20世紀以前,海陸位置固定論一直是地學界的主導思想,即人們一向認為海陸的變遷都是在原地垂直升降的,海洋和大陸的基本輪廓和相對位置是一成不變的。1915年,德國氣象學家魏格納在《海陸的起源》一書中提出大陸漂移理論,從此使海陸位置固定論失去了原有的地位。
在對地球儀的仔細觀察中,發現南美洲的東海岸和非洲西海岸的輪廓十分相似,而且這兩個海岸在對應的位置上能找到對應的山脈,對應的礦山,後來,他又搜集了許多古氣候、古生物的證據,認為大約3億年前,地球上隻有一塊陸地,陸地周圍是一片廣闊的海洋。由於地球自轉的離心力,使原始的大陸產生了裂縫。地球在不停地由西向東的旋轉中,美洲陸塊漸漸落後了,日久天長,形成了今天的大西洋。
然而,大陸漂移理論剛問世時,就遭到了許多地質學家的反對,直到20世紀50年代,古地磁學的興起以及後來放射性同位素的發現,才為大陸漂移提供了可靠的證據。各大洋中間海嶺兩側的古地磁異常帶,以及正向和逆向帶都呈對稱分布;兩側岩石的年齡也大致對稱排列,而且離海嶺越近越年輕,越遠年代越老;再者,海底岩石年齡一般不超過2億年,這比大陸岩石年輕得多。
地球板塊
今天的人們對大陸漂移說不再懷疑了,但對造成大陸漂移的原動力卻有種種推測,莫衷一是。
大陸漂移的動力何在?有人提出了地幔對流的假說,認為地球猶如一隻尚未煮熟的雞蛋,地幔就是還能流動的蛋清,正是流動著的地幔物質提供了大陸漂移的動力。然而,地幔如何流動呢?地質學家發現,它處於一種“對流”的運動狀態。所謂對流,簡言之,就是物質的一種循環流動。舉例來說,一壺水在加熱過程中,就存在對流:直接加熱點上的水,因升溫而向上流動,然後再向四周流散開去,同時四周的水再向加熱中心湧來,如此周而複始,形成了壺中水的對流。與此相仿,處於高溫熔融狀態的地幔物質也是這樣。
地質學家發現,在世界各大洋洋底的中部都有一列巨大的山脈,稱為“大洋中脊”,恰似洋底的脊梁;中脊的最高處都有一條巨大的裂穀,這正是地幔物質的出口處。當熔融的岩流從裂穀中溢出時,低溫海水使它冷卻凝結,形成新的大洋殼,分布在中脊的兩側,還未溢出的岩流則在洋殼下“兵分兩路”,向中脊兩側運動,同時,“馱”著新的洋底一起移動;
當“馱”到大陸與大洋交界處的海溝時,固體洋殼就“俯衝”下去,重新成為地幔的“成員”。這就是地幔對流的模型,它成功地充當了大陸漂移理論中的“牛頓”。
然而,有些科學家對這種作為大陸漂移說、海底擴張說以及板塊構造說基礎的地幔對流模型頗為懷疑。他們認為,在該模型中,洋中脊和上升岩流是相互依存的,洋中脊是上升岩流的出口,有上升岩流的地方才有洋中脊。實際上,地質學家發現洋中脊並不是連續分布,而是形成階梯的形狀。令人費解的是,上升岩流怎麼可能嚴格地隨階梯形的洋中脊轉向呢?此外,洋中脊也不是固定在上升岩流位置,而是在自由移動著。譬如,非洲板塊幾乎被洋中脊包圍,由於海底不斷擴張,使得非洲板塊不斷增大,兩側洋脊的距離正在變大。對地幔對流模型威脅最大的要數阿留申海溝了,科學家發現那裏的洋中脊正在俯衝進入海溝,這簡直不可思議。那裏的洋底探測表明,從洋中脊到海溝,洋殼岩石的年齡越來越小,這分明是發生了洋中脊的俯衝,這與傳統的模型恰好背道而馳。
這些反常現象預示著,以往的地幔對流模型並非完美無缺,大陸漂移的動力源之謎尚未完全揭開,它期待著新的地幔對流模型的誕生!