在我国,谈到这个“三部曲”,好像只为专业人员所关心,而在科学比较发达的国家里已经属于常识了。例如在美国旧金山郊外的公园里竖着几个指示牌,就是以上述圣安德列斯大断层为背景材料进行科普宣传教育,在断层带的西边写着“太平洋板块”字样,在断层带东边写着“北美板块”字样。游人到此,喜欢跨在圣安德列斯断层带上照相,表示一脚踏在太平洋板块上,另一只脚踏在北美板块上,无形之中,使他感到意气豪迈、雄风凛凛。少年儿童到此也接受了地学革命新篇章的知识,这是生动的普及地理科学知识的课外教学啊!
大陆的变化与增长规律
提出这个问题,也许你马上回答:大陆的增长可能是两种方式,一种是陆上河流中的泥沙大量入海,在江河口逐渐淤积,形成新的陆地,另一种则是由于地壳的造陆运动,特别是海边部分上升时,也使大陆增长。但现在这个命题都不是指上述两种情况。
自从板块构造风行地质界,由此引申出大陆增长与山脉形成问题的讨论。
1963年,美国地质调查所青年地质学家W?哈密顿在美国西部爱达荷州西部考察地质。这里是着名科迪勒拉山系延绵延分布的地方,他的工作范围并不大,仅仅1 000平方英里,但遇到令人不解的问题--东半部与西半部的岩石特征相差很大,前者属于大陆壳范畴,而后者则属于海洋壳的范畴。他自问,现在的海洋远在400英里以外,为什么会出现这种奇事?由于百思不得其解,他终于失去了继续研究的勇气。
美国科迪勒拉山系1969年,哈密顿在加利福尼亚州南部(也是科迪勒拉山系延伸的部分)又发现了两种截然不同的岩石。这时,他大胆提出前所未有的看法:认为西半部岩石。即洋壳特点的岩石原来是热带岛屿的一部分,在地质历史的某个时期,由于那里出现分裂,部分岩石就漂移数千英里,远渡重洋,最后并合到北美板块(即其东半部具有陆壳特征的部分)的边缘,使北美大陆扩大了陆地面积。并合过程有如板块相撞,在接合带上形成山脉。总之,他认为科迪勒拉山系中有外来的地块,称之为“地体”,换句话说,地体的移动到并合促使大陆增长和山脉形成。
到1971年,加拿大地质调查所的J?孟古和西华盛顿州立大学的C?罗斯在加拿大境内不列颠哥伦比亚省山区(科迪勒拉山脉向北延伸的部分)工作时,发现古生代地层中含着很多来自中国、日本、印度尼西亚浅海中的有孔虫与放射虫化石。这些非北美所产的外来古生物,使他俩迷惑不解。当时,他俩也没有深究,含糊其辞地解释为可能是奇怪的海流把它们带来的,但又说,这些山可能来自亚洲。
1972年,另一些地质学家在加拿大西南角太平洋边岸上的温哥华岛工作时,发现岛上有属于二叠纪的地层应该形成于热带海洋里,如今两地相距数千英里之遥。
1974年,一些地质学家在阿拉斯加工作时,提出该州南部(北纬55°左右)的古生代地层与俄勒冈州(北纬45°左右)的几乎完全相同,大概在中生代末期从俄勒冈州分裂出来,向北漂移,并合到阿拉斯加。
1977年,美国地质调查所D?琼斯等补充提出,北美西部还有一些地体是从赤道附近漂来的。
从此以后,地质学界掀起“地体热”,认为大陆的增长和某些山脉的形成都是地体漂移并合的结果,认为许多大陆原来都不大,例如北美大陆,大概有四分之一的土地是外来加入的--华盛顿州、加利福尼亚大部分是外来的;加拿大的不列颠哥伦比亚是外来的;阿拉斯加是由原来互不相关的地体并合而成的;雄伟而硕长的科迪勒拉山系也是由不同地质条件的地块并合组成的。现在,不少地质学家认为整个中美洲、中国因大陆的很大一部分、日本、南美洲边缘、俄罗斯以及大西洋周围的一些陆地都由地体并合而成。太平洋边缘的很多陆地都是在古生代晚期从各地分裂漂移,并合到已经存在几十亿年的古老大陆上增长起来的。
当然,研究地体漂移和并合并不是凭空想象的,最主要的条件有四方面:一、要指出该地区的岩层及其种类和相邻地区有很大差异;二、沉积物中的古生物化石并非当地所有,与相邻地区所见的化石迥异;三、岩石中测定的古地磁方位与相邻地区不一致;四、地体的边界是并接的,必定有断层存在。
一种新学说兴起后,往往很快风行,正像街上流行的时装一样,几乎人人都去仿效穿着。目前,地质界正在掀起“地体热”,其中有些是真地体,有些则是贴上标签的假地体。科学是无情的,历史是无情的,不能学着赶时髦穿时装。随着地体问题的深入研究,那些一哄而上的假地体必将被淘汰。
地体的提出,解释了某些大陆的增长和某些山脉的形成,是当今地质界的新思潮,不能不予注意。
不同学说的固定论谈
20世纪有关地壳表面的构造问题,即所谓大地构造问题的争论,不外乎前述的固定论(强调地槽-地台观点)与活动论(强调大陆漂移、板块构造观点)两大派。而且近年来,活动论的拥护者几乎取得压倒优势,那么,是否这场争论可以休止,可以作出结论了呢?
事实可不那么简单。有些问题,固定论者尚有理由坚持,活动论者也难以解释,陆桥之说,就属于此。所谓陆桥,简单地说,即联结两块相距较远的大陆、曾起过桥梁作用的陆地。如果你有兴趣,不妨打开世界地图,现代各大洲之间的陆桥也不乏存在呢!例如亚洲与北美之间有白令海峡,在海峡上,还分布着好几个面积不大、相距不远的岛屿,堪称联结亚洲与美洲的陆桥;亚洲与大洋洲之间,有新几内亚与约克角半岛之间的托雷斯海峡等。再注意这些海峡的海水深度,更令人吃惊,如白令海峡最低深度为42米,马六甲海峡的最低深度为25米,托雷斯海峡的最低深度仅5米,德雷克海峡(南美洲与南极洲之间)最低深度也只有80米。一旦海平面下降,这些海峡之底就会暴露出海面而成为陆地(或者形成如巴拿马地峡,成为联结各大陆的桥梁)。这不是无端的猜测,而是有事实上的可能。有人估计,距今100-700万年前第四纪玉木冰期,由于全球气温降低,出现大规模的冰川,海平面就可能比现在下降100米(有人甚至估计可达200米),这样,世界各大陆之间就可以徒步跨越,不需船只摆渡。
如此看来,难道在地质历史时期,像现在所见的海峡或陆桥不存在吗?早在大陆漂移说尚未确立前,19世纪时,有些地质学家如休斯就已注意到被汪洋大海分隔开来的南半球各大陆上的古生物化石、地层分布、地质构造、古冰川沉积等特征都有极大的相似性。他解释说,原先南半球是一个完整的贡瓦纳大陆,后来由于大陆内部若干地区发生陆沉,海水侵进,于是分隔了各个大陆。
后来,许多研究现代生物的学者注意到大西洋两岸--欧洲的西部和北美的东海岸都生存着同样的圆口蜗牛,又如蚯蚓科的许多属种在大西洋两岸同纬度的大陆上也有发现。于是,有些地质学家推想,早年北大西洋中间可能存在联结欧美两洲的陆桥,这块陆桥(陆地)大概由于某种原因而沉没了,不然,又如何解释这种奇特的生物分布现象呢?甚至有人将这块想象中的陆地命名为“阿特拉斯”。还有人推测,这块陆地发生沉没的时间不会太远,也许就在史前不久,有些热心的考古学家还饶有兴趣地企图到北大西洋底去寻找“文物”佐证,但他们的希望都落空了。
与此类似,有人还注意到马达加斯加岛上的狐猴与印度、斯里兰卡,其至东南亚地区生长的狐猴也极为相似,于是猜想印度与马达加斯加之间曾有过联结亚非的陆桥,后来成为印度洋,但也找不到任何地质证据。
更有甚者,怀疑浩瀚无边的太平洋中心地带也有陆桥沉没的可能--现存的复活节岛也许是当年古老太平洋大陆沉没以后残留下来的部分呢!当然,这也没有什么可靠的证据。
无巧不成书,刘时藩于1986年提出了泥盆纪的陆桥问题,他根据一种大洋两岸相同陆生动物形成的原因--想象中的陆岛生活于温暖地域淡水河湖中的沟鳞鱼化石的地理分布与地层分布的特点进行讨论。世界上最早出现沟鳞鱼的地区在我国云南的东南部,其时代至少相当于中泥盆世早期甚至更早,以后一直延续到晚泥盆世末期而灭绝。在国外,出现的时间普遍要推迟,如澳大利亚的沟鳞鱼开始出现于中泥盆世,大量繁荣于晚泥盆世;北美与南极洲等地均产于晚泥盆世,而且十分繁盛。如果从生物学特征观察,所有这些不同地区、不同时间出现的沟鳞鱼化石,几乎十分接近。虽然现在被古生物学家鉴定为许多种名,但很大程度上带有人为的主观因素。因此,不难猜想到发源于我国的沟鳞鱼应该通过陆桥扩散到世界各地,先后历时约有两三千万年。
沟鳞鱼复原图
也许有人说,泥盆纪时世界存在泛大陆,不需要陆桥来传布沟鳞鱼化石,现在各大洲所见的沟鳞鱼化石是后来大陆分裂、漂移的结果。可是,刘时藩认为,在这两三千万年的短时间内,大陆漂移不可能达到那么远。现在掌握的地磁与古地理资料,也足以表明泥盆纪时并没有泛大陆存在,谈不到大陆的分裂、海洋扩张,及至大陆漂移。可见陆桥存在之说,还不能被轻易地否定。
人们不由得想起如何对待科学研究的态度问题,应该向魏格纳学习科研的思路方法。因为,“大陆漂移说”并不是地质学家也不是古生物学家提出并加以多方面论证的,而是由年轻的气象学家魏格纳提出的。特别是当时对地壳构造的见解以固定论占统治地位,局内人往往缺乏胆量怀疑,被陆桥说束缚了思想。而现在,“大陆漂移说”风靡全球,一味追求活动论,把“陆桥说”几乎全盘否定。非此即彼的思想方法是不足取的,具体事物必须作具体分析。看来,把整个地壳构造视为古今不变、海陆位置早已固定的说法显然是不正确的,因为大量的地质资料与地球物理事实无法证明这种说法。但是,在地球的漫长历史过程中的某个时期,例如泥盆纪,难道不会有像现在这样的以岛链、类似半岛的陆地联结着各个大陆?借陆桥缩短各大陆间的距离,使生物得以相互往来传播的可能性绝非没有。当年休斯曾经设想某些生物借助于漂木的移动而散布繁殖的可能性也绝非空想。何况现代海上交通发展以后,大西洋两岸蜗牛与蚯蚓之类的生物为何不能交流?也就是说,地壳构造是活动的(板块会漂移),但在活动的全过程中也会出现暂时的稳定,就在这地质历史的“一瞬间”出现了陆桥,借此引渡生物的往来是完全可能的,自然界的辩证法就应该是这样。