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大陆曾经是一整块的吗?

来源:科普中国网-科普融合创作 2017-01-06     

  关键词:板块  大陆漂移

  1912年1月6日,德国气象学家魏格纳在法兰克福地质学会上,做了题为《大陆与海洋的起源》的报告,引起了与会者的激烈争论。为什么会有这么激烈的争论呢?“大陆漂移”理论又是怎么发展的呢?请听我们的专家为你娓娓道来。

  早在16世纪末,佛兰德(今属比利时)的地图学家奥特柳斯就发现,大西洋两侧的大陆形状能够拼合起来,他认为是“地震和洪水将美洲与欧洲和非洲撕裂开”。随后的数百年中,越来越多的人注意到这一奇特的现象,大家慢慢意识到,也许很久以前地球上的各个大陆是聚集在一起的。

  大西洋两侧的大陆轮廓相当吻合

  德国气象学家魏格纳发现,大西洋两侧不但海岸线的轮廓能够吻合,还有很多其他的相似性,甚至全世界其他各大洲之间也有各种相似的化石和地质现象。比如,今天的非洲、南美洲、印度、澳大利亚、南极洲等地的大陆环境和气候虽然迥异,但它们的石炭纪和二叠纪地层中都广泛保存着同种化石,包括一种生长于寒冷气候条件下的舌羊齿植物化石,以及一种生活在淡水或微咸水中的中龙化石;北美洲纽芬兰一带的褶皱山系与西北欧的斯堪的纳维亚半岛的褶皱山系相对应,都属早古生代造山带;非洲南端和南美洲阿根廷南部晚古生代构造方向﹑岩石层序和所含化石相都出奇一致。

  中龙化石

  综合了诸多证据,魏格纳于1912年正式提出了“大陆漂移”假说,并在1915年出版的《陆海的起源》一书中加以完善和发展。魏格纳提出,地球上所有大陆在中生代以前曾经是统一的巨大陆块,称为泛大陆或联合古陆;中生代开始,泛大陆分裂并漂移,各个大陆逐渐达到现在的位置。

  但是大陆漂移假说在当时受到很多地质学家的质疑,很多年来都未获得广泛的认同,最大的原因在于魏格纳无法合理地解释究竟是什么力量让大陆得以漂移。直到20世纪50年代,由于古地磁学的兴起以及遥感、电子计算机等技术的发展,科学家找到了大量新的证据证实各大陆确实发生过大幅度的漂移,而且至今仍在缓慢移动,大陆漂移假说才逐渐被接受。在此基础上,海底扩张学说和板块构造学说随后发展起来,指出大陆其实是在板块运动的驱动下发生漂移的。

  那么,为什么大陆会漂移呢?魏格纳在大陆漂移假说中曾试着解释大陆漂移的动力机制:地球自转会造成两种分力——向西漂移的潮汐力和指向赤道的离极力,由于潮汐力和离极力的作用,原本像船一样漂浮的泛大陆破裂,并与底下较重的、黏性的硅镁层分离,分别向西﹑向赤道做大规模水平漂移。但是,地球自转造成的这两种力实在太微弱了,根本无法驱动大陆在洋壳上滑动,所以大家并不认同他的解释。

  随着地球物理学的不断发展,人们对地球内部圈层结构有了越来越多的了解,地质学家逐渐开始意识到大陆漂移的驱动力可能来自地壳之下。20世纪五六十年代,科学家发现了更多的相关证据:海洋探测证实,海底岩层相对于陆地更加薄而且更加年轻;对海底某些地震震源带的综合研究,显示出板块在海底的一些大型断裂带发生俯冲;在对大西洋的勘探中,科学家使用声呐数据最终确认,大西洋中部有一条海底山脉——大西洋中脊;美国“深海钻探计划”取到了深海岩样,发现海底磁异常条带沿洋中脊呈平行条带状对称分布。

  海底磁异常条带沿洋中脊呈平行条带状对称分布

  地质学家综合各方面的证据提出了海洋扩张学说,并最终发展出板块构造学说。板块构造学说认为,地球的岩石圈并不是一整块,而是被分割成许多构造单元,这些构造单元叫作板块。全球的岩石圈主要分为欧亚板块、非洲板块、美洲板块、太平洋板块、印度洋板块和南极洲板块。太平洋板块主要由海洋岩石圈构成,除此之外,其他各大板块都由海洋岩石圈和大陆岩石圈共同组成。这些板块下面有一个密度更大的半黏性圈层——软流圈,板块可以漂浮在软流圈之上。同时,软流圈内部存在密度和温度的差异,导致其内部物质可以对流,带动上方的板块移动。

  一般说来,板块内部的地壳比较稳定,而板块与板块的交界处是地壳运动比较活跃的地带。板块张裂的地区,常形成裂谷和海洋,如东非大裂谷、大西洋就是这样形成的;大陆板块相撞挤压的地区,常形成山脉,如喜马拉雅山就是印度板块在向欧亚板块碰撞过程中产生的;当大洋板块和大陆板块相撞时,往往形成海沟,成为海洋最深的地方;海沟后方的板块受挤上拱,制造出高高隆起的岛弧和海岸山脉。(作者:朱贝  黄晶)