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地球科学的革命 |
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大陆漂移学说 公元1910年，一个秋日的夜晚，秋雨从天空绵绵不断地飘落下来，下得人心里都烦透了。这场雨一连下了五天，还没有停下来的趋势。 在德国马尔堡物理学院的讲师楼上，四楼的一间房子里，灯还亮着。虽然已经是夜里两点多钟了，但是，魏格纳却怎么也睡不着，只好起床，在屋子里转来转去。 前两天，魏格纳因伤风受凉，而患了重感冒，尽管吃了几次药，但还是没有多大好转，一天晚上，他又发烧了。赶紧爬起来又吃了两粒退烧片，这才觉得好受了一些。 魏格纳躺在床上，一会儿看看天花板，一会儿又看看电灯，头脑一时也没有停下来，他又把自己的目光，集中到墙上挂着的一张世界地图上。 突然，他惊奇地发现，大西洋两岸的轮廓竟然是如此的互相对应，尤其是巴西东端的直角突出部分，与非洲西岸呈直角凹进的几内亚湾非常吻合。 魏格纳顿时来了精神，他又继续朝南看过去，只见巴西海岸的每一个突出部分，都正好和非洲西岸同样形状的海湾相对应；同时，巴西海岸每有一个海湾，非洲方面就有一个相应的突出部分。 怎么会有如此的巧合呢？要是把它们拼合在一起，简直就像一块完整的大陆？ 魏格纳的脑子里忽然闪过一个奇怪的念头：莫非非洲大陆与南美洲大陆曾经贴合在一起，也就是说，它们原是连接在一起的一整块原始大陆，它们之间没有大西洋，到后来才破裂、漂移而分开的。 这种大胆的想法，从此就一直困惑着、缠绕着这位学者，他决心一定要弄个水落石出。 到了第二年的夏天，有一次，他在学校图书馆查找资料的时候，无意间读到一篇论文，说根据一系列的古生物证据，巴西和非洲之间曾有过陆地联系。 魏格纳不由自主地想起，去年秋天那个雨夜、他在病中的发现。更加坚信，大西洋两岸轮廓的相似绝对不是偶然的巧合，这里面肯定有文章可做，也许是一个涉及大陆形成和地球演化的大问题。 他把自己的这一想法，跟他的老师、著名气象学家柯彭教授说了。 柯彭教授认真地盯着地图看了一会儿，觉得魏格纳讲得确实有些道理。他告诉魏格纳，在地质学界，占领导地位的，一直都是“海陆固定”的学说。 所谓的“海陆固定”说，其主要观点就是，地壳升降是地球史上海陆变迁的主要原因，无论地壳如何升降，大陆块在地球上的位置是固定不变的，大洋盆地是永存的。 但是，自17世纪以来，许多人对“海陆固定”说产生了怀疑。 比如，哲学家培根就曾经指出：非洲西部和南美东部海岸线的吻合，不可能是偶然的巧合，肯定有着某种原因。 19世纪中叶，地质学家斯尼德尔发现欧洲和北美煤层中的植物化石雷同，他认为，煤层形成时期的石炭纪，欧洲大陆和美洲大陆曾经连接为统一的大陆。 19世纪末，进化论的创立者达尔文的儿子、英国天文学家乔治·达尔文又认为，月球原本是地球上的一部分地壳脱离地球后演变成的，而在月球形成后，地球上的大陆块重新调整了位置，大陆便发生了漂移。 柯彭教授好心地劝魏格纳，不要揽下这项“份外”的课题。因为大陆漂移问题至少涉及到地质、古生物、动物地理和古气候等一系列学科，论证起来，不是那么轻而易举的。 然而，勇于探索的魏格纳决心要把这个问题搞个水落石出，他开始努力地吸取地质学和古生物学知识，从浩如烟海的资料和典籍中收集大陆曾经连接和漂移的证据，从各个大洲之间的联系和对比中进行考察和寻索。 魏格纳没有孤立地看待各个局部地区的地质资料，而是从全球或洲际的范围内加以考察和追踪。 魏格纳想到，如果现在被大洋隔开的大陆从前果真是一个大陆的话，那么，在当时所形成的地层也一定像大陆轮廓一样可以拼接起来，同时，由这些地层褶皱所形成的褶皱山系也必定可以连接起来。 魏格纳首先考察了大西洋两岸的褶皱山系和地层。他发现，大西洋两岸的岩石、地层和褶皱构造确实像搭积木一样可以搭配起来。 如巨大的非洲片麻岩高原和巴西的片麻岩高原遥相对应，二者所含的火成岩和沉积岩，以及褶皱延伸的方法也非常一致。 魏格纳对于这种地层和构造上彼此相接的现象，作了一个比喻。 他说，这就好比一张被撕碎的报纸，如果按其毛边拼接起来，报纸上的印刷文字行列也恰好齐整切合，凭这一点，我们就得承认这两片报纸原来是连在一起的。 魏格纳特别强调，由于相互衔接切合的不只是一个行列，而是有多个行列，这就排除了“偶然”和“巧合”之类的解释，把这一原则应用于大陆，正好为大陆曾经贴合提供了一个有力的证据。 面对大量古生物分布的有趣事实，传统学派认为是垂直运动——陆桥升降所引起，魏格纳则主张可以运用水平运动，即大陆漂移来加以解释。 魏格纳果断地认为，大西洋两岸以及其他一些地区间古生物的亲缘关系，并不是其间有什么“陆桥”存在，而是因为两侧大陆本身曾经直接相连。 也就是说，当时根本就没有什么大西洋、印度洋，到后来大陆破裂并漂移分开，才终于形成现在这样的海陆布局。 魏格纳还强调指出，对于一些大陆上古生物的分布，用大陆漂移说解释比用陆桥说更为确切。 比方说，舌羊齿植物化石在非洲、南美、澳大利亚和印度等地的石炭二迭纪地层中都有发现。而这些地区相距万里，所处气候带也不一样。 因此，即使用陆桥把它们联系起来，仍然很难理解舌羊齿植物在同一时期的分布情况。 大陆漂移说则不仅认为这些大陆曾经连接，而且认为它们之间在距离上并不十分遥远。也就是说，它们在当时曾经汇聚在一起，所处气候带也比较相近。 这样一来，舌羊齿植物化石的分布才得到圆满的解释。 1912年1月6日，在法兰克福召开的地质学会议上，魏格纳首次发表了他的学说。他明确地指出： “南美洲与非洲原本是相互连结的一块大陆，后来因地壳剧烈变动，导致这块大陆分裂成两片，形成了今日各自独立的两块大陆。” 魏格纳的大陆漂移说发表以后，立即在全世界的地质学界引起了一场轩然大波。有人为之鼓掌喝彩，也有人斥之为奇谈怪论，因为从来人们就认为大陆是不动又不变的，大陆会裂开，而且会漂移，这真是太不可思议了。 魏格纳是个不肯轻易认输的人，为了替大陆漂移说寻找冰川学和古气候学的证据，魏格纳进行了横跨格陵兰的考察，从而获得了大量丰富的第一手资料。 1914年夏天，第一次世界大战爆发。魏格纳作为预备役军官被应征入伍。 战场上，到处都是鲜血和尸体。但是，魏格纳的眼前却浮现出一望无际的大西洋，以及两岸的大陆、欧洲非洲大陆和南美洲大陆，这些大陆围绕大西洋到达北极…… 在战争的空隙，只要一有机会，他就从树上折下一根小树枝，在地上画起来，他画着非洲，画着美洲，他好像看见巴西正好是从非洲分裂散开的。 1915年，魏格纳在一次战斗中身负重伤，差点送了命。魏格纳因此而获准请了长假。他一边养伤，一边写完了研究大陆漂移说的划时代的地质文献 《海陆起源》。 在这本书里，魏格纳如同一位博古通今的高级导游，把人们带进“新迪斯尼乐园”，去参观古往今来海陆的迁移变化。 按照魏格纳的描述，在距离今天大约3亿年前的古生代，地球上只有一块完整的大陆，叫做“泛大陆”，周围全部是汪洋大海。 后来，由于天体引力和地球自转离心力的作用，这块“泛大陆”开始分崩离析，犹如浮在水面上的冰块，越漂越远。 从此，美洲和非洲、欧洲分开，中间留下浩瀚的大西洋；非洲的一部分告别了亚洲，在漂移的过程中，其南端略有偏转，渐渐与印巴次大陆脱开，诞生了印度洋。 到了距今大约300万年前的第四纪初期，地球表面各大陆终于漂移到今天的位置。 魏格纳提出的大陆漂移说，是他多年来苦心研究的科学成果，他进行了多角度、多学科的反复严密的论证。 魏格纳提出的最明显的证据，便是大西洋两岸大陆海岸线的相似性。由于这些大陆在分裂时发生了大规模的玄武岩浆喷射，形成了今天分布在非洲安哥拉和南美巴西的同一个成矿带上。 近年来，有人取大陆架的轮廓用电子计算机测定，得到最佳拟合，偏差很小。 难怪现在有人惊叹，魏格纳是一位卓越的地质诗人，他的大陆漂移学说是震憾世界的不朽的地质之歌。 迷恋探险 1880年11月1日，魏格纳出生于德国柏林。他的父亲是福音派新教徒的传教士，当时任一家孤儿院的院长，在当地人的心目中，是个大好人。 小时候的魏格纳，算不上是个聪明绝顶的孩子，但是，他以自己的纯朴、善良、勤奋、好学，赢得人们的一致好评。 稍微能读懂文章的时候，他就迷恋上了探险家的故事。 英国探险家成了他心目中的偶像，特别是约翰·富兰克林为了探索和开辟出一条“西北航道”，最后牺牲在通往北极圈的路途上的事迹，给魏格纳的心灵造成了强烈的震憾。 魏格纳小时候体弱多病，三天两头发烧咳嗽。为了克服这个毛病，他自觉地对自己进行残酷的身体训练。 一年四季，他都坚持用冷水洗脸洗澡。天寒地冻的时候，他咬着牙穿着一件单衣站在雪地里，有时一站就是好几个小时；酷热难当的时候，他总是背着十几斤重的砂袋或大石头到郊外，有时一走就是几十公里。 一遇到下雪天，他都要去练习滑雪。滑雪的路线一旦确定下来，就不管道路怎样崎岖不平，坑坑洼洼，他总是奋力前往，摔倒了再爬起来，直到抵达目的地。 1900年，魏格纳从预科学校毕业后，进入高等院校学习，主攻天文学和气象学。 1905年，25岁的魏格纳获得了天文和气象博士学位。 大学毕业后，魏格纳即致力于高空气象学的研究工作。他曾经奋不顾身地投入高空探测气球的活动。 魏格纳和他的弟弟库特参加了1906年4月的探空气球比赛。当时持续飞行时间的世界记录是35小时，魏格纳兄弟却飞行了52小时，一举刷新了世界纪录。 1906年夏天，魏格纳实现了自己多年以来梦寐以求的理想，他应邀参加丹麦探险队，深入到格陵兰，从事气象和冰河的调查，在这里，他度过了两年艰辛的探险生活。 在格陵兰，他发现了许多奇异的现象。他惊奇地看到，冰冻得比石头还硬的冰河，居然也能够缓慢地移动。 他还看到，格陵兰有着丰富的地下煤层，但是，格陵兰位于北极圈内，根本没有高大的树木，那么，地下的煤层又是从哪里来的呢？ 魏格纳百思不得其解，忽然，一个奇怪的念头又闪现在他的大脑里，莫非北极圈内的陆地是从别处漂移过来的？ 从格陵兰返回德国以后，魏格纳成了马尔堡大学的天文学和气象学讲师。他的课讲得非常有吸引力。他常常旁征博引，举一反三，把学生都听得入了迷。同时，他开始更加深入地探讨那些令人头痛的大陆漂移的问题。 魏格纳具有顽强的毅力、超群的智力和强壮的体力，他只要认准了一个目标，便穷追到底，百折不回。年近半百以后，关于大陆漂移的验证问题，仍然像没有还清的账一样，总是缠绕在他的心头。 1930年4月，魏格纳率领一支探险队第三次深入到冰天雪地的格陵兰进行考察，并顺利抵达了格陵兰西海岸基地。 他们试图重复测量格陵兰的经度，以便从大地测量方面进一步论证大陆漂移。在极为不利的条件下，魏格纳一行从事气象观测，并且利用地震勘探法对格陵兰冰盖的厚度作了探测。 当时，在格陵兰中部的爱斯密特基地里，有两名探险队员准备在基地里度过整个极夜，以便作气象学方面的考察和论证。但是风暴和冰雪使给养运输一再耽搁。 9月21日，魏格纳决定亲自把给养从海岸基地运送到爱斯密特去。 魏格纳一行15人乘着狗拉雪橇在狂风暴雪中艰难行进了近100英里。这时，气温低达摄氏零下65度。大多数人失去了勇气，不愿意再往前走。 但魏格纳主意已定，最后只剩下了两个追随者，他们又走了大约70多英里，终于胜利抵达了爱斯密特基地。 这时，有一个同伴的双脚已严重冻伤，而继续留在爱斯密特基地，就会增加给养困难，甚至有可能会断顿。 11月1日，魏格纳在爱斯密特基地草草过完了自己的50岁生日以后，决定冒着生命危险返回海岸基地。 11月2日，魏格纳和另外一位同事，乘两辆狗拉雪橇，动身返回海岸基地。 这一天，格陵兰岛上风雪漫天，气温降到摄氏零下40度。魏格纳在极端险恶的环境中前进，每前进一步，都要付出巨大的代价。 连续几个月的极度劳累，魏格纳终因心力衰竭倒在雪地里，再也没有爬起来。 由于魏格纳和他的同伴迟迟未归，附近的科学考察基地曾试图派飞机前往搜索。然而，无情的格陵兰冬季使得一切希望都落空了。 直到第二年四月，他的尸体才被搜索队发现，但是，他已被冻得硬如石头，与北极冰河融为一体了。 长空呜咽，风雪哀号，沉痛悼念这位为了验证其大陆漂移学说，而魂断北极的真正勇士，他去世的时候，才刚刚50岁，正当盛年有为之际。 不断回答新问题 魏格纳教授虽然永远地离开了我们，但是，他那种为了科学，为了真理而上下求索，不怕牺牲的精神，必将永远存留于天地之间。 尽管他曾经收集了许多关于大陆漂移的有力的证据，但是，他很清楚这一点，如果不能从理论上对漂移的方式、力源等统称为大陆漂移的机制问题作出合理的解释，那么，他的学说还是无法自圆其说的。 魏格纳一直在思考这些问题。 那一天，当他迎着刺骨的寒风，独立在格陵兰岸畔，面对大西洋永不疲倦的不息的波涛，他陷入了纷乱的思绪中。 他想起了1912年1月6日，当他在法兰克福第一次作了大陆漂移方面的演讲后，心里真像15个吊桶打水，七上八下。他坚信自己已经从地质、古生物地理、古气候等方面仔细验证了大陆是否漂移这个问题。 然而，茫茫大地这个庞然大物究竟是以什么样的方式进行了如此长距离的水平位移呢？这个问题长久地索绕在他的心头。 这时，他无意中抬头，忽然，他看到了在他前方的海面上，出现了一座高大的冰山，正从北冰洋方向，向南缓缓漂流而去。 魏格纳不觉心中一动，大陆，不就像这漂浮着的冰山么？只不过，大陆是浮在有一定粘性的岩浆上罢了。 那么，地球表层以下为什么会具有一定的流动性呢？ 魏格纳经过长期的考察和研究，认为这是力在漫长地质年代长期作用的结果。 比方说冰，用锤子稍微一敲就碎了，但是，非常厚的冰层蒙受长期压力的作用，可以呈缓慢的塑性流动状态，这就是冰川。 而地质年代还要漫长得多，时间的因素会起着重大的作用。所以，地球表层以下的物质在力的长期作用下，也有可能发生流变。 经过长期对大地构造的了解和认识，魏格纳认为地壳可以有硅铝层和硅镁层之分。他认为，陆地是硅铝质的，硅镁层伏在硅铝质地块之下，而在大洋底硅镁层是直接出露。 这样一来，魏格纳就认识到了陆高而质轻，洋低而质重。海洋和陆地并不是地表局部和偶然的起伏不平，而是由地壳组成的根本差异引起的。 魏格纳正是基于这一点，从地壳均衡的观点出发批判了陆桥说。在地球表面，陆地因其轻而浮起，所以高踞在上，洋盆则伏卧于下。 很难设想，厚而轻的大陆地壳，会深深地沉没，而转变成本质不同的薄而重的大洋地壳。也就是说，陆桥沉没为洋底是不可能的。 当然，浅海大陆桥从根本上说是大陆地块的组成部分，陆地和浅海之间的相互变迁，或者说数百米幅度的海水进退现象，是完全可能的，它并不牵涉到地壳类型的转化。 所以魏格纳并不反对浅海上陆桥 （如北美和西伯利亚间的白令陆桥）升沉的假说。 从地壳均衡学说看来，大陆是漂移的，那么，又是什么样的力推动了大陆漂移呢？ 魏格纳从多如牛毛的大陆漂移运动图景中找出了运动的主导方向，然后从中得出大陆漂移驱动力的方向，最后再对这种方向作用力的力源作出分析。 根据过去对大陆位置的复原，二亿多年前南半球诸大陆会集在南极附近 （并分布着广泛的冰川），以后逐渐四分五裂，向北漂移。 魏格纳则因此而看出大陆有一种自极地向赤道漂移的趋势。按照他的看法，印度原先曾以一个长形地带和亚洲大陆相连，当印度离极北移时，与南挤的亚洲大陆对冲，这一长形地带逐渐压缩褶皱，形成了喜玛拉雅山系。 至于这种巨大的离极力又是从哪里来的，魏格纳认为，比较重要的就是地球自转所产生的离心力。因为除了两极和赤道以外，地球表面上的任何一点，自转离心力的水平分力都是指向赤道的。 除了离极漂移以外，魏格纳还从地图上看出大陆是明显地向西漂移的。 这特别明显地表现在南美洲和北美洲的西缘，作为漂移着的大陆的前缘，在向西漂移过程中由于受到太平洋底的阻挡，于是褶皱、挤压成高大的科迪勒拉、安第斯山系。 而在巨大陆块的东缘，作为漂移着的大陆的后缘，曾经脱落下一些陆地的碎片，这些落伍的“行者”，在大洋中构成了星罗棋布的岛群。 那么，这个向西漂移的力又是来自何方？ 魏格纳认为，这个西漂的力，是来自于太阳和月亮的引力所产生的潮汐摩擦力。他指出，地球自转的速度由于潮汐摩擦而减缓，这种减缓应当对地球表层表现最为明显，从而使地球表层或各大陆相对于地球自转（由西向东）有滞后的趋势，也就是说导致大陆缓缓地向西滑移。 作为新地球观的大胆假设，大陆漂移说以其惊世骇俗的观点打破了一百多年来人们的传统的偏见。 一些颇有头脑的学者，已经预见到了它的伟大意义，认为，“这个理论一经证实，它在思想上引起的革命堪与哥白尼时代天文学的革命相比拟”。 但是，统治了世界达百年以上的海陆固定学派不肯就此退出历史舞台，他们争相攻击魏格纳的观点，诅咒他是不知天高地厚的狂人，他们还利用自己所把持的刊物和学会对魏格纳及其大陆漂移说发起全面进攻。 但是，真理毕竟是真理，它不会因历史的尘封而变成谬误，或黯淡无光。是金子，就总会发光的。 源源不断的新证据 本世纪60年代以来，由于古生物学、海洋地质学等学科的迅速发展，魏格纳的大陆漂移说又获得了新的充分的证据。 世界各国的学者们对大陆漂移说重又进行了充分的研究，从而形成了“大陆漂移”、“海底扩张”和“板块构造”的三大理论，揭开了一系列重大的地质奥秘。 大陆漂移说又重新焕发出夺目的光彩。 从50年代开始，科学家们就逐步发现，大洋底部并不是理想的盆地或平川，它也像陆地上一样坎坷不平，也有高山、平原、丘陵、盆地等各种各样的地形。 1956年，美国科学家尤因和希曾首先指出，世界大洋洋底纵贯着一条连续延伸长达64000公里的中央海岭体系。 中央海岭又称中洋脊。在大西洋和印度洋，它正好位于大洋中部，边坡较陡，分别称为大西洋中脊和印度洋中脊；在太平洋，海岭偏居大洋东侧，且边坡较缓，通常称为东太平洋海隆。 这条巨大的海底山岭，犹如一条巨龙，蜿蜒曲折，从北冰洋到大西洋、印度洋，直至太平洋，连成一个环绕全球的大洋中脊系统。 在大洋中脊的中央还有一道宽40多公里、深1至3公里的中央裂谷，这里便是火山和地震最为频繁的地带。 人们还出乎意料地发现，海洋沉积层的厚度很小，根据地震探测平均只有0.5公里。 如果以每年沉积一毫米厚的沉积速度来计算，只要大洋存在过10亿年，就应当有厚达10公里的沉积物。 人们还陆续在洋底的基岩崖壁处挖到一些较老的岩石样品，但直到 60年代开展深海钻探以前，还没有发现过比白垩纪 （距今13500万年）老的岩石。 从另外一个方面来看，海洋动物的大多数纲和所有的门在早古生代就已经存在，在此后没有能产生出一个新的门，这表明海水的存在无疑已有漫长的历史，海洋必定在前寒武纪就已经存在。 然而，从以上事实看来，洋底的年龄比大陆，甚至比海水本身都要年轻得多。 如果认为大陆和海洋的位置是固定不变的，海底的年龄就应当与大陆一样古老，在洋底还应当累积起非常厚的沉积岩层，但事实却截然相反，这就迫使人们不得不认真考虑洋底和大陆是在移动的了。 60年代初，美国普林斯顿的海洋地质学家赫斯提出了“海底扩张说”这一新颖的见解。 赫斯是30年代的博士研究生，二次世界大战中，他曾经担任过海上运输队中校，在他服役期间，曾乘着潜艇在太平洋底发现过洋底山脉。 二次大战结束以后，他潜心研究海洋地质学，在地幔对流说的基础上，提出了著名的海底扩张说。 赫斯认为，大洋中脊的中央裂谷体系正是地幔物质上升的涌出口，涌出来的地幔物质，沿着大洋中脊不断上升、溢出，然后冷凝为新的海底地壳，并且推动先形成的海底逐渐向两侧对称地扩张。 在不同的海区，海底扩张大致有两种情况，一种情况是扩张着的洋底同时把两侧大陆推开，大陆有如冻结在相邻的海底上，与海底一起向同一方向移动。 这样，随着新海底不断地生长和向两侧扩张，新生的大洋不断张开，两侧的大陆逐渐远离漂开。 像大西洋这样的大洋，在海底扩张的作用下，不到两亿年就可以形成。 所以，大西洋中脊和印度洋中脊的裂谷系，不但是制造海底的场所，实际上也是大陆漂移的发源地。 当洋底扩张到达海沟处，便向下俯冲，重新返回到地幔中去。这时，洋底并不相邻大陆向两侧漂移。 像太平洋这样古老的大洋，其洋底处在不断新生、扩张和潜冲的过程中，只需两亿年左右，洋底就可以更新一次。 所以，无论是新生的大西洋和印度洋，还是古老的太平洋，它们的洋底地壳都十分年轻，不老于中生代。 从1968年，美国第一艘全球航行海洋船“格洛玛·挑战者”号起航，经过历时四年的考察，获得了极其丰富翔实的海底资料，为“海底扩张说”提供了直接观察的科学根据。 更为重要的是，这一发现为大陆漂移说提供了“动力源”的解释，魏格纳所期待的“漂移理论中的力源”终于被发现了。 1965年，英国学者威尔逊勾勒出了板块构造的最初轮廓，最先提出了“板块构造学说”。 威尔逊指出，在中脊与中脊、中脊与岛弧 （海底），以及岛弧与岛弧之间都可以由转换断层连接起来，中脊、转换断层、岛弧——海沟系这三种构造活动带就好像没有端点，它们连绵不断地从一种活动带转换成另一种活动带，直到最后封住自己的端部。 这样，整个地球表层就被这种首尾相连的活动带分割成若干巨大的板块。 1968年6月，法国地球物理学家勒皮雄把板块旋转运动的研究又向前推进了一步。 勒皮雄把全球板块概括为六大板块：欧亚板块、非洲板块、美洲板块、印度洋板块、南极洲板块和太平洋板块。 在这些板块下面有一层很厚的炽热流体，海洋中脊的裂谷就是这个被称为“软流层”的炽热流体不断对流上升的部位，也是板块的分界之一。 浮在软流层上面的板块，无论是大陆还是洋底，就像大海中随流漂移的船只一样，向各个方向移动，形成了多板块之间的互相碰撞或俯冲，引起了沧海桑田的海陆变迁。 当两个板块相对撞击时，如果是海洋板块碰到大陆板块，就会插入大陆板块下面；如果相撞的两个都是大陆板块，那就会互相顶撞，发生强烈的挤压，使地层发生褶皱，崛起成为山脉，而这两个板块则通过火山岩浆活动和挤压作用，逐渐合并成一块。 随着地球的演化，有的板块合并在一起，有的板块则分裂开来，分裂以后又向相反方向漂移开去。 这就是大陆漂移学说的理论。 由于板块构造说已发展到全球规模，把大陆和海洋统一在同一系统之下一起探索，所以，它又被称为“新全球构造”理论。 大陆漂移、海底扩张、板块构造，这三个学说的诞生，标志着从魏格纳开始的地球科学的革命终于进入了一个新的历史时期。 两大研究 李四光最早进行研究的是含煤地层中古代生物演变历史。由于他当时经常带领学生到河北省南部的六河沟煤矿实习，他深知要想搞清矿产生成规律，一定要弄清地层划分的状况。 由于主要造煤时代是石炭纪，因此，对石炭二迭纪地层中所含的微体古生物科化石标本的研究，就成为这项研究的基本工作。特别是对栖居浅海海底的单细胞动物的研究更为重要。 是一种浅海的单细胞动物，形如纺锤，在国外被称为“纺锤虫”，栖居海底。最初出现于石炭纪早期，广泛分布于世界各地，种属繁衍甚多，到二迭纪末期灭绝。 我国石炭二迭纪地层分布很广，是世界上主要产的地区之一。因此，对比研究各种化石的形态、特征，确定它们种属演化的关系，是详细划分石炭二迭纪含煤地层不可缺少的一个重要依据。 但是，这种微体古生物的鉴定工作艰巨而细致，先要把标本切成薄片，再磨到十分之几毫米厚，然后用显微镜观察。 李四光通过对大量科化石的鉴定，创立了科鉴定的十条标准。他自己用这个标准定出了20多个新属，并于1927年出版了专著《中国北部之科》。 由于这项研究所取得的成果，李四光荣获母校伯明翰大学的博士学位。 李四光在研究科的同时，还开始了另外一项非常有意义的工作，那就是对第四纪冰川的研究。 地球发展史上曾经有过几次大冰期，那时候，地球上的许多地方被冰雪覆盖着，当天气变暖时，冰雪便融化，这样就形成了冰川。最近的一次冰川是发生在二三百万年前的第四纪，所以称之为第四纪冰川。 1921年夏春之交，李四光带领学生到河北省邢台沙河县进行野外实习，发现了一些奇怪的石头，它们不像是水冲下来的，石头上又有明显的擦痕，很像冰川条痕石，因此，李四光推测，中国可能存在第四纪冰川。 同年6月和7月，李四光头顶烈日又到山西大同盆地进行煤田地质调查，又一次发现冰川作用的遗迹。 于是，李四光以这两次观察到的现象为内容，发表了《华北晚近冰川作用的遗迹》的报道，打破了中国近代冰川研究方面的沉寂局面，对外国人认为中国不存在第四纪冰川的观点提出了挑战。 某些外国地学家对此采取了轻蔑和冷漠的态度，大自然的复杂的多样性也确实为寻找更多的证据设置了许多难以克服的困难。然而，李四光没有被困难吓倒。 人们认为中国没有第四纪冰川现象的一个重要原因，是因为这个地区从第三纪直到今天，一直被认为是属于干旱性气候，因此没有冰雪覆盖的可能，也谈不上冰川。 可是，李四光自从找到了冰川条痕石以后，他开始考虑，在漫长的干旱气候中，是否会有间歇性变化呢？为了验证这一点，也为了让更多人能接受这一事实，他决定寻找更多的冰川遗迹。 十年以后，他四赴庐山实地考察，冰川的擦痕又一次次地展现在眼前。1936年8月，第四次赴庐山时，他索性把家搬到庐山。 庐山的不同寻常的地貌，特别是牯岭西谷一块巨石矗立在另一巨石上的奇特景象，给了他非常大的启示。 其后，他又作了大量详细周密的调查，不光得出庐山有大量冰川遗迹的结论，而且认为中国第四纪冰川是山谷冰川，并且可以划分为三次冰期。 李四光还亲自到黄山，去进行实地考察。在黄山，他同样获得了冰川作用遗迹的宝贵资料。 1936年9月，李四光发表了《安徽黄山之第四纪冰川现象》的论文，这篇文章和几幅冰川现象的照片，引起了中外学者的注意。 德国地质学教授费斯曼到黄山看罢回来赞道：“这是一个天翻地覆的发现。”李四光数十年的含辛茹苦，第一次得到了世人的承认。 李四光对于中国第四纪冰川的潜心研究，在 1937年完稿的《冰期之庐山》中得到全面阐述。 尽管直到今天，关于中国是否存在第四纪冰川，仍然有着激烈的争论，但是，李四光作为一个科学家，开创了中国第四纪冰川的新的学术研究方向。人们不能不叹服炎黄子孙超人的胆识和坚韧不拔的力量。 地质力学原理 李四光早年在作科研究时，还发现了另外一个重大的问题：在同一个地质时代里，华北地区以陆相沉积 （历史上没有被海水淹过的陆地）为主，间有海相沉积（历史上地层被海水淹过的地区）薄层；华南地区则以海相沉积为主，越往南，海相沉积越厚。 这就说明，在那个时期，海水的进退，南北的差异相当大，南方有海浸的现象，北方则有海退的现象。 为什么在同样一个地质时代，海浸、海退竟然有这么大的差异呢？李四光从此开始对这一现象进行了艰苦的探索和研究。 李四光首先就断然否定了当时地质学家所流行的一种说法：地球表面的海水运动是全球性的，要升都升，要降都降。 因为按照这种观点，就无法解释在同一个地质时代里，北方海退、南方海浸的现象。他再翻阅国外的有关资料，发现国外也有类似的现象，以北半球来说，南方海浸，北方海退，海水由两极涌向赤道；而经过若干的时候，又出现相反现象。 于是，李四光提出了自己的观点，海水不但有垂直运动，而且有水平运动。水平运动则是由于地球的自转速度，在漫长的地质时代中，反复发生时快时慢的变化的结果。 1926年，李四光发表了《地球表面形象变迁之主因》的论文，系统地阐述了地球自转速度的变化是引起地球表面形象变迁的主要原因，提出了推动地壳运动的主要力量是在重力控制下地球自转的离心力。 李四光认为，这种离心力不光影响海水的运动，而且影响地壳运动，造成地壳的褶皱、沉降和断裂…… 这种把应用力学引入到地质学中，用力学观点解释和研究地壳构造和地壳运动的规律的科学，就是李四光创立的地质力学。 李四光的地质力学理论，为研究地壳运动问题开辟了新的途径，它使地质科学的发展进入了一个新的阶段。 特别值得一提的是，李四光利用他所创立的地质力学原理，在中国寻找石油的伟大贡献。 20年代，美国的美孚石油公司曾经在我国的陕北地区打过油井，因没有能打出石油，因此，美国人就断定中国没有石油。 李四光则根据其地质力学理论，认为：新华夏构造体系沉降带有“可能揭露有重要经济价值的沉积物”，这个沉积物指的就是石油。 正是因为他的这个观点，所以在50年代初，当毛泽东主席和周恩来总理询问我国天然石油的远景如何时，李四光的态度是乐观的，并且建议在全国范围内广泛开展石油地质普查工作。 李四光运用地质力学的理论指导了全国石油地质普查的战略选区工作，对东部油田的发现，作出了重大的贡献。 首先，李四光敢于冲破旧有理论的束缚，驱散了笼罩在中国人心头的“中国贫油”论的迷雾，科学地指出了中国有丰富的油气资源。 其次，李四光预测出松辽、华北等面积辽阔、覆盖层厚、很少岩层露头、更缺油气显示的地区的含油远景。 最后，在突破松辽盆地之后，李四光又及时指出要到那些和松辽盆地处于同一大地构造体系的不同段落的地区找油的正确方向。 实践证明，这种战略性的指导是很准确的。在以后的几年中，中国在广大地区进行了石油地质普查工作，竟然找到了几百个可能的储油构造。 不久，地质部又根据李四光的意见，提出了“不放弃西北，多搞东部”的方法。李四光和石油部的勘探队一起，终于探明了规模大、产量高的大庆油田。 李四光并没有因此而沾沾自喜，固步自封，他接着又指出：“今后该是我们跳出门坎往南移动的时候了。”在这个理论的指导下，李四光接连在华北、下辽河和江汉等地区发现了油田。 在李四光地质力学理论的指导下，“中国贫油”的帽子被彻底摘掉了，同时，地下水找到了，地势找到了，金刚石成矿带也找到了。 地震一直是地球人的一大心病，它始终在困惑着人类，威胁着人类。李四光对中国地震情况的预报和研究，也作出了自己的应有的贡献。 1967年，在湖北省间县地震后不久的一个深夜，中南海怀仁堂，国务院正在召开一个紧急会议，会议的议题是：有关方面报告，当天清晨7时北京将发生7级以上的地震，建议国务院批准同意，立即通知北京居民搬到室外避震。 周总理听取了各个方面的意见之后，便征询李四光的意见，问情况是不是这样紧急，需不需要疏散北京市的居民。 李四光没有立即回答总理的问话，而是拿起电话机，向北京周围的地应力观测站了解情况，然后才回到座位上，态度很明确地对总理说，今晚不要急着发警报。然后又补充了一句，请毛主席放心休息吧！ 周总理同意不发警报。第二天，太阳依旧平安地照亮了北京城，人们依旧平静地生活、工作着。李四光的判断证实了。 早在1965年3月19日，经医生诊断，李四光就患了左髂骨总动脉瘤，5个月后，肿瘤已由4×6厘米发展成7×7厘米，发展的后果可能会破裂或栓塞，导致死亡。 医生一再叮嘱李四光，不能有过多过重的体力活动。 然而，李四光却是个闲不住的人，他想到，地热资源的开发与利用还没有得到广泛的重视，地质力学的许多工作还有待于进一步完善，地震预报的探索才刚刚起步，……所以，李四光不顾年高体弱，重病在身，多次爬山涉水深入到地震地质第一线，把自己的全部心血都无私地奉献给了他所热爱的地质事业。 1971年，当他最后一次住进医院的时候，他还对医生说，只要再给我半年的时间，地震预报的探索工作，就会看到结果的。 令人遗憾的是，没有能够等到半年，就在他说了这些话的第二天，即1971年4月29日，他的动脉瘤突然破裂，抢救无效，他永远地离开我们了。 但是，李四光的精神，李四光的追求，将永远鼓舞着我们，为继续验证中国第四纪冰川的存在，寻找中国丰富的地下资源，探索地震发生的成因和规律，而继续去努力，去奋斗，去叩开地壳运动秘密的一道又一道大门。 进军南极 当魏格纳为了验明其大陆漂移说，而魂断北极；当李四光为了论证中国曾有第四纪冰川流动过，而踏遍千山万水，魂牵东土的时候，又一位勇敢的探险英雄，为了考察南极这又一块生命禁区，而长眠在冰雪世界。 这位英雄就是英国的罗伯特·斯科特。 20世纪初期，南极这片神秘的大陆，吸引了无数的科学家和探险者，人们争先恐后，为开垦地球这块最后的处女地而贡献了自己的智慧、热血乃至生命。斯科特就是其中之一。 斯科特原本是一位海军中校，长年在汪洋大海中漂泊，既拓宽了他的视野，又磨砺了他的吃苦耐劳的精神和毅力。 一个偶然的机会里，他得到了一本介绍南极风光的小册子，南极那美丽的景色和迷人的风韵，勾起了他内心深处强烈的好奇心，他决心做一个探险家，亲自到南极去看一看。 1902年初，斯科特带领一支考察队，到达了南极地区的罗斯海，并在这里建立了一个越冬宿营地。 当年年底，斯科特又率领这支考察队，继续向南极大陆纵深地带进发，一直抵达南纬82度的地方。 1911年11月1日，在做好充分的体能准备、技术准备、营养准备的基础上，斯科特再度率领这支不畏难险的考察队，正式向南极极点发起总攻。 这支探险队伍共有65名队员，斯科特把他们兵分两路，一路33人，沿陆地前进；一路32人，沿海路前进。 斯科特所率领的是陆上前进这支队伍，共配备有33条爱斯基摩狗、15匹西伯利亚矮种马和两部摩托雪橇。 当他们行进了一段时间以后，突然遭遇了一场前所未见的特大暴风雨，风雪刮得人眼睛都睁不开，使得人寸步难行。 为了使这支队伍更精干一些，斯科特决定丢弃掉爱斯基摩狗，而使用西伯利亚矮种马，队伍顶风冒雪，继续艰难地前行。 当他们费了好大的劲，到达罗斯冰架以后，他们再次遇到强暴风雪的袭击，西伯利亚矮种马一个个病倒了，摩托雪橇也停摆抛锚，无法使用。 雪原茫茫，他们如坐愁城，怎么办？只有继续前进。他们又用人拉雪撬，这支探险队伍在凶险的暴风雪中，继续缓慢地然而执著地向南极极点前进着。 费了九牛二虎之力，他们终于越过南极横断山脉，爬上南极高原，现在离他们的最后的目标南极极点只有250公里了。斯科特和队友们一起举行了一个简短的庆功会。 庆功会后，斯科特决定只带四个人，组成向南极极点冲刺的突击组，其他人暂时返回基地待命。 1912年初，当新年的钟声在天空久久回响的时候，当无数的人在滚滚红尘中，投身于金钱或物欲的怀抱中的时候，斯科特和他的突击组，在茫茫的南极的暴风雪中，继续朝着他们理想中的圣地艰难地前进。 他们再次遇到了史无前例的特大暴风雪，斯科特一行简直是寸步难行，有时走了半天，还没有走出100米。 为了加快速度，争取时间，他们只好延长每天行进的时间，使出最大的力气拖着沉重的雪橇向南极极点进军。 1912年1月18日，斯科特一行以惊人的耐力和毅力，战胜了凶险的暴风雪，克服了南极天气给他们带来的种种不便，终于走完全部路途，到达了令他们魂牵梦绕的南极极点，实现了他们多年来的夙愿。 他们在南极极点插上了英国的国旗，然后热烈地握手、拥抱，他们心花怒放，为自己的胜利而激动得流出了喜悦的泪水。 正当他们高唱起英国国歌的时候，他们突然发现，已经有一支探险队比他们早一个月零五天到达了这里。 这支人类历史上最先征服南极极点的队伍，就是由挪威探险家阿蒙森率领的探险队。 1911年10月19日，阿蒙森探险队一行五人比斯科特早12天出发，他们在罗斯冰架东侧的弗雷姆海姆设立了基地，并与斯科特的队伍暗中较上了劲。 阿蒙森一行一个个身强力壮，对极地的风雪和严寒气候适应能力很强，他们曾经三次到北极地区去探险。 他们向南极极点进发的时候，正遇上了南极地区难得的好天气，52条爱斯基摩狗拉着四架雪橇，一路小跑，只用了57天的时间，于1911年12月14日率先到达南极极点，成为世界上最早征服南极极点的人。 面对这种情况，斯科特一行就像泄了气的皮球似的，怎么也提不起精神来，他们不愿相信自己所有的努力和心血，只使得他们得了个亚军。 他们无力从失败的心态中自拔出来，一个个斗志松懈，无精打彩，有气无力地开始返回基地。他们的心情实在是坏透了。 这时，南极的天气也变得更加肆无忌惮，连日的暴风雪使他们不得不躲进帐篷里，食物也快没有了，另外四个伙伴已因疾病和严寒而倒下了。 忽然，又一阵狂风吹过来，把他们居住的帐篷连根拔了起来。斯科特赶紧用自己早已冻得僵硬的手，歪歪扭扭地写完最后一篇探险日记，然后就再也站不起来了。 斯科特和他的战友们紧紧地拥抱在一起，倒在了南极这块圣洁的冰雪世界，然后又迅速地和南极冻结在一起。 斯科特和他的伙伴们，不愧为人类征服南极的第一批拓荒者，他们的大无畏的献身精神，充分显示了人类征服自然的伟大力量。 1957年，美国在南极极点建立了科学考察站，这个考察站被命名为“阿蒙森——斯科特站”，目的就是为了永远纪念这两位探险家最先登临南极极点的伟大功绩。 1958年，国际南极研究科学委员会宣告成立，并于1959年签订了《南极条约》，这一切都对现代南极科学考察起到了十分重要的作用。 现在，全世界已经有17个国家在南极大陆和附近的岛屿上，建立了39个常年科学考察站和几十个临时考察站。 南极不仅是地球上最理想的天然实验室，而且是人类食物和矿产资源宝库，对世界和平和人类未来发展有着极其深远的意义。 人类仍然在不断地超越自身，而超越的前提，必须是不断地认识自身，包括我们所赖以生存的这个古老的地方。 正所谓“雄关漫道真如铁，而今迈步从头越”，无数先驱者的在天之灵依旧在默默地守望着我们，在无言地期待着我们更快更好地去认识地球，让地球更好地为人类服务。 与此同时，人类对自己身体，包括对自身疾病的了解和认识，也在逐步加深，并且采取各种各样的措施，来制服疾病，战胜痛苦，使我们身体更健康，心灵更愉悦，去迎接来自世界的各个方面的挑战。 |
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