大陆漂移的证据(一).pdf

探索曩现叠 大陆漂移的证据 一 魏 生 生 中国气象科 学研究 院 大陆漂 移是一 个古老 的话题 早在 1 6 2 0年 英 国哲学家培根就 在地图上观察 到 南美 洲和非 洲相 临一侧的形状 可以完美地衔接在一起 遗憾的是仅 提出了想法 而没有寻找证据 之 后 3 0 0年 间 竞没 有一人认真深入地思考这个问题 最终历史将荣誉 和使 命 交 给 了 德 国 气 象 学 家 魏 格 纳 A l f r e d L o t h a rWe g e n e r 1 8 8 0 1 9 3 0年 魏格纳从地球物理 一气象 学介入地 质学 他不 迷信权威 大胆解放思想 没有大陆固定论 的陈腐观 念 以极大的热情 非凡 的毅力 过人 的胆识和勇气 全身心地投入到大陆漂移 问题的研究之 中 他从地 貌学 地质学 古生物学 古 气候学等 多学科 的不 同 角度进行严格地论证 和考察 终 于发现 了一大批重 要证据 在 1 9 1 2年 提出 了革命性 的大陆 漂移学 说 魏格纳的主要贡献 在 于首先 提 出了大 陆运动 的思 想 从而带动和引导了地质科 学的深 刻变革 魏格 纳被后人尊 为大陆漂移学说 的鼻祖和地质学上的哥 白尼 他的大陆漂 移学说是震撼 世界 的伟 大的地 质 之歌 尽管在魏格纳的时代还不能圆满地 解释大陆漂 移的动力等问题 但经过近一个世纪众多科学家的艰 辛研究和探索 走过 了曲折的道路 终 于发展 成为当 代最盛行的地球板块构造学说 又叫全球构造理论 迄今 人们究 竟掌握 了哪些大陆漂移的证据 而 使这个 诗人 的梦 成为科学的真理 呢 图形证据 大陆漂移的理论 首先来 自地图上 大西洋两岸 的轮廓相互对应 南美洲东 海岸 的凸出 凹进部 分 分别与非洲西海 岸的凹进 凸 出部 分相吻合 这 个 现象 曾使科学家怦然心 动 而 又迷惑不 解 如 果将 40 它们拼在一起 这不 就是一块 完整 的大 陆吗 莫非 南美洲大陆与非洲大陆原来 是连接在 一起 的 只不 过后 来 才 被 分 开 罢 了 魏 格 纳在 1 9 1 0年 也 是 由此 萌生了大陆漂移的思想 科学家动手把南美 和非泖f 地图剪开或把它们从 地球仪上 取下 但是 在拼 凑 的时候 却 又发现 有近 2 0度的夹角 科学家仔细琢磨 后发现 原来地 图上 的大 陆轮廓是海岸线 可海岸线在 不同 的历 史时期 是有变化 的 除了河流冲刷和淤积外 气候变化也影 响到极地 冰川进退 因此控 制着海 平面的升降 在 不同的气候时代海 面升 降幅度可达 数米至数 十米 海岸线进退可达数 百或几千公 里 科学家 明 白了 进行大陆拼合 首先要找到大陆的真正边缘 通过测量 人们 发现海底先 是从陆地 缓慢地 向 外倾斜 形成大陆架 然后有一个 陡坡 向下倾 斜 再 向外才能到达海洋 的典型深度 一般 5 6 k m 这个 陡坡名 q 大陆坡 以后又发现大陆架 的岩石重量和 岩石的磁性 与陡坡 以外 的海 底岩石 的重量和 磁性 存在较大差异 岩石 由轻到重 磁性 由弱至强 的分 界 恰 好就在大陆坡的中心点上 显然 大陆坡就是 大陆壳与海洋壳的真正分 界 但是 要在大范 围内 找到真正的大陆边缘 并不是件 容易 的事情 科 学 家又采取了一个折 中的办法 用海 洋深度 图来 大致 确定大陆坡的位置 然 后像拼玩具板 那样把大 陆边 缘 拼合起来 果然收效明显 同时也表明 一般离海 岸 2 0 0 0米处的等深线 正好相 当于大陆 坡 的中点 当然采用这个方法 还是有些地方不能完美地吻合 专家解释说 也许因为这些地方的大陆坡 还在离海 岸线 2 0 0 0米以外很远 的地方 随着海 洋地 质资料 的丰富 到 1 9 6 9年 人 们发 现南极 洲 大洋洲和印度 都能大致拼 合在一起 而 维普资讯 童 0 誊 量 薯 曩 毫 薯 0 0 善 毒 萋 善 至 墨 誊 主 蓦 专 曩 至 芝 誊 未 爱 薹 誊 誊 誊 至 善 曼 糠蘩 舞 且 大洋洲和南极洲 的吻合程 度 比大 西洋 两岸 的两 个 大陆更完美 但是在非 洲东部 和南部还有不确 定 的地方 那是因为还没 有确定这 一带 大陆边 缘 的位 置 有人说也可能原来 这里 就是一 片海 域 所 以尽 管还有许多不完 美的地方 但是 各大 陆能如 此巧妙 地 拼接起来 就足 以叫人惊 叹不 已了 只能 有一种 解释 原来许多板块 连在一 起 的古 陆 后来 才逐渐 漂移开来 了 除此之 外则无法 说得 明白 地质证 据 魏格纳说 就象我 们把一 张撕 开 的报 纸 按其 参差不齐的断边拼接 起来 如果 看到其 间印刷 行列 的文字和图形也恰好 整齐地 吻合 我们就 不得不 承 认 这两片报纸原来是连在一起 的 几何图形拼合 那就象是报纸断边 的连接 真正 完美的吻合 还要看报纸上印刷行列 的文字和图形 大陆板块的地质结构就是其中的文字和图形 我们需要 重塑地 质时 代各 阶段的情 况 才能 根 据 大陆地质历史 上 比较 长久 的相 似性 或者 各大 陆 块上 曾经 同时发 生的某些 特殊事 件 来 检查 它们之 间是否 配对得上 地质年 代对 比 有两种方法 一种 是利用其 中的化石 另一种是通过放射性测定年龄 地质学 的经验告诉我们 在一个岩层的内部 虽 然都能找到一些 同样 的化石 但在 比它 年轻 的上 覆 岩层中或在 比它年老 的下伏 岩层 中 则不 会 出现 这 样的化石 所 以任何 一个具 体的岩层 内都 含有一 组 独特的化石 因此 化 石可 以用 来确 定岩层 的地 质 年代 而化 石组合 的年代顺 序一 但确定 含同类化 石 的岩层 的地 质年代就 能通过 与化 石组合 的年代顺 序对 比而鉴定 出来 按照达尔文 的进化论 一般来 说 动植 物新 种往往是在 某一个 特定 的地质 时期迅 速 出现 的 因此 只要我们在某一地层 中找到这些 标准化石中的一种 我们就 能很精 确地确 定 出这个 地层的地质年代 可是 利用 化石 只能鉴 定年龄 不 超过 5 7亿年的岩石 这是因为 5 7 亿 年前 原 始 生 物还没有带 硬质 的壳或骨 骼 而年龄 3 0亿年前 的 岩石 中就 已经有 生命 的迹 象 了 这就需 要用放 射性 年龄测定法鉴定古老岩 石的年 龄 大多数岩石 中都含有微量 的放射性元素 如铀 钾 铷 等 这类元素会退变成其它元素 这个退变是 一 个极漫长的过程 如 K 帅 到 A 钾 衰变为氩 的半 衰期 是 1 1 8 5亿 年 因 此 在 已知它们 衰 变率 的情 况下 只要测 出由放 射性衰 变而产 生的子 元素在 岩 石中的存在 量 我们就可以计算 出该岩石的年龄 科学家用放射性 的方法 测得非洲西部 地 图上 向外鼓 出的地 方 撒 哈拉 地 盾 区有 一片 年 龄 为 2 0 亿年 的岩石 岩 石具 有树 木纹 理般 的构 造 这片 岩石最后 向西进入 了大西洋 据说从卫星遥感图上 看得很清楚 在该古老 岩石 的东侧 和南侧 有一片年 龄 5 5亿 年 的岩群 两类 岩 石之 间 的差 异 极为 鲜 明 而且可 以看到 它们双 双在西非 加纳 的阿克拉 附 近没人海 中 美 国曾组织科考队到南美洲的巴西去 寻找类似的岩石界线 并果 然在两 大陆拼合 预料 的 地方 找 到了这两种岩石界线 并发现 南美 洲岩石 中的纹理也恰好与西非岩石纹理一致 在北大西洋两岸的大 陆上 有一 条非 常巨大 的 横贯斯堪 的 纳维亚 苏格 兰 和北 爱尔 兰 的古 山系 这个山系的年龄在 4亿年 以上 因此 大多数 岩石早 已遭 到剥蚀 露出了非常坚硬的岩体 而这些岩石现 在 则是 苏格 兰高原 的基地 现在可 以看到北美纽芬 兰一带 的褶皱 山系与北欧斯堪 的纳维亚半岛 的褶皱 山系遥相呼应 在挪威 如 今能够 看 到的仅仅是 这 个 山系 的东缘 但是在格 陵兰 则能看到这个山系的 西 缘 美 国阿巴拉契亚 山脉 的褶 皱带 其东 北端没 人 大西洋 延至对岸在英 国西部一带 出现 大多数 的山脉 都和现在 的喜马拉雅山 落矶 山 和阿尔卑斯 山一样 是 由原来沉 积物 形成 的岩石组 成 在南美洲 的圭亚那及其周 围有一个洛伊马组地 层 自从 它在 1 0亿年 前形成 以来 虽 然 已经有一半 以上的 山体被剥蚀掉 了 但是它 的沉积 物至今 仍然 广布一百万多平方公 里 这些沉积 物是从 哪里 带到 南美洲来的呢 在我们把非洲和南美洲拼合在一起 后 就 能对这个 问题作 出合理 的解释 沉积物来 自非 洲 在这个南美洲洛伊 马组 的底部所 发现 的金 刚石 颗粒 越靠近大西洋就越大 而在非洲西部 的同类岩 石中也含有 同样 的金刚石 而这些 金 刚石 的颗粒继 续向着它们 的来源地 苏丹 变得越来 越大 我们还可 以在大西洋两岸 以及印度洋两岸 的各 大陆之间 找到许 多在地 质上可 以彼此对 得拢 的例 子 事实上 南部各洲 包括印度 近 1 0亿年 的地质 发展史是非常相似 的 只要 看看南美 洲南部 和非洲 西南部的岩层地质演 变历史 就再 清楚 不过 了 地 质材料显示 从 5 亿 年到 4亿年 这两个地 区都 曾遭 受江河和风 的严重 侵蚀 和剥蚀 而无 沉积 到 3 5亿 年前终 于盖上 了一层 江河和风从邻近地 区带来 的泥 41 维普资讯 探索发现 沙 不久两地 又都 发育 了冰川 冰J I I 过 后 大约 3 2 亿年前后出现了大片的森林 这就是 现在两地 正在 开采的煤田 之后数千万年间 两地 又再次遭到侵蚀 而无有沉积 至 2 2亿年前 两地再 次盖上沙层 以 后 两地 留下 了海相沉积并有熔岩 出现 后来约 1 亿 年 海 相沉 积 为 块 状 熔 岩 流昕 覆 盖 随之 而 至 的 海 相 期 似乎是 两地 昕共有 的最 后一 个事 件 了 在 这之 后 非洲西南部成 为沙漠 南美洲东南 部则成 为热带 森林 从地层 的演 化剖面 图上 可以断定 两 大陆很 长时间都连 在一 起 它们 完全分离 的时间 大约在距 今 1 亿一6千万年之 间 生 物 及 环境 证 据 一 切生物都生活在特 定的环境之 中 所以古 代 动植物化石会 告 诉我们 它们 生 存的地 理 条件 例 如 现在的造礁 珊瑚 只能在 2 5 3 O 浅海 中生长 繁 殖 所以 对老珊瑚礁进行考察之 后 我们就可以追 踪这种具体环境在过去的地理位置 从古珊瑚礁 的 分布情 况知道 大约 3 5 亿年前 北美洲 东部和欧洲 西部曾经存 在过适 宜珊瑚生存 的环境 而 当把 两大 陆拼合起来 的时候 我们可 以把 这个环境 区勾 画出 来 更叫人吃惊 的是 两个 大陆上的珊瑚 礁 中不 但 含有完全相同的珊瑚种 而且 所含有的其它海滨生 物和江河生物的种也完全 相同 这一 事实清楚 地告 诉我们 这两 个浅海区在过去一定是相通的 它们之 间没有 任何隔开的障碍 早在十九世纪末 古生 物学家根 据各 大洲 都具 有相同化石种属的事实 认为南美洲 非 洲 印度 大 洋洲和南极洲之间在 很长的地质年 代里 存 在非常 广阔的陆地 联系 并 用印 度的一 个 区的名称 冈 瓦 纳 做为古陆的名称 这块大古 陆中心地 带处于南 极附近区域 因此 很多地方上 生长着适 应寒冷环境 的舌羊齿属类型植物 这些地方 那个时 代的岩石层 里 都有舌羊齿植物化石 同时 北美洲 欧洲 和亚洲一 部分 被认 为是连 在一起的另 一 个 古陆 被称 作劳 亚古 陆 正 当冈瓦 纳植被并不茂盛的时候 劳亚古陆却 生长着茂 盛的 热带蕨类森林 这些 为北 美和欧洲 以后的煤 田提供 了条件 有袋类N 动物 和有胎盘 哺乳动物 的历史 是 大陆漂移的一 个精 典例证 在欧洲 北美 洲 和亚洲 一 亿年前的岩层 里 都 发现有袋类 哺乳动物 始祖 的 化石 在 7千到 8千万年前曾迅速 广布 且具有全球 42 性分 布 这说明各洲是连 在一起 的 这些 动物在 各 洲之 间 自由来往 但是 时隔不 久 这种 自由就没 有 了 有胎盘哺乳动物开始在 欧洲 和亚洲 出现 并迅 速传播到北美洲 这说 明这三个洲是连接在一起的 这些新型 的有胎盘哺乳 动物 以肉食 类为 主 比大 多 数食草有袋类动物 凶猛 得多 有 袋类哺乳 动物就成 了被 吃的对象 因此 只剩下少 数能够 在不利 于有 胎盘类哺乳动物生存的环境 中生存下来的种 北 美 与南美 在 3 4千 万年 前是连 接的 所以 北 美的食 肉有胎盘哺乳动物 又进 入南美 南 美洲 的食 草有 袋 类动物不久又几乎 全被淘 汰 l 但是 大洋洲与其 它各洲已经分 开 是有袋类动物的乐园 在欧洲人 没 有进入以前 一直保持独立状态 因此 直到二百年 前大洋洲还广布着有袋类动物 直到欧洲 人 2 0 0年 前进入澳大利亚 带去了欧洲动物 这些动物又竞 争 掉了一大批有 袋类 因此 现 在大洋洲 也剩下 为数 不 多的几种有 袋类 了 古气候证据 古代岩层不但可以显示 生物的演化 过程 而且 也保 留着许多古代气候 的印迹 在岩石 中我们既可 以找到严热 的沙 漠记 录 也 可 以找到 冰 川的遗 迹 奇怪 的是 我们在今 天的极地发现 了热带沙 漠的古 代气候特征 而在今 天赤道附 近的热带丛林 中却发 现了古冰川 冰盖的踪迹 两种相反气候同时出现 这说明古代的某个时期地球上的气候带与现今 处于 相反 的位 置 有 两 种 解 释 方 法 一 种 是 地 轴 发 生 了 巨大的位移 另一种就是 大陆发生 了漂移 然而要 使地 球的 自转轴发 生如此 巨大 的变化 这 个巨大 的 力量足以使地球破 裂 但 是至今科学家 还没有发现 因地轴巨变而在地壳 中留下的 明显 痕迹 那么 只 能是地球上的大陆发生 了位移 占气候资料显 示 在 澳大利亚 印度 南非 和南 美 有距今 2 5 3 0亿年前 的古 冰川 I 遗迹 后来 在 南极洲也发现了这一地 质时代的冰川泥砾 把这些 古冰J I I 遗迹放在联合古 陆拼合 图上 发现竞 然集 中 在一个不大 的地区 即当时的极区 冰盖的规模 比现 代南极 洲面积大一些 根据冰川遗迹 分析 当时 巴两的冰川都 是从东 边陆地上流过来 的 沉积 的岩 石只能在非 洲西南部 找到根 源 非洲最南 端的大 陆岩石形成 的冰水沉 积 物是从 南边进去 的 这说 明它与南极洲相连 在非洲 东南部数百米厚 的冰川石则来 自如今 的印度洋 这 维普资讯 曩 置 蠢 薯 曩 0 0 一 一 譬 0 0 0 0 誊老 艇 鄂 尔多斯行程散记 2 0 0 6年 8月 8日 我们 如期 抵达有 众多宫殿 美誉 的内蒙古 鄂尔 多斯 市来参加 萨拉 乌苏遗址 国际学术 研讨 会 此 次会议 由内 蒙古文化厅 鄂尔多斯市委 市政 府 中国科学 院古 脊椎 动物 与古 人类研究 所 中 国科学 院寒 区旱 李海 军 区环境 与工 程研 究所 主办 内蒙 古博物 馆 市委 宣传 部 文化 局 市博物馆及乌 审旗政府承办 研 讨会 于 8月 1 0 1 2日在 鄂 尔多 斯市 乌 审旗 举 行 来 自中 国 法 国 韩国 美 国 英 国 瑞士等地的 1 0 0多位国 内外 专家学 者参 加 了 铁 马 金 帐 会 议 会议 由学术报告 和野外地质 考察组成 学术报告 内容涉及第 四纪地质 与环 境学 旧石器 考古 学 古人 类学 地球化学等众多学 科 学者 们从不 同研究领域 多个 角度探讨 了人 类演 化 文 化