在中国的西南边疆，耸立着雄伟的喜马拉雅山，它是世界上海拔最高的山脉，其最高峰珠勃朗玛峰高达8848米。就在离它不远的地方，又有着世界第一大峡谷——最深处达6009米的雅鲁藏布大峡谷。而在浩瀚无垠的海洋当中，人们又探测到了11034米深度。为什么地球上会有如此庞大的地质体呢？它们是从地球诞生之日起就是这样的吗？
在我们人类生活的地球表面，有高山有大海，有平原有湖泊，各种地貌现象可谓是丰富多样，变化万千。尽管人类在地球上的生物中已经建立了绝对的权威，但是可供人类居住的平原地带还不到地球表面积的10％。除了所有的陆地面积，蓝色的海洋约占据了地球表面积的70％，相当于大陆面积的2.5倍，使得地球从太空中看起来成为了一个蓝色的星球。远古时期，早期人类散居在各处，面对高山大海的重重阻隔而无法逾越，难以互相联系，共同发展。一直到了近几个世纪，随着科学技术的进步人类发明了各种交通工具和通讯手段，才使得我们得以克服空间上的障碍。但是，为什么人们可以居住的陆地不是连在一起形成一片，而是被海洋分隔开来的呢？
有人说，某些海洋将会消失，形成一片陆地；也有人说，某块陆地将会下陷，成为海洋。果真如此吗？地球是否真的经历过所谓“沧海桑田”的变化呢？
“固定”的大陆
世界上的每一个人，都可以说是居住在“岛屿”上的。只不过地球上的这些岛屿有的很大，有的很小。人们将大的岛屿归为一类，称为“大陆”；而小的一类，就直接称呼为岛了。但是，这中间并没有硬性的规定。亚洲、美洲和非洲作为上界上最大的连续性陆地，可谓是“货真价实”的大陆；而欧洲从太空中看起来比印度却大不了多少。古代人类受当时落后的科学技术水平状况的制约，无法全揽地球的概貌，因而对散布在地表的陆地没有什么科学的系统的认识。
随着近代自然科学的发展，人类认识领域和活动范围逐渐扩大起来，并开始测绘一些地图。这方面，古代巴比伦人无疑是走在前面的。他们留下了一些土质的平板（约公元前3800年），上面画有一些可以肯定为是他们当时王国疆界的轮廓。尽管这些东西用我们现代人的眼光看起来还不能称为是地图，但是它至少标志着人类开始研究地球上陆地的形状了。随着人类物质产品生产的不断丰富，人类进行物品交换和资源寻找的需求越来越强烈。在这种需求的推动下，航海术渐渐发展起来了。这其中，中国人发明的指南针起了非常巨大的作用。于是，散居在各个“大陆”或“岛屿”上的人们建立了联系，并逐渐对陆地从整体上以及对它们的相对位置有了初步的了解。人们又经过长时间的探索和研究，确定了可以准确标注地球表面位置的经度和纬度，并以穿越格林尼治的子午线为本初子午线，划分了时区。地理学，就这样诞生了。
16世纪，哥白尼创立了“日心说”，即认为是太阳，而不是地球处于宇宙的中心位置。这样人们对地球及其在宇宙中的位置就有了相当准确的认识。17世纪牛顿发现了万有引力，并指出，地球是一个略扁的椭球体；18世纪德国哲学家康德和拉普拉斯研究了地球起源；而19世纪开尔文研究了地球的弹性、热传导和其他地球物理问题。这一切都促使人们对地球研究的不断深入。在前人成果的基础上，英国地质学家莱伊尔在19世纪30年代用地球发展的“均变论”观点和“将今论古”的现实主义方法，发展了地质学并使其成为了一门科学。地质学是研究地球表面岩石圈的运动变化和发展规律的一门学问。但是莱伊尔的地质学理论仍然包含着不少难以解决的困难。在莱伊尔之后发展起来的近代地质学中，关于地球历史中海陆变迁和地壳运动的科学概念逐渐被确定下来。据此，人们逐渐形成了一种正统的观念，认为地球表面海水的分布主要是由地壳的升降运动决定的，地壳上升则海水下退，地壳下降则海水上涨。但无论地壳是升是降，大陆块和大洋盆地在地球上的位置是始终不变的。这就是地球史观的所谓“固定论”。
“固定”的大陆这种学说比较简单，符合当时人类对地球一些肤浅的看法，也可以解决一些问题。但是，大自然变化的事实却不支持“固定论”的观点。
“漂移”的大陆
“固定论”提出以后，日渐风行。然而却总是不断有一些地质学、古生物和古气候方面新发现的证据对它构成了挑战，使得人们逐渐萌发了另一种想法，认为大陆的位置并不是亘古不变的。1911年秋天，德国气象学家魏格纳有一次在他阅读世界地图的时候发现，地球上各大洲的海岸线有种吻合的现象。魏格纳被自己的发现深深的吸引住了，经过一段时间的考虑，他产生了大陆不是固定的，而是漂移的想法。他把他的这一假想告诉了他的老师柯彭教授，提出各大洲海岸线的吻合不可能是偶然的巧合，并进一步认为，在很早以前，美洲和非洲、欧洲可能是连在一起的，后来因为发生了大陆漂移才分开。
柯彭教授是一位学识渊博的学者，而且由于魏格纳在气象学方面的突出才华而特别器重他。他向魏格纳指出，早在1620年英国哲学家培根就曾注意到大西洋海岸线吻合的现象。19世纪中叶，法国地质学家斯尼德-佩利梅里尼通过对欧洲和北美洲石炭系煤层化石的研究，发现两者相同，于是推测欧美曾连接为统一的大陆，但这种推测一直未能得到足够科学事实的支持，而且一百多年以来，海陆固定的思想在地质学中占统治地位，已形成强大的传统势力。尽管如此，柯彭教授对魏格纳这样一个地质学的外行并没有寄予多大的希望，认为他幻想大陆漂移是不现实的，不可能取得什么成果。柯彭教授告诉魏格纳的事实使得魏格纳关于大陆漂移的猜想更加强烈了。魏格纳了解了更多关于大陆漂移的知识，使他更加坚信大陆漂移的假说。他开始认真的搜寻证据，深入进行的研究，发展巩固大陆漂移的思想。
柯彭教授的女儿正是魏格纳的妻子，而她则经常受父亲之脱将一些古气象资料交给魏格纳。其中有些资料记录着，在20世纪初无论是在澳洲、印度、南部非洲或南美洲，都发现了3亿年前的古冰川遗迹，在南极洲也发现了类似的古冰川泥砾。如果按照大陆漂移的观点，将现今这些隔海之遥、分散在四面八方的古冰川遗迹拼合在一起，则发现他们竟然集中在一个不大的区域内，而这个区域就是当时地球上寒冷的极地。此外，魏格纳还从世界各大洲之间及全球范围内进行考察追索，在浩繁的地质学资料中整理、对比，找到了大量关于大陆漂移的重要证据。
经过长时间的准备工作，1912年1月6日，他在法兰克福地质协会上作了“大陆与海洋的形成”的报告，10日又应邀前往马尔堡科学协会作了“大陆的水平位移”的演讲。他将这两次演讲稿整理出版，系统的发表了他关于大陆漂移的理论，提出了“大陆漂移说”。魏格纳的证据主要有：
（1）大陆岸线的相似性。南大西洋两岸，即非洲与南美的海岸线轮廓相互匹配，可以拼接成为一个整体，说明这两个大陆曾经相连接。褶皱系的延续性。南大西洋两岸，即非洲南端与南美布宜诺斯艾利斯之南的二叠纪褶皱山系同是东西走向的，而且地质情况相当，可以连接；欧洲挪威、苏格兰、爱尔兰与北美纽芬兰的加里东褶皱带也是可以连接的。
（2）古冰川的分布。南方诸大陆，（南美、南非和南澳大利亚）和印度南部广泛分布着晚古生代的冰川痕迹，若将分布地拼合在一起，能较好的解释冰川分布的规律。
（3）化石。在南方诸大陆和印度南部的晚古生代冰碛层上普遍覆盖有具舌羊赤植物群化石的含煤地层，证明南方诸大陆与印度过去是一个整体。
1915年魏格纳写出了《海陆的起源》一书，系统地论证了自己的新学说，成为新地球史观的划时代著作。 在书中，魏格纳不仅论述了大陆漂移理论，而且还批判了当时地质学中颇为流行的地球冷缩说和陆桥说。他通过综合地貌学、地质学、地球物理学、古生物学和古气候学等多学科的理论和事实，从大西洋两岸的吻合性出发，复原了石炭晚纪、始新世和早更新世的海陆分布，说明了大陆间西和离极漂移的两种趋向。他认为在古生代，全球只有一块大陆，称为“泛大陆”，其周围是一片大洋。中生代以来，由于地球自转产生的离心力和离极力（即约特沃斯力）抽作力，浮在大洋地壳上的大陆地壳一方面相对于落后于大洋地壳产生了向西的漂移，另一方面离开极地而向北运动，于是“泛大陆”开始分崩离析，各大陆块向不同方向漂移，美洲和非洲、欧洲的分裂形成了大西洋，非洲的一部分与亚洲的分裂形成了印度洋等。到了第四纪初期，大陆漂移到现今的位置，形成了现在地球表面的海陆格局。
《海陆的起源》一书发表之后，引起了地质学界的巨大震动。和科学史上任何一次伟大变革一样，大陆漂移理论受到许多不囿成见、富于创新的科学家的欢迎，同时它也受到了强烈反对。除了守旧派的谩骂污蔑外，最主要的反对意见来自以英国杰弗里斯为代表的地球物理学家。因为当时科学发展水平的限制，魏格纳提出大陆漂移假说时没有能够科学地解决大陆漂移的动力机制。他曾设想大陆不断地冲开地幔物质而漂移，就像轮船冲开水而前进一样，但人们无法理解这种巨大的动力是什么力。而且魏格纳的解释也包含互相矛盾的地方。他又曾将地球旋转所产生的离极力和潮汐摩擦力当作大陆漂移的驱动力，并认为硅铝质大陆块在硅镁层上漂移。但是，因为离极力和潮汐摩擦力太弱，不足以驱动大陆块运动，硅铝质大陆块也不能在硅镁层上漂移，着就成为了大陆漂移说的薄弱环节。加之当时许多证据得自南半球，因而这一思想没有能被北半球的欧美学者所接受。1930年11月，魏格纳为了寻找大陆漂移的直接证据而前往格陵兰实测格陵兰岛的经度，在荒凉的冰源考察途中不幸遇难，大陆漂移学说失去了其主要力量而沉寂下来。
20世纪魏格纳提出的大陆漂移学说，认为大陆和海洋在地球上的位置不是固定不变的，大陆块在地表面的水平运动决定了海陆分布状况。这就是关于地球史观的“活动论”，大陆漂移理论的提出，揭开了地球科学的新篇章，为人们建立新的地球史观提供了一条崭新的途径。从此，人们不仅可以了解地球以往的历史，而且可以预测地球未来的发展。
扩张的海底和活跃的板块
30年后，随着人类认识大陆向大洋挺进，地质学在洋底资料方面获得了前所未有的巨大进展。大陆漂移学说也从中获得了强大的生命力，以新的姿态焕发青春，终于战胜了固定论，成为现代地质学的理论支柱。
50年代以来，科学家采用先进的科学技术对海底地貌进行了广泛而精确的测量，发现大洋底并不像以前所想象的是平坦的，而是在存在着贯穿洋底的巨大海底山脉即洋中脊，它绵延各大洋达几万公里。在洋中脊的顶部为一连续的破裂带。此外还发现了深海沟、断措带、海底平顶山及其分布特征：深海沟与洋中脊大致平行，断措带垂直切割洋中脊，海底平顶山则按年代在垂直洋中脊的方向上排列成行。
面对这些新发现的科学事实，美国地质学家赫斯和迪茨分别于1961年和1962年借用地幔对流理论提出了海底扩张学说，认为地幔物质从洋中脊的破裂带上涌冷却形成了洋中脊。由于地幔对流，牵引着大洋地壳从破裂带两侧向相反的方向运动、扩张，当遇到大陆地壳时就插入大陆地壳底下重又形成地幔物质，参加下一个循环的运动。当大洋地壳与大陆地壳碰撞下插时，使大洋地壳消减而形成深海沟，使大陆前缘受挤压抬升而形成山脉或岛屿。据推测，大洋地壳全部更新一次约需1.5亿年时间。所以海洋不是永存的，大陆也并非固定不动。比如，大西洋就是形成于联合古陆内部的新生大洋，扩张着的洋底推动邻接大陆向两侧漂移，大西洋便不断展宽。而太平洋原来是联合古陆以外的古老大洋，岩石圈一边在脊顶生长，一边在海沟俯冲潜没，不断的更新。古老的太平洋具有年青的洋底。联合古陆的的分裂与大陆四散漂移，实际上是大西洋、印度洋新生和扩张的结果。大陆不是独立地沿着洋底漂移，洋底与大陆一样也在移动。海底扩张是大陆漂移的新形式。
对于这种学说，洋底广泛发育的条带状磁异常现象提供了重要的证据。对古地磁的研究，是五十年代后期兴起的一门新学科。它是从在亿万年前形成的岩石中保存下来的剩余磁性，分析出大量有价值的地球运动资料。因为磁性有稳定的方向性和强度，对它的研究可以推断出远古时地块的位置。1963年，科学家瓦因和马修斯在海底扩张说的基础上提出解释海底条带状磁异常的新模式。他们认为在地幔物质沿着脊轴上涌，冷凝成新洋底的过程中，新生岩石圈会沿当时地球磁场的方向被磁化。大量调查表明，洋底正、负磁异常条带的宽度与地磁场转向年表中正极向、反极向期的时间间隔成正比关系，从而证实了海底扩张学说与他们自身提出的模式的正确性。
海底扩张说的提出，不仅使大陆漂移学说以新的形式重新活跃起来，而且引起了科学界的广泛兴趣。它为大陆漂移提供了动力的解释。海底扩张说的提出以及深海沟的事实向人们提示，地球表面的岩石圈即地壳并不是完整的连续体，而被分隔成若干块体。1965年，加拿大科学家威尔逊建立了“转换断层”概念，并首先指出，连绵不绝的活动带网络将地球表层划分为若干块刚性的板块。1967年到1968年期间，法国地质学家勒皮维和美国的摩根、麦肯齐及帕克将转换断层概念外延到球面上，定量的论述了板块运动，确立了板块构造说的基本原理。1968年，美国的艾萨克斯、奥利弗和塞克斯进一步阐述了地震与板块活动之间的联系，并将这一新兴理论称作“新全球构造”。按照这种学说具体说来，板块是指由地震带所分割的内部地震活动较弱的岩石圈单元。由于板块的横向尺度比厚度大的多，因此而得名。狭长而连续的地震带勾划了板块的轮廓，它是划分板块的首要标志。全球地壳共分为六大板块：欧亚板块、美洲板块（有人将它进一步划分为北美板块和南美板块）、非洲板块、印度板块（或称为印度洋板块、澳大利亚板块）、太平洋板块和南极洲板块。同时，根据地震带的分布及其它标志，人们还继续划分了纳斯卡板块、科科斯板块、加勒比板块和菲律宾海板块等次一级板块。板块的划分并不遵循海陆界线，也不一定与大陆地壳、大洋地壳之间的分界有关。大多数板块都包括大陆和洋底两部分。太平洋板块是唯一基本上由洋底岩石圈构成的大板块。
板块学说较为成熟的解释了一些原先大陆漂移学说面临的难题。板块底下是处于半熔融状态的上地幔物质，称为“软流层”，“软流层”的对流为板块运动提供了动力。当两个板块相遇碰撞时就挤压隆起形成山脉，如喜马拉雅山就是古印度洋板块与欧亚板块碰撞隆起而形成的。板块之间的相互作用就是全球地壳构造运动的基本原因。板块构造理论认为，不同的板块可以结合为一体，同一板块也可以分裂向不同方向移动，中间形成新的大洋，例如大西洋就是这样形成的，而且人们预测，红海、东非裂谷和加利福尼亚湾都在不断分裂，正孕育着新的大洋，而太平洋则正在缩小。　　实质上，板块构造理论就是大陆漂移理论在新的历史条件下的新的表现形式，它为经典大陆漂移学说提供了新的理论根据。它从大陆和大洋的全球规模来研究地球历史，将人们传统上加以割裂的大陆和海洋研究统一起来，不再是单一的以大陆的研究来推测海洋的发展，克服了经典理论的局限性。板块构造理论能够很好的解释一些地质现象，不仅在说明地球基本面貌的形成和发展中取得了极大的成功，而且为人们建立新的地球史观开辟了广阔的前景，最终确定了人们地球史观的活动论，彻底摧跨了固定论的束缚，成为现代地质学和地球史观的理论基础。
有力的证据
大陆漂移学说、海洋扩张学说和板块学说事实上是辨证统一的学说。作为本世纪最重要的学说之一，它们从问世至今虽然在全球范围内得到肯定，但仍受到少数人的质疑。然而有许多的发现可以为它们提供强而有力的证据。
首先是这一学说较好的解释了地震的成因，即岩石圈板块之间的相互运动造成了地震。地震活动也似乎支持这种观点。科学家们认为，太平洋板块向周围大陆板块的俯冲，印度和阿拉伯板块与欧亚大陆板块的碰撞，形成了环太平洋地震带和喜玛拉雅——地中海地震带。事实上，全球发生的大地震百分之九十五以上都来自于这两大地震带。
其次，这一学说还可以用来解说其它地质现象。如本世纪日本和菲律宾的火山爆发，科学家们就说都是由地壳板块运动引起的。大洋板块同大陆板块在太平洋的边缘部分发生碰撞，大洋板块被推向地壳下面，而大洋板块里的固体物质被地幔里的高温熔化或煮沸而变轻，再被推向上面以灰尘、烟雾和熔岩喷发到大气里。还有，科学家们通过测定发现了一些数据。比如，科学家们发现，大陆板块每年都以一定的速度在移动着，并且这一速度可以达到每年20厘米；还有我国和日本应用发自宇宙的电波进行的联合研究揭示，日本茨城县鹿岛町与中国上海市的距离，由于地壳变动每年缩短2.9厘米；而科学家们发现欧亚大陆板块在与邻近板块互相碰撞、挤压作用下，每年平均上升约0·2--0·5厘米。据此可以推测，台湾海峡约在1.5万年后变为陆地，祖国的宝岛台湾将与祖国大陆在地理上合为一体！
世纪末的1999年，我国科学家在“世界屋脊”青藏高原上首次发现了一种环境敏感度极强的甲壳动物－－新型介形虫活体。介形虫具有不迁移性，特定的介形虫只适合在特定的环境中生存。而这些被称为“马氏唐古拉介”的小虫被发现的位置，正好位于青藏高原的第二缝合带——班公错－怒江缝合带上，这条缝合带是大约在1亿多年前的大陆碰撞、小洋盆地消亡后形成的，横亘在西藏中部。因此，新型介形虫的发现，很可能是大陆碰撞的“活证据”。也就是说，1亿多年前，这些现存介形虫的“祖先”就随着印度板块从非洲大陆分离并来到这里“定居”。
如此种种，不胜枚举。
大陆漂移理论从其经典形式到海底扩张说，再发展成为板块构造理论，经过几代人不懈的努力，走过了大半个世纪，完成了它理论发展的三部曲，终于实现了地质学和地球史观的伟大变革。它在探讨山脉和海洋的成因、地震活动、矿带分布、古气候状况、生物演化等各个领域都发挥着巨大的指导作用。然而历史是不可逆转的，人类在其短暂的历史中无法亲历地球上动辄上亿年形成的地质现象。站在青藏高原这一世界屋脊上，我们感慨曾经波涛汹涌、一望无际的大海在地壳剧烈运动中一去不复返，只能通过一块块海洋生物化石，一群群断裂扭曲的山脉和一堆堆大大小小的鹅卵石，来领略昔日大海的风采。
面对沧海桑田的变迁，人类不能不为大自然的力量所折服。大自然用它的巨笔不停的在地球上作出了一幅幅令人叹为观止的画卷，无时不刻的改变着地球的容颜。谁能知道，明天的地球将会是怎样的呢？