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大陆漂移说极简史

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发表于 2020-10-24 11:36:45 | 显示全部楼层 |阅读模式
品质源于技术 服务源于态度
这是阿什卡微信公众号的第810篇原创文章
首发于2020年10月14日


1  观察


很久很久以前,好奇的祖先在观察中,开始怀疑“海枯石烂”的誓言。


比如火山、地震,会导致山崩地裂,也会让大地此起彼伏,高峡出平湖。


而在内陆田地里、高山上的劳动和娱乐中,有时会刨出海贝。


所以,亚里士多德认为:陆地和海洋分布不是永恒的。


我国晋代的《神仙传》用四个字概括了海陆变迁:沧海桑田。


可见,对大地可以上下起伏、水陆相互切换这件事,全球早就统一了思想。


人们在可以上下起伏的大地上纵横驰骋、你争我抢,感觉生活很踏实。直到大航海时代,人们画出了第一批现代意义的地图。


01.jpg


有的人看到地图后比较恍惚:这是地图还是拼图?


1620年,英国哲学家培根指出,地图上的各大陆,有些就像一幅拼图玩具的碎块,比如非洲西岸和南美洲东岸,海岸线吻合得让人吃惊。


但也仅仅是吃惊。


因为这时的人类,已经很理性了,不能仅仅因为形状吻合,就相信有谁能把陆地撕开,还横移到千里之外——这时你要还说是上帝干的,上帝都不干。




2 猜想


但这种神奇的吻合,只用巧合来解释,肯定没法说服所有人。所以,“原始大陆分裂说”自然就按捺不住——


1895年,旅居巴黎的美国佬安东尼奥,用法文写了本书:《创世纪及其未解之谜》,提出了大陆横移的想法。


同时期,奥地利地质学家修斯发现,南半球各大陆的岩层非常一致,认为它们可能同属一块古大陆:冈瓦纳古陆。其他部分沉到了海底,留下的就分成了现在的大陆块。


有的童鞋可能忍不住激动起来:咦,这不就是大陆漂移学说的起源么?


从科学角度来讲,这种猜想离“学说起源”还差得很远。


理智的人们很容易看出,安东尼奥的分裂,可以解释吻合形状,却无法解释它怎么分裂的;修斯的部分下沉,解释了古大陆分成若干,但没法解释形状吻合。


如此规模宏大的构造运动,你不提供靠谱的动力源、运行机制,在科学上是无论如何也说不过去的。


我们看《神奇四侠》,霹雳火随时起飞、喷火,我们认同这个设定,这叫娱乐精神。


但在现实生活中,如果谁说某人只凭肉身就起飞、喷火,还给你看了个视频,你就信了,那就是精神有问题。


1910年,美国地质学家泰勒提出,可能是当初地球俘获月亮姐姐期间,月亮姐姐给地球自转加了速,提升了潮汐力,从而把大陆撕开。他还说,大陆这样漂移,不仅可以撕开,还可以交通拥堵撞在一起,挤出山脉。


可以说有点模样了。但就这,依然无法作为一个学说的起源,因为这位富二代懒得去找证据,潇洒地放下了。



3 提出理论




泰勒放下了,但德国气象学家魏格纳却放不下。他感觉泰勒的理论是个很有前途的想法。于是就做了天下男人科学家都会做的事:找证据。


他找到了很多证据,比如相隔千里的大西洋两岸,会出现相同的动物化石,相同的动植物,甚至相同的岩层、煤层,如此等等。


由于证据过于丰富,就不引述了。


基于这些证据,魏格钠写了本书,叫《海陆起源》,1912年出版,一本正经地提出了“大陆漂移学说”:地球上原本只有一块“泛大陆”,动植物们可以欢乐地走家串户,后来分裂成各个大陆。


他给出的动力源,主要是地球自转导致的离心力等等。


1920年,他推出补充修订版,更强、更丰富的证据,让地质学家们不得不认真审视:这些现象需要一个解释。


于是这个话题终于上了地质论坛的热搜。



4 论证




但地质学家们不肯相信大陆会漂移。因为前面大家给出的动力源都不靠谱。


比如魏格钠给的地球自转引起的各种力,这都是可以计算的,怎么算也不够引起板块漂移的。


所以不信的理由相当充分。


但如果大陆不漂移,那么不同大陆的同款动植物解释起来,看上去就十分奇葩——在大陆之间架桥,还起了个名字叫大陆桥。


也就是说,在远古,相邻大陆之间,有天然桥梁连通,可供动植物们移民。


只要有桥,就可以解释为什么英格兰和斯坎迪纳维亚半岛拥有同一种蜗牛,南美洲的袋鼠如何走进了澳洲。


架桥的想法,也不是太荒谬。看看世界地图,我们就会发现,还真有“桥”。比如南北美洲之间:


02.jpg


亚洲和澳洲之间:


03.jpg


虽然有些断断续续的,但说不定远古时期,它就是一座完美的桥啊。那么凭啥南美洲和非洲之间,就不曾有过大陆桥呢?


至于后来为什么断了,那就是沉了呗。


聊到这儿,我们发现,地质学家们只允许大地上下运动,不允许大地平移,这不是典型的运动歧视吗?


其实不然。


大地上下运动,有观测证据——火山地震造山造湖,高山海贝等等;还有理论支撑——远古地球从岩溶状态冷却时,就像水果水分挥发一样,皱缩成高山和洼地,这些都是上下运动。


至于为啥高山洼地还没被剥蚀作用削平,那是因为时间不够——那时,地球年龄问题还没解决,有的认为地球只有几千年、上万年历史,这么短时间,剥蚀作用当然不足以削平高山,填平洼地。


所以,只许上下运动、大陆桥这些看似荒谬的想法,其实都勉强说得通。于是,发现大洋对岸有同款产品,甩个大陆桥过去,漂洋过海连接你,就是最省事的手法了。



5 质疑




有些理论,就算勉强说得通,也架不住证据的拷问。


首先,各大陆之间发现的同款产品越来越多,大陆桥也就越甩越多,一两条可以忍,但五六七八条纵横大洋,有的还是立交桥,这怎么忍?


04.jpg


△根据手头资料大致画的,仅供参考


其次,就算可以忍,那谁来解释一下,这些飘逸的长桥,是怎么来的,又是怎么没的?


还有,就算是原本有,后来没了,那你把遗迹指给我看。连弱小的古城墙都有遗迹,如此强大的大陆桥没理由不留下蛛丝马迹呀。


而且那个立交桥……别说了,脑壳疼。




6 新理论




那时节,爱因斯坦的质能方程已经被接受,放射性早已被物理学家们发现,都开始用它来造原子弹了。而地球年龄的研究,与放射、地球热源又紧密相关。所以,对地质学家来讲,地球内部热能,就有了源头。


1944年,英国地质学家霍姆斯出了本科教书:《物理地质学原理》,提出由于地球内部有放射元素,这些元素核裂变、损失质量,产生大量的能量,就是地球的主要热源。它让地球内部保持高温,无法凝成固态,所以会产生对流,导致大陆漂移。


煮过大锅粥的小伙伴都见过,煮粥时,有的地方上升,底部的粥翻出表面,就有地方下降,表面的粥沉到下面。在升降点之间的表面,我们可以看到粥从升点平移到降点。


有了热源、对流原理,大陆漂移说,总算是有地基了。我们今天听到这个理论,丝毫不会感到奇怪。但在当时,这步子迈得还是太大了,以至于很多谨慎的地质学家怕扯到蛋。


也不能怪地质学家们死板,因为历史无数次告诉我们,即使理论说得通,也不一定是事实。谁见过地球对流啊,明明大陆就没有移动啊......你说是对流,新翻出来的粥在哪里?


不过,就算疑问很多,证据链不足,也有越来越多的地质学家情不自禁地被它吸引,因为这个理论的物理基础过于扎实。


在主流地质学家踟蹰不定之时,石油公司的地质学家先接受了这个理论,因为只有地层可以横移、挤压,石油运移到圈闭构造,才可以顺利形成油藏。所以接受这个理论,就更方便找到石油,不香么?



7 证据




但找油的实用性再芳香扑鼻,也不能引诱主流地质学家。


你们这些搞石油的太风骚,用陆相说可以找到石油,用海相说依然可以找到石油;用有机说可以找到石油,用无机说照样可以找到石油......所以你们喜欢就好。


作为主流科学家,必须找到足够强的证据链,才可以接受一个科学理论。


所以反对这个理论的,不止是地质学家。比如爱因斯坦,虽然他的质能方程为大地平移提供了能源理论支撑,但他也不认为大地在平移。所以1955年——也就是他生命的最后一年,他给地质学家哈普古德的书写了个序,为这本书的观点站台。这本书叫《移动的大地:解答地球科学中的一些基本问题》,此书狠狠吐槽了大陆在移动的观点。


但接下来,证据链就一点点浮出海面。比如:


大海沉积物去哪儿了。按照地球表面的剥蚀速度,以及1953年测定的45.5亿年的地龄,大海早该填满了呀。但海为啥还是那么深?


不仅如此,深海探测还显示,海底不存在一层厚重平滑的沉积物。


05.jpg


而且,海底地貌分布规律很奇特。比如:


一条海底山脉,穿越大西洋中央附近,并贯穿到其他海洋。海岭中央是火山链,它们喷出的熔岩堆积在两边。


05-1.jpg

这还不算完,靠近海岭的熔岩,其中的磁极与现在地球的南北极一致,但稍远的熔岩,磁极又和地极相反,再往外,磁极又回归正常,依次交替。这说明三个问题:


①岩浆是不断喷出的。


②地球磁极几十万年倒转一次。


③海岭处的熔岩最年轻,越往外——也就是越靠近海岸的熔岩越古老。



8 新解释



到了1960年代,哈利·海斯(美国)等地质学家开始综合解释这些零散的现象:

各大洋系的裂缝中,不断冒出新的熔岩,并向两边扩张,形成新海底——这些地方叫“扩展边缘”。比如大西洋就在逐年扩张。后来的卫星测绘也显示,大西洋确实在以每年3厘米的速度扩张,和人类指甲生长的速度差不多。由此倒推,大西洋大概是1.5亿年前开始形成的。也就是说,美洲与欧亚大陆从那时开始分道扬镳。

05-2.jpg

和煮粥一样,有地方上升,就有地方下降,比如南美洲西海岸,板块碰撞,陆地边缘堆挤成山,海底地壳边缘插入地球内部,参与地幔大循环。


地势图-南美洲.jpg

由于没有交通规则,所以板块漂移会发生交通事故。最猛烈的,就是印度次大陆板块和亚洲板块的撞击,挤出了世界屋脊喜马拉雅山脉。

是的,山峰之所以剥蚀不尽,就是因为它也像海绵里的水,挤一挤,总会有的。




9 理论建立

核裂变供能→地球内部保持流动→对流→拖动板块漂移,这一理论,有了完美的观测证据链支撑,板块漂移学说才算是建立起来了。

如今,随着地震技术的发展,我们推测了地球的大致结构。厚厚的地幔上,顶着一层薄薄的碎壳。而测绘技术的发展,及其工作的积累,让我们确定,目前这个碎壳分八大板块、七小板块。它们的走向,我们既可以预测未来,也可以倒推历史。

07.gif

大陆漂移学说,在不断的质疑中成长、在持续的改进中完善、在全方位的实证中确立,扎实走过了科学理论建立的历程,因此越来越坚实可靠。它不仅可以解释有些板块边缘为什么吻合,动植物为什么这样分布,还可以解释造山运动、火山运动,以及沉积物都去哪儿了等等一系列问题。当然,可以用它指导找油,以及找其他宝贝矿藏。

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大陆漂移学说,对我们认识地球、认识自身、认识地球生物演化等方面,起到了革命性的推进作用,它已成为地理学、地质学、地球物理等学科的重要基础。


-END-


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