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第3章 浩瀚无穷——海洋认知(2)

魏格纳按照物种起源的观点:“相同的生物种一定起源于同一地区”,找到了有力的论据:大西洋东岸德国、美国有一种园庭蜗牛,行动迟缓,一天仅能爬个百十米远。人们竟在大西洋西岸的北美洲发现了这种园庭蜗牛。倘若两岸不曾连在一起,凭着蜗牛那点本事,怎么可能乘风破浪,漂洋过海,从东岸跑到西岸去呢?还有一种蚯蚓,广泛分布在欧洲,人们也在大西洋西岸的美国东部发现了它,奇怪的是,美国西部却不见它的踪影。如果蚯蚓能远涉重洋,由东岸游到西岸,为什么又不能越过连在一起的陆地,从美国东部爬到西部去呢?

魏格纳还在南美和南非的石炭二叠纪地层中发现了中龙化石。中龙是在淡水里生活的一种小爬虫,要不是大西洋两岸曾连在一起,它们怎么可能分处两地呢?

难道因为中龙长期适应咸水里的生活,游过浩瀚无垠的海洋去吗?

更奇怪的是,大西洋东西两岸都广泛分布着舌羊齿化石,舌羊齿是一种植物,没有翅翼飞翔,没有四脚爬行,如果两岸不曾连在一起,这种现象又怎么解释呢?

大西洋两岸不仅有相同的物种,而且地层也自然衔接,非洲南端的开普山脉,恰好与南美的布宜诺斯艾利斯山脉相连,同属二叠纪的褶皱山系。不仅地质构造相同,而且岩层的成分与年龄也完全一样。另外,巨大的非洲片麻岩高原所含的火成岩和沉积岩,其褶皱伸延方向,与巴西的片麻岩高原的情形几乎一致;欧洲的挪威,苏格兰古代褶皱山系,又与大西洋彼岸阿巴拉契亚褶皱山系北段相衔接。

年仅32岁的魏格纳用无数客观事实最有力地论证了他的大陆漂移学说,于1915年发表了《海陆的起源》一书,正式宣告大陆漂移学说的诞生。

大陆漂移学说发表之后,引起了强烈的反响,有着极其重大的意义。第一,它否定了旧传统的地壳运动观点。那时的地质学家承认地壳的垂直运动,“地壳上升,则为高山和丘陵;地壳下沉,则为深谷和海洋”。魏格纳则认为,除了垂直运动外,还有“水平位移”运动。不仅过去如此,今天亦然如此。据测量,美洲与欧洲的距离,现在仍继续在扩大,红海这个大陆内湾,至今仍逐年在加宽。第二,对长期无法解释的古气候问题,能做出合乎逻辑的解释。长期以来,人们对在两极地区发现热带沙漠的征兆,在赤道森林中发现冰川覆盖的遗迹,大惑不解。按照魏格纳的大陆漂移学说不费吹灰之力就说清了。既然3亿年前南美、南非、澳大利亚、印度次大陆都是连在一起的,它们那时又正处在冰川覆盖的南极地区,现在发现赤道森林中有冰川遗迹,又有什么可奇怪的呢?既然连在一起的大陆,后来才分离开来,漂浮位移,各自东西。那么原来处在温带热带地区,后来漂移到了南极,现在发现它的海底有煤层,有热带植物化石,又有什么可奇怪的呢?

然而,正如一切新的学说诞生,开始总有其不完善的地方一样,大陆漂移说也有许多缺陷。比如它不能令人信服地解释是什么力量使大陆发生漂移。魏格纳说是潮汐的摩擦力和地球自转的离心力。但经理论物理计算,这种力量微乎其微,怎么可能使偌大的“泛大陆”分裂漂浮各散四方。又比如魏格纳的漂移说是建立在海底平坦的基点上的,海底不平坦,大陆就无法漂移。可事实证明,海底是高低不平的,既有万丈深壑,又有突兀危峰。

由于学说本身存在缺陷,更由于触犯了那些持“固定论”观点的地质学权威们,因此学说一出现便遭到许多人的激烈反对。1926年11月,美国石油地质协会专门讨论了魏格纳的漂移说,会上14名最有权威的地质学家,只有5人支持,2人保留意见,7人坚决反对。有人甚至对魏格纳进行人身攻击,讥讽这个学说是“魏格纳狂想曲”,是“大诗人的梦”,“应该扔进垃圾桶里去”。

魏格纳死后30年,漂移说又复活了。复活的原因首先得益于古地磁的研究。20世纪初,科学家发现有的地方岩石里的磁极和现代地球上的磁极方向并不一致,甚至完全相反。这是什么缘故呢?原来那些岩石是被古代地球磁场的磁性磁化过的,它代表着古代地球磁场的方向。随着大陆漂移,位置更换,古地磁方向这才与现代磁极方向不一致。人们把20亿年中所经历的地球磁极相对于地理北极的位置标示出来,并用一根曲线把这些点连接起来,按理地球上只应有一条迁移曲线,但美洲和欧洲各测得一根迁移曲线,它们形状相似,但不重合。然而如果把北美大陆和欧亚大陆靠拢,这两根曲线就完全重合了。这便有力地证明了欧、亚、美大陆原来本是连在一起的。

其次,从大陆拼接情况找到了根据。1965年美国科学家,根据测绘的海深图,以海深1000米的大陆边沿为准,将南美与非洲拼接起来,吻合误差只有88千米。用同样的方法拼接其他大陆平均误差也只有130千米左右,这更雄辩地证明魏格纳所说的“泛大陆”的存在,现在分离开来的各大洲都是“泛大陆”的一部分。

另外,还有一个有趣的现象,有一种海鸟每年春天从南极飞往北极圈,飞行路线是弯弯曲曲的,如果把大陆拼在一起,那飞行路线,正好是一条从南到北的直线。

最后剩下的一个关键问题就是大陆漂移的动力是什么?1960年,美国地质学家赫斯认为:地幔中熔融物质可能会向上涌动,小的涌动便是火山爆发,大的涌动有可能把地幔顶推向一边,涌出来的熔融物质在那里冷却凝固,这样海底就被扯裂开来了。由于海底的扩张,各大陆也就被推开了。

至此,大陆漂移说作为最有科学依据的理论在地质科学殿堂上重现光彩,魏格纳也作为“地球科学史上的哥白尼”而载入史册。

海底扩张和板块学说

魏格纳的漂移说,给后人的启示极大,实际上为板块理论打下了基础。可惜魏格纳还没有来得及对漂移的动力机制作适出当的解释就死了。但科学总是向前发展的,美国地质学家赫斯和迪茨,根据英国霍姆斯“大陆是被动地在地幔对流体上漂移”的论述,提出了“海底扩张说”,把魏格纳的大陆漂移学说推到一个新阶段。

大家知道,我们的地球分三层,表层叫地壳,平均深度有40千米,中层叫地幔,有2900千米,占了地球质量的68.1%。里层叫地核,最厚有3071千米,但只占地球质量的20%左右。整个地球就像一个鸡蛋一样,地壳相当蛋壳,地幔好比蛋白,地核就是蛋黄。地幔由硅镁物质组成,温度很高,压力极大,地幔物质处于熔融状态,就像沸腾的钢水,不断翻滚、对流。

当地壳的某一部分受不住地幔的压力时,熔融物质不断上涌,地壳便不断增厚,再往上升,在陆地上就形成横亘的山脉,在海洋中就形成高耸的海岭。大洋中脊的出现和大洋底盆的更新,都是地幔对流,熔融物质上涌的结果。据此,赫斯和迪茨得出结论:由于地幔对流,熔融物质上涌,洋底以中脊为轴,不断向两侧扩张,洋盆逐渐扩大,从而提出海底扩张学说。洋底在扩张的过程中,其边缘遇到强大的阻力,扩张便受到阻碍,这时地壳的一部分,钻入地幔之中而被地幔熔化、吸收、形成很深的海沟。又由于挤压的作用,海沟向大陆一侧会顶翘起来,成为岛弧,使海沟与岛弧形影相随。这种奇妙现象,从发生发展到结束,大约需要2亿年。这就不难理解,为什么至少有30亿年历史的大洋,洋底却总是那么年轻,总是难以找到超过2亿年的古老岩石。

1968年法国人勒比逊把“海扩张学说”发展成为“板块构造学说”。板块学说和大陆漂移学说都认为地球表层是漂移着的,但它们的机制并不相同,后者认为是硅铝层在硅镁层上漂浮,而前者则认为岩石圈在地幔软流圈上漂浮。

什么叫岩石圈呢?原来地幔上还有一层物质结构,跟地壳一样坚硬,它的厚度(包括地壳在内)有75~100千米,这个区域就叫岩石圈。岩石圈下面才是软流圈,软流圈下面又变得十分坚硬,叫做“中圈”,中圈之下才是地核。

因此大陆漂移并不像魏格纳所说的那样是硅铝层漂浮在硅镁层上,也不像海底扩张学说所说,坚硬的地壳驮在整个地幔对流体上,被动地缓缓漂移,而是岩石圈漂浮在软流圈的对流体上,无论大陆或洋底都随着岩石圈的漂移而漂移。

勒比逊把整个地球的岩石圈分为六大块:太平洋板块,印度洋板块、亚欧板块、非洲板块、美洲板块和南极洲板块。由于这几块岩石圈的面积大得很,而厚度只有75~100千米,很像几块板子故称板块。这六大板块,并无海洋陆地之分,非洲板块既包括非洲大陆也包括它东西印度洋的一部分,和西面的大西洋的一部分;美洲板块既有绝大部分美洲在内,也有大半个大西洋在内。这六大板块有的相背而行,两板分离界线便是大洋中脊,那里经常出现地震、中央裂谷等过去无法解释的怪现象。有的相向而行,地壳因而产生褶皱,地层隆起,连绵不断的高山便出现了。亚欧板块与印度板块相向运动,喜马拉雅山便拔地而起,成了世界屋脊。

板块学说不仅能解释陆地山脉的形成,而且能解释整个陆地上的海洋里的各种地质现象。它彻底打破了海陆固定不变的传统地质观念,使地球科学理论发生了根本性变化。因此,从大陆漂移说到海底扩张进而到板块学说兴起,人们称这是地球科学上的革命。

四大洋的名称是怎样来的

太平洋——“和平之洋”

太平洋是从英语PacificOcean意译过来的。位于亚洲、大洋洲、北美洲、南美洲和南极洲之间,面积17967.9万平方千米,是四大洋中最大、最深、岛屿最多、水温最高的大洋。我国古代泛称太平洋为“海”“沧海”“东海”等。

1513年9月26日,西班牙探险家巴斯科·巴尔沃亚从巴拿马海岸见到此洋,把它命名为“南海”(SouthSea),与“北海”即大西洋相对而言。1520年,葡萄牙航海家麦哲伦受西班牙国王之命,率领船队寻找通往东方的西航路线,经过四个多月的艰险航程,越过狂风恶浪的大西洋,穿过狭窄险要、弯曲多礁的麦哲伦海峡,进入新的大洋。时逢这里的天气晴朗温和,洋面平静如镜,碧水映着蓝天,航行几十天都是如此,与前段航路形成鲜明对比。因此,麦哲伦便把这个叫做“南海”的大洋改称为“ElmarPacific”,意为“和平之洋”,汉译为“太平洋”。

大西洋——“大力士神的栖息地”

大西洋位于欧洲、非洲、北美洲、南美洲和南极洲之间,面积9336万平方千米,为世界第二大洋。古称“OceanusAtlantics”,源于古希腊神话中擎天神阿特拉斯的名字。普罗米修斯因盗取天火给予人间违犯了天条,株连到他的兄弟阿特拉斯,众神之王宙斯强令阿特拉斯支撑石柱使天和地分开,阿特拉斯在人们心中成为顶天立地、高大威武的形象。最初希腊人以阿特拉斯命名非洲西北的山地,后因传说阿特拉斯居住在遥远的西方,人们认为一望无垠的大西洋就是阿特拉斯的栖身之所,故有此称。

另一种说法是来源于传说中已沉没的Atlantis岛,Atlas在希腊语中原意为“忍耐”和“支持”。此名称在1650年为荷兰地理学家伯恩哈德·瓦雷尼所引用。

大西洋这一名称在我国最早记载于明朝。利玛窦来华晋谒明神宗时,自称是“大西洋人”。他把印度洋海域称为“小西洋”,把欧洲以西的海域称为“大西洋”。在我国明朝年间,东西洋分界大体以雷州半岛至加里曼丹岛一线,其西叫“西洋”,其东叫“东洋”。因此我国习惯上把欧洲人称为“西洋人”,而把日本人称之为“东洋人”。随着明末对欧洲地理知识的增多,于是改称印度洋为“小西洋”,而把欧洲以西的海域称“大西洋”。西方世界地理学和地图作品传入中国后,我国翻译家在把AtlanticOcean译成汉语时颇感为难,于是便以大西洋来加以命名,并一直沿用至今。

印度洋——“通往东方的海洋”

“印度洋”是从英语IndianOcean音译过来的。位于亚洲、大洋洲、非洲和南极洲之间,面积7491.7万平方千米,为世界第三大洋。古称“厄里特里亚海”(TharasseErythrae),“Tharasse”意为“大海”,Erythrae意为“红色”,全名意为“红海”。

最早见于希罗多德所着《历史》一书以及他所编绘的世界地图中。其名称来源有两种解释:一说原指红海,以后应用范围随着航海和知识领域的扩大而逐渐向东扩展,以至发展到泛指整个印度洋;另一种说法是来自一个统治过沿海广大地区的古波斯君主厄立特里。古罗马人曾将厄立特里亚海意译为“鲁都姆海”,意即“红海”。

“印度洋”之名始见于1515年中欧地图学家舍奈尔编绘的地图上,标注为“OceanusOrientalisIndicus”,即“东方的印度洋”,此处“东方的”一词是和大西洋相对而言。1570年,奥尔太利乌斯编绘的世界地图集里正式称之为“Maredilndia”,即印度洋。因在古代,西方对东方了解甚少,只传闻印度是东方的一个富庶之国,所以到东方就是到印度,通往东方的航路也就是通往印度的航路。

1497年,葡萄牙航海家达·伽马东航寻找印度,便将沿途所经洋面统称为印度洋。

北冰洋——“北极之海”

“北冰洋”是从俄语意译过来的,英文名称是ArcticOcean。介于亚洲、欧洲和北美洲的北岸之间,面积1310万平方千米,是世界最小、最浅的大洋。因其大致以北极为中心,加之气候严寒,冬季85%的洋面冰冻,夏季也有约2/3的洋面覆盖浮冰,故称之为北冰洋。又曾称“北极海”“北冰海”。

揭秘大西洋

大西洋在欧洲、非洲、美洲和南极洲之间,是世界第二大洋,也是最年轻的大洋,距今只有1亿年。大西洋的面积为9336.3万平方千米,平均深度为3627米,最大深度为9219米。约占海洋总面积的25.4%,是太平洋面积的一半。但是,它正在拼命扩张,把两岸裂开,说不定在遥远的将来,后来者居上,它的宽度会赶上或超过太平洋。大西洋位于直布罗陀以西,原名叫“西方大洋”。它的英文(Atlantic)一词,是根据古希腊神话中的大力士阿特拉斯(At las)的名字得来的。希腊史诗《奥德赛》中,有一位顶天立地的大力神,名叫阿特拉斯。他知道世界上任何海洋的深度,并用石柱把天地分开。他就住在阿特拉斯洋里。1650年,荷兰地理学家波恩哈德·瓦雷尼正式使用“阿特拉斯洋”这个名称。汉文译名“大西洋”,是明朝时欧洲传教士翻译过来的,一直沿用至今。

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