拼图游戏揭秘地壳之谜

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这是一张现代地球的板块分布图片，你能想象数亿年前地球的面貌吗？让我们从现代地球的板块分布开始，来一场时光旅行吧！

在远古时期，地球的大陆是如何分布的呢？点击下面的每一张古大陆照片，揭示它们的秘密吧！

A

你点击了罗迪尼亚大陆！

这是一个超级大陆，形成于大约11亿年前，并在大约7.5亿年前开始分裂。罗迪尼亚大陆的分裂促进了海洋盆地的形成，并为后来的超级大陆盘古大陆的形成奠定了基础。

B

你点击了盘古大陆！

这是最著名的超级大陆，存在于大约3.35亿年前至1.75亿年前的晚古生代和早中生代时期。盘古大陆是由冈瓦纳大陆和劳亚大陆结合形成的。它的分裂形成了我们今天所熟知的各个大陆和大洋。你能想象恐龙漫步在这片辽阔大陆上的景象吗？

C

你点击了努纳大陆！

努纳大陆，又称哥伦比亚大陆，是一个古老的超级大陆，存在于大约18亿年前至14亿年前。努纳大陆是已知的最早的超级大陆之一，其形成和分裂对地球的构造历史产生了深远的影响。

D

你点击了冈瓦纳大陆！

冈瓦纳大陆是古生代晚期至中生代初期存在的一个超级大陆，它包括了今天的南美洲、非洲、南极洲、澳大利亚、印度次大陆和阿拉伯半岛。冈瓦纳大陆的形成是罗迪尼亚大陆分裂后多个大陆块体聚合的结果。冈瓦纳大陆在晚古生代与劳亚大陆结合，形成了盘古大陆。

你知道是谁提出了这些惊人的理论吗？他就是今天故事的主角——魏格纳。

引言

在科学探索的长河中，总有一些理论，它们颠覆了传统的观念，引领了新的研究方向，如流星划破夜空，短暂却照亮了人类对自然界认知的黑暗。阿尔弗雷德·魏格纳的大陆漂移说便是这样一颗耀眼的星辰。他的理论不仅改变了我们对地球的认识，也是现代板块构造理论的基石，为人类对地球的演变的探索指明了方向。

图一

第一章：魏格纳：一位勇敢的探险者

魏格纳1880年出生于德国柏林的一个传教士的家庭。曾在德国著名的大学海德堡·因布鲁克和柏林大学读过书，他曾努力学习当时新兴的气象学，取得天文学博士学位。他是德国的天文学家和气象学家（并不是地质学家哦！），还是德国著名气候学家柯本(W·kopper)的得意门生和女婿。不过他作为气象学家所撰写的《大气热力学》等许多专著，时至今日或许早已在人们的记忆中消逝，但他说创立的另一个学说-大陆漂移说却无人不晓。

魏格纳在青少年时代，就热爱科学，富于探索精神，对大自然有着浓厚的兴趣，他向往去极地考察，希望有一天成为一名探险家。他知识渊博，兴趣广泛，意志坚强，在进行气象学之外，还又对地质学感到浓厚的兴趣。在他科学实践中就曾多次到达格陵兰进行实地考察。据说就是格陵兰岛上巨大冰山的缓慢运动留给他的极其深刻的印象，可能催化了后来他面对世界地图迸发的联想和兴趣。

图二 魏格纳和爱人一同格陵兰岛科考

第二章：大陆漂移说的灵感来源

如大家所熟知的那个故事：1910年的一个秋天，魏格纳因牙痛住院，此时墙上悬挂的一幅航海图映入他的眼帘。他意外发现，西洋两岸的轮廓异常地相互对应。巴西东端的突出部分与非洲的几内亚湾形状十分吻合。他忍不住去猜测：非洲大陆和南美大陆最初是不是连在一起的？后来，魏格纳又在一本论文集里读到关于巴西和非洲的古生物有联系的文章。这些“偶然”，像磁石一样吸引着他善于深思的头脑。他坚信，在自然界中，偶然绝不会无端产生。

于是，魏格纳不顾岳父反对，放弃了研究多年已然取得成就的气象学专业，选择了一个自己完全不熟悉的新课题，可以说是吉凶未卜的“异区”一揭开大陆形成和地球演化的奥妙。并为之奋斗了一生。

一个职业的气象学家，为什么要在自已熟悉的专业之外去研究地质学？魏格纳这种研究方向的选择似乎是令人费解的。但正是在这一点上，显示了魏格纳非同一般的科学胆略和善于捕捉重大科学研究课題的能力。但是一定程度上和当时的历史背景有关，我们在下一章会提到。

图三 非洲大陆和南美大陆轮廓线极为相似

第三章：大陆漂移说的提出与证据

大陆漂移的思想有着悠久的历史渊源。1569年，荷兰地理学家、地图学家基哈德斯·墨卡托在地理大发现的基础上发明了墨卡托投影法，绘制了第一张世界地图，大西洋两岸海岸线形状的吻合引起了人们的注意。17世纪初，英国哲学家弗兰西斯·培根指出这种海岸线的吻合并非偶然。18世纪，法国博物学家布丰根据北美和欧亚大陆动物群的相似性，推测在大洪水以前，美洲与地球的其他部分并非分离。19世纪，法国科学家斯尼德-佩利格里尼根据大西洋两边大陆的生物和古生物亲缘关系，推测大西洋是因大陆漂移而形成的。然而，这些学者未进行系统深入的研究。

魏格纳受大西洋两岸轮廓惊人相似的启发，并注意到前人也曾有过类似的想法，还发现了一些古生物学的初步证据。他因此集中精力探讨这个问题，收集多方面的资料，进行艰苦的研究。他的论点不仅停留在海岸线的吻合与相似上，而是从地球物理学、地质学、古生物学和气候学的角度进行了严密的论证。功夫不负有心人。经过两年的研究，1912年1月6日，魏格纳在法兰克福地质协会发表了题为《大陆与海洋的起源》的演讲，首次提出了大陆漂移假说。他的学说主要内容包括：1.地球上的大陆由较轻的刚性硅铝层组成，漂浮在较重的粘性硅镁层之上。2.地球上的大陆最初是一个统一的巨大陆块，这个超大陆被称为泛大陆或联合古陆。3.联合古陆内部出现裂缝，可能由于地球自转和日月引力的影响，裂缝逐渐扩大，最终分离成几个陆块。4.在中生代末期，陆块开始向不同方向漂移，形成了今天地球上的大陆和大洋的布局。5.美洲大陆从非洲和欧亚大陆分离，形成了大西洋。6.南极洲、澳洲和印度半岛原来都是联合古陆的一部分，聚集在非洲的南端，这些陆块分离形成了印度洋。并提出这样一些论据。

图四 泛大陆演化

地理拼合：魏格纳观察到大陆的东海岸和南美洲的西海岸具有非常相似的形状，尤其是南美洲东北部和非洲西海岸的浅海区域。他认为这些海岸线的相似性表明过去这些大陆曾经连接在一起。

图五 地理拼合证据：冈瓦纳大陆

化石记录：魏格纳注意到在大陆之间的沉积岩层中，出现了相似的化石记录，这包括古植物和古动物的化石。例如，冷水性动物化石在南极洲、非洲和南美洲之间的分布，支持了这些大陆曾经相互连接的假设。

图六 化石记录证据：各大洲间同种古生物化石

岩石和地质结构的对比：不仅是化石，魏格纳还对比了大陆之间的岩石类型和地质结构。例如，巴西和西非的盆地沉积物相似性，大西洋两岸非洲和南美洲的古老地层是相连的，进一步支持了大陆漂移的可能性。

图七 非洲和南美洲岩石和地质结构的对比

气候带和古生物地理：魏格纳提出了“古气候带”和“古生物地理”概念，认为古代大陆的分布方式可以解释现代气候带和生物分布的奇特现象，在南美洲、非洲中部和南部、印度、澳大利亚都发生过广泛的冰川作用。除南美洲和南极洲外，都处于热带或温带地区。与此同时，在北半球除印度以外的广大地区并未找到确切的晚古生代冰川遗迹，相反却见到许多暖热气候的生物化石。这表明上列出现古冰川的诸大陆在当时曾相连接，为一个统一的大陆。

第四章：不被接受，依旧坚持

《海陆的起源》一书在刚出版时一度风靡全球。虽然世界大战正在进行，还是有不少人专程到德国拜访它的作者。人们对这位敢于越雷池、闯禁区的青年学者深表钦佩。一时间，魏格纳在汉堡附近的简陋小屋，成为当时著名的“朝圣景点”。然而，这也为他带来巨大的压力。一方面，在当时的大陆漂移说论证还有很多不足；另一方面，这个革命性的思想，像一把利剑，刺痛了地质学界的“权威”们。当时的地质学界普遍认为海陆的相对位置在地球历史中是固定不变的，地壳运动仅仅是垂直升降。古生物学家们则提出了“陆桥”说，用以解释大西洋两岸生物种属相同的事实。陆桥说认为，在美非两大陆之间，原有许多岛屿，宛如连接两大陆的桥梁，使动植物可以从一个大陆越岛旅行到另一大陆。

魏格纳对陆桥说提出了质疑，他质问道：“难道裸子植物的种子会依靠风力而远涉重洋？难道借助一个'陆桥’就可以进行物种交换？”这些问题直指陆桥说的不足之处，表明魏格纳对大陆漂移说的坚定信念和对传统观念的挑战。

可非议原不止于此，尤其是关于寒冷气候的冰川沉积物出现在亚热带地区(如澳洲、印度、南美和南非发现冰川遗迹)的问题。根据魏格纳的理论，这些现象可以通过大陆漂移得到合理解释。他提出，这些大陆曾经位于不同的纬度，随着大陆的移动，它们从高纬度地区移动到了现在的位置，从而解释了为什么在亚热带地区会发现古老的冰川沉积物。

魏格纳试图使用大地测量数据来支持他的理论，特别是关于格陵兰岛与西欧相对位置变化的数据。然而，由于当时的测量技术限制，这些数据的精确度并不高，这反而成为了他的论敌攻击他的主要依据。这些责难使得大陆漂移说的接受度受到了影响，导致魏格纳的假说在当时面临了更大的困境。

此外，魏格纳的方法和身份也受到了攻击。他被拒绝参加地质学会议，一些权威人士因为他不是地质学家，而是一位德国气象学家，因此对他的理论持怀疑态度。耶鲁大学古生物学名誉教授查理·舒克特把大陆漂移假说称为“德国理论”，并认为魏格纳的归纳太轻率，没有考虑地质学的全部历史。

然而，作为一名严谨的科学家，魏格纳真正苦恼的还是，大陆漂移说对很多需要说明的问题缺乏应有的证据。1930年，为了进一步论证大陆漂移理论也为了回应传统的海陆固定学派“权威们”的种种责难和攻击，50岁的魏格纳进行了他第四次也是最后一次的格陵兰探险。这次探险的主要目的是重复测量格陵兰的经度，以获取更多支持大陆漂移说的证据。他把队伍分成三组，分别对岛屿的东部、中部和西部进行考察。然而，由于暴风雪的耽搁，给养的运送日期一再推迟。在极端恶劣的条件下，魏格纳决定亲自出发，前往中部基地。他在9月21日冒着零下65℃的严寒，乘雪橇从海岸基地出发，经过艰难跋涉，最终到达了基地。但在返回途中，11月2日，魏格纳不幸遭遇暴风雪的袭击，倒在了雪原上，失去了踪迹。直到次年4月，人们才找到了他的遗体，此时他已经被冻得像石头一样，与冰河融为一体。

第五章：沉寂与荣光

魏格纳的大陆漂移学说在20世纪20至30年代遭到了传统地质学界的强烈反对，由于缺乏对漂移机制的合理解释，以及魏格纳在1930年不幸去世，这一理论在随后的一段时间内逐渐失去了关注，从此尘封 20多年无人问津。地壳固定论被作为真理长期坚持，漂移说却被当成谬误而遭到抛弃。幸运的是，20世纪50年代中期至60年代，随着古地磁学、地震学和宇航观测技术的发展，大陆漂移说获得了新生。新的证据，如古地磁资料和精确的大地测量数据，开始支持大陆漂移的观点。这些进展为板块构造学的发展奠定了基础，使得大陆漂移说得到了科学界的重新评估和接受。

板块构造学说不仅解释了大陆漂移的机制，还阐明了地球基本面貌的形成和发展，如大西洋的扩大、太平洋的缩小，以及红海、东非裂谷等地的地质活动。这场地球科学革命伴随着新研究手段的产生，许多地球科学家和物理学家的加入，使得地球科学领域发生了根本性的转变。

图八 板块构造学解释大陆裂解、洋盆形成扩张、洋壳俯冲、大洋闭合到陆-陆碰撞

魏格纳的原始理论虽然在提出时并未得到广泛认可，但他对大陆运动的中心思想和地表的划分为陆地和海底的观念，最终在板块构造学中得到了体现和证实。大陆漂移说的发展和接受过程，展示了科学理论在经历挑战、质疑和重新评估后，如何实现从沉寂到复兴的转变。魏格纳——这位大陆漂移理论的先躯，也被誉为“地质学的哥白尼”而名垂千古。

他的学说，如同一颗璀璨的星辰，永远照亮着科学探索的道路。它不仅推动了地球科学的发展，更激发了人类对自然界的好奇心和探索欲。今天，我们站在巨人的肩膀上，继续探索地球的奥秘，而魏格纳的名字，将永远镌刻在科学史的丰碑上。

图九 左魏格纳、右哥白尼

来源：石头科普工作室

编辑：花卷

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