從“大陸漂移說”到“板塊構造學說”(圖)六大板塊
從“大陸漂移說”到“板塊構造學說”1910年有人第一次提出了這種疑問：位於大西洋兩岸的南美大陸和非洲大陸的海岸線，為何如此相似？這個人就是德國地球物理學家、氣象學家阿爾弗萊德·魏格納，這個念頭成為他提出“大陸漂移說”的契機。
海洋阻隔的兩岸具有相似海岸線的現象，很早以前就有人注意到了，魏格納對這一事實從地質學、古生物學、氣候學等角度進行了科學的推敲。他提出，根據造山帶等的地質構造，以及不能越過大洋的羊齒類植物、蝸牛等小動物，在3億年前的冰川時期曾廣泛分布於南美大陸和非洲大陸，他得出結論：大約3億年前，我們今天所知的南北美洲大陸、非洲大陸、歐亞大陸、南極大陸等統統屬於一塊“超級大陸”，後來這塊“超級大陸”分裂為若干塊大陸，經過漫長歲月的移動，終於形成了今天的大陸位置關係。
魏格納提出的“大陸漂移說”，後來發展成“板塊構造學說”，並成為20世紀地球科學的主流。“大陸漂移說”之所以具有如此的生命力是因為，它是一種能夠解答迄今為止包括古生物、古氣候、地質構造、地形等廣闊領域裡，為數眾多疑問的理論。然而，1915年出版的魏格納的著作《大陸和海洋的起源》卻沒有輕而易舉地被人接受，它雖然得到地質學家和古生物學家的首肯，但受到了大多數地球物理學家的不屑，有人提出了份量不輕的反駁。
持反對論者的最主要的論據是：沒有發現能讓大陸在水平方向移動幾千公里的原動力。地質學家阿爾薩·霍姆茲雖然考慮到地幔對流有可能是大陸漂移的原動力，但曲高和寡，隨著1930年魏格納在格陵蘭探險中失蹤，“大陸漂移說”遂漸趨冷落，以致到本世紀40年代時，人們把“大陸漂移說”忘諸腦後。
“大陸漂移說”終於再沐春風
進入50年代，“大陸漂移說”居然在完全不相干的領域裡東山再起。這個完全不相干的領域就是研究古代地球磁場的學科——古地磁學。今天，地球的兩個磁極——南磁極和北磁極幾乎是固定不動的，但是隨著時間的推移，在漫長的地質歷史上其位置是移動的並發生過逆轉。根據古地磁學，科學家復原了以往各個地質時期生成的岩石當初的磁場，由此推定了南北磁極的位置。磁極隨時間推移而形成的移動軌跡，被稱為“極移動曲線”。1950年，英國的基斯·蘭卡恩和派屈克·布蘭科特等，根據對歐洲大陸和北美洲大陸各地質時期岩石中殘存磁場的精確測定，成功地得到了“極移動曲線”。地球只存在南磁極和北磁極兩個磁極，從各個大陸研究得來的南磁極或北磁極的“極移動曲線”理應是一致的。然而，蘭卡恩等人求得的兩條“極移動曲線”形狀相似卻沿經線偏離。要是把大西洋兩邊的北美大陸和歐洲大陸合在一起，那么對應的“極移動曲線”恰好能夠吻合。這個事實正好說明了大陸漂移具有可能性。由於導致大陸漂移的動力問題沒能解決，所有的地球科學家對“大陸漂移說”始終不予理會，不過“大陸漂移說”卻因古地磁學的發現而崢嶸再現。
“海洋擴大說”嶄露頭角
50年代伊始，在第二次世界大戰中開發的新技術被廣泛用於海洋觀測，比如採用聲納裝置觀測海底地形，利用海洋磁場儀探測海底磁場異常情況等。通過這些探測，科學家終於搞清全球海底被稱為“海嶺”的巨大海底山脈是彼此相連的。
在海底山脈中位於大西洋中部的大西洋中央海嶺，魏格納在世時人們就不陌生。但是，類似的海嶺存在於太平洋、印度洋、北冰洋等有的海洋，像網路一樣分布在海底。在大西洋中部南北走向綿延1萬公里以上的中央海嶺的中段，還存在一個“大規模的谷地”，科學家還發現，這個“中央谷地”與中央海嶺並排相連。於是有科學家提出，大西洋正是地球的裂縫，海底也許就是在這裡擴張的。隨後科學家又測定出從地球內部涌流出的地殼熱流量，也了解到從海嶺之下的深處似乎正在噴湧出熱物質。
根據以上探測結果，科學家得出結論：中央海嶺下的地幔對流升騰形成海洋地殼，海底由此擴大，這種結論支持了“海洋擴大說”，而“海洋擴大說”也解釋了大陸的分裂和移動。構成大陸地殼的物質密度小，地幔就會上浮。根據“海洋擴大說”，大陸下的地幔對流升騰造成大陸分裂，進而地幔向水平方向的運動將大陸推開。
此後，美國加利福尼亞大學斯克里普斯的科學家，觀測了能夠解釋美國西海岸附近太平洋海底地殼形成原因的地磁異常情況，弄清了在20公里到30公里的寬度上存在百分之一的磁場異常，在南北幾百公里範圍內呈條紋狀分布。此外，隨著同時期岩石年代測定技術的進步，科學家弄清了以往數百萬年間曾經多次反覆的地磁場逆轉歷史。
1963年，弗萊德·瓦因和德拉蒙多·馬修茲提出了一個大膽的假說：加利福尼亞的地磁異常帶是地球磁場逆轉的反映。在中央海嶺，由於高溫岩漿的冷卻生成了海底地殼，也就形成了具有當時地球磁場方向的磁場的岩石。瓦因等人認為，地球磁極曾多次逆轉，具有各個地質時期磁場方向特徵的海底地殼，在海底並列呈條紋狀，這個事實為觀測所確定。由於海底向海嶺兩側擴張，如果瓦因等人的見解符合實際，那么觀測得到的反映磁場異常的條紋，相對海嶺兩側應當是對稱的。這種對稱性也被實際觀測所確認。匯集來的有關觀測數據都在支持“海洋擴大說”，而且根據海底磁場異常的數據，使迄今科學家掌握的只有幾百萬年的地球磁場的逆轉史，一下子擴大至2億年。板塊構造學說
由於“極移動曲線”和海底擴大等提供的證據，大陸漂移的確是正在發生的事實。1965年，科學家運用計算機使地球各個大陸以現有的形狀恰好拼合在一起。再者，海地地形、地震位置、火山等活躍部位都連線成為帶狀，於是“板塊構造學說”這一革命性的見解應運而生。
1970年後，板塊構造學說確立，根據這一新學說，地球表面覆蓋著不變形且堅固的板塊(地殼)，這些板塊確實在以每年1厘米到10厘米的速度在移動。由於地球表面積是有限的，地球板塊分類為三種狀態：其一為彼此接近的匯聚型板塊邊界；其二為彼此遠離的分離型板塊邊界；其三為彼此交錯的轉換型板塊邊界。板塊本身是不會變形的，地球表面活動便都在這三種狀態下集中發生，比如海嶺就是在分離型板塊邊界下形成的，海溝則是在海洋板塊彼此碰撞，一個板塊俯衝至另一板塊的下方的匯聚型板塊邊界下形成的。沿北美大陸西海岸分布的聖安德烈斯斷層，則是在太平洋板塊和北美大陸板塊間形成的很具代表性的轉換型板塊邊界下形成的。
由於與被稱為“環太平洋帶”的太平洋板塊周圍的狀態相關，這個地區內的大地震、深源地震和火山活動等都十分活躍。由於印度次大陸與歐亞大陸間的碰撞，形成了喜馬拉雅山脈和西藏高原。在大陸板塊彼此碰撞的匯聚型板塊邊界下，形成了大陸與大陸間的衝突帶，也造成了大褶皺山脈。
由於板塊構造學說的進展，迄今被視為不解之謎的地球活動大多得到了解釋。70年代以來，以證實板塊構造學說為目的的世界規模的地球觀測蓬勃開展。通過這些觀測，海底的年代分布被詳盡確定，弄清了以往地質時期板塊運動的過程，更由於空間觀測技術的發展，就連每年一厘米的板塊運動，也能夠連續數年進行觀測。
板塊構造學說證實了魏格納當年提出的“大陸漂移說”，由於“大陸漂移說”憑藉板塊運動，於是很長時間裡被視為待揭之謎的“大陸漂移說”的原動力問題迎刃而解。然而板塊構造學說並沒有搞清所有的地球活動，板塊構造學說證實的只是歷經46億年的地球歷史中最近2億年的事實，此前的地球活動仍然作為重要的研究課題留至今天，而且導致板塊運動的地幔深處的活動，還需要進一步的觀測和研究。
對於地球的下部地幔和地核的活動，80年代以來，科學家採用被稱為“地震學X射線斷層攝影法”的技術，利用地震波研究了地球內部的不均勻構造，這種科學手段使研究得到進展。研究結果表明，曾被認為是板塊運動原動力的地幔對流的實際狀態似乎可以觸摸了。對於地球板塊構造是從地球演化史的哪一時刻開始形成的，科學家將對部分比2億年前更古老的海底地殼進一步研究。
20世紀初期德國科學家魏格納提出的“大陸漂移說”就是在上述曲折的過程中探索並發展的，直到70年代被科學界首肯的板塊構造學說問世。最新的地球觀測獲得的成果，為解開板塊構造學說也頗感??及弄清長達46億年的地球演化史提供了新的線索。
回顧20世紀的地球科學發展史，魏格納的“大陸漂移說”為研究地球活動創造了契機，同時，對我們綜合理解已細劃為地質學、古生物學、觀測學、地震學等的地球科學領域，提供了良機。從以上意義說，“大陸漂移說”起到了開創性的作用。
(據《科技日報》)
