地球成因之謎
自然科學(xué)的發(fā)展, 撥開了千年的迷霧, 擴(kuò)大了人類的視野.自19 世紀(jì)后半葉, 人們開始對(duì)地震時(shí)觀測(cè)到的各種現(xiàn)象進(jìn)行分析和研究, 得出"地震是地殼運(yùn)動(dòng)引起的"結(jié)論.而圍繞地殼運(yùn)動(dòng)的問題卻出現(xiàn)了百家爭(zhēng)鳴的局面.我國(guó)著名地質(zhì)學(xué)家李四光將各家之說歸納成以下6 種:
第一種說法是, 地球是一團(tuán)熱質(zhì)冷卻固結(jié)而成的, 冷卻的次序是先外后里.在這樣的冷卻過程中, 地球體積逐漸縮小, 以致首先形成一個(gè)殼子, 且到處發(fā)生褶皺、斷裂, 因而引起地殼運(yùn)動(dòng).這就像一個(gè)瘦子穿上胖子的衣服易發(fā)生褶皺那樣, 地殼是定型, 而其內(nèi)部卻在不斷收縮, 由於外大內(nèi)小, 地殼不可避免地要打褶. 然而, 這種論點(diǎn)在以下兩個(gè)方面遇到了困難: 一是按照這種說法發(fā)生的褶皺和斷裂, 應(yīng)該是雜亂無章的, 但事實(shí)并非如此, 而是有一定的方向; 二是地球內(nèi)含有大量的放射性元素, 由於這些元素不斷蛻變會(huì)產(chǎn)生熱量, 其不僅可以抵消地球失去的熱量, 而且有可能大於失去的熱量.由此可見, 這種由於地球冷卻收縮而引起地殼運(yùn)動(dòng)的論點(diǎn)有些行不通. 第二種說法與地球冷卻的觀點(diǎn)相反, 有人認(rèn)為地球在其歷史發(fā)展的長(zhǎng)河中, 不是不斷收縮, 而是不斷膨脹.重力迫使地球物質(zhì)趨向集中, 而被壓縮到一定程度的物質(zhì)便拼命抵抗這種集中的趨向, 是集中與反集中劇烈斗爭(zhēng)的結(jié)果, 引發(fā)了地殼運(yùn)動(dòng).按照這種理論, 由於地球的不斷膨脹, 在地球的表面必然要出現(xiàn)無數(shù)裂口, 且這些裂口應(yīng)該是普遍的、雜亂的, 但事實(shí)并非如此. 另外, 有些人從萬有引力定律出發(fā), 把太陽和月亮對(duì)地球的吸引力引起的固體潮, 說成是引起地殼運(yùn)動(dòng)的原因.這種說法也不全面, 因?yàn)楣腆w潮的影響是很輕微的, 不可能在地殼中引起強(qiáng)烈的運(yùn)動(dòng).否則地球在自轉(zhuǎn)一周的過程中, 也就是說每天都要發(fā)生強(qiáng)烈的地殼運(yùn)動(dòng), 這顯然與事實(shí)不符. 還有人提出地殼內(nèi)部物質(zhì)不斷發(fā)生對(duì)流的設(shè)想, 曾盛行一時(shí).設(shè)想者認(rèn)為, 地球內(nèi)部的物質(zhì), 有的部分不斷緩慢上升, 另外一些部分相對(duì)緩慢下降, 這樣形成了對(duì)流.當(dāng)對(duì)流上升到地表層下面的時(shí)候, 分為兩股平流朝著相反的方向流動(dòng).由於兩股平流都具有相當(dāng)大的能量且運(yùn)動(dòng)方向相反, 就會(huì)發(fā)生大規(guī)模的水平運(yùn)動(dòng), 出現(xiàn)強(qiáng)烈的褶皺.這種觀點(diǎn), 是從假定出發(fā)的, 尚待用大量的事實(shí)加以驗(yàn)證. 在地殼運(yùn)動(dòng)問題上, 還有一些人提出地殼均衡代償?shù)目捶ǎ麄冋J(rèn)為, 地殼上的某些地塊發(fā)生了重力異?,F(xiàn)象, 重力場(chǎng)則要求這些地塊保持原狀, 這一矛盾只好通過有關(guān)地塊的相對(duì)升降運(yùn)動(dòng)來解決, 從而導(dǎo)致地震.這種理論雖能解釋地殼的垂直運(yùn)動(dòng), 但對(duì)地殼運(yùn)動(dòng)最主要的方式--水平運(yùn)動(dòng), 卻顯得無能為力. 當(dāng)?shù)厍蚴湛s說走入死胡同時(shí), 本世紀(jì)20 年代初產(chǎn)生的大陸漂移說卻紅極一時(shí).大陸漂移說認(rèn)為: 地層產(chǎn)生褶皺并不需要收縮.當(dāng)大陸移動(dòng)時(shí), 前緣如果受到阻力就可發(fā)生褶皺.就好像船在水上行駛時(shí), 在船頭前面產(chǎn)生波浪那樣.向西推進(jìn)的南北美大陸, 一方面在其東面形成了大西洋, 另一方面在其西岸形成連綿不斷的落基山脈和安第斯山脈.另外, 隨著貢瓦納大陸的分裂而向北推動(dòng)的印度大陸和亞洲大陸相撞而形成了喜瑪拉雅山. 本世紀(jì)30 年代, 大陸漂移說的贊成派與反對(duì)派經(jīng)過激烈的爭(zhēng)論之后, 大陸漂移說宣告失?。涫〉脑蛞皇侨鄙賹?duì)大陸漂移的原動(dòng)力的說明; 二是認(rèn)為地球不是堅(jiān)硬的; 三是根據(jù)正統(tǒng)派的高溫起源說, 地球在很久以前才是軟的, 如果產(chǎn)生大陸漂移的話, 也應(yīng)是在地球形成的初期.50 年代末, 古地磁研究證實(shí), 南北磁極的位置始終在移動(dòng).照理, 這樣的移動(dòng)路線只有一條, 奇怪的是, 在北美和歐洲大陸上分別測(cè)定的北磁極遷移路線卻有兩條, 它們不相重合, 但形狀相似, 處處平行, 要使它們合并成一條, 除非把北美大陸向東移動(dòng)3000 公里.然而, 這樣就擠走了大西洋的位置, 并使北美大陸和歐洲大陸連在一起, 這正與大陸漂移說不謀而合.因此, 被正統(tǒng)派打敗的大陸漂移說又重新活躍起來. 然而, 地球磁場(chǎng)的問題至今尚未有定論, 大陸漂移說在解釋一些實(shí)際問題的時(shí)候遇到了困難.到了60 年代, 有人注意到各大洋中間海嶺兩側(cè)的古地磁異常帶, 且正向、逆向帶都呈對(duì)稱分布, 兩側(cè)巖石的年齡也大致對(duì)稱排列, 於是明確提出了"海底擴(kuò)張假說".這個(gè)假說認(rèn)為: 地殼運(yùn)動(dòng)最主要的動(dòng)力是由於地幔物質(zhì)的對(duì)流; 地球上最上層約70~100 公里厚的地方叫巖石層, 其強(qiáng)度很大, 巖石層以下幾百公里厚的強(qiáng)度較小的一層叫軟流層, 對(duì)流就發(fā)生在軟流層內(nèi).他們?cè)O(shè)想, 海嶺是地幔對(duì)流上升的地方, 也是新大洋地殼誕生的所在.地幔中玄武巖漿不斷從海嶺頂部的巨大裂縫中溢出, 冷卻后凝固成新的大洋地殼.以后陸續(xù)上升的巖漿又把早先形成的大洋地殼推向兩邊.使海底不斷更新和擴(kuò)張, 所以造成古地磁和年齡數(shù)據(jù)的對(duì)稱分布.當(dāng)擴(kuò)張的大洋地殼到達(dá)大陸邊緣, 便俯沖到大陸殼下的地幔逐漸熔化而消亡, 因此找不到古老的大洋地殼. 這個(gè)假說在最初提出時(shí), 根據(jù)并不充分, 但經(jīng)過觀測(cè)研究證明它是可信的.到了70 年代, 在漂移說和擴(kuò)張說的基礎(chǔ)上, 誕生了"板塊構(gòu)造"學(xué)說.板塊構(gòu)造說強(qiáng)調(diào), 全球巖石圈并非一塊整體, 而是由歐亞、非洲、美洲、太平洋、印度洋和南極洲六大板塊組成.這些板塊馱在上地幔頂部的軟流層上, 隨著地幔的對(duì)流而不停漂移.板塊內(nèi)部地殼比較穩(wěn)定, 板塊交界處是地殼活動(dòng)比較頻繁的地帶; 大地構(gòu)造活動(dòng)的基本原因是幾個(gè)巨大的巖石層板塊相互作用所引起的.由於地震是大地構(gòu)造活動(dòng)的表現(xiàn)之一, 所以板塊的相互作用也是地震的基本成因. 板塊構(gòu)造說是綜合許多學(xué)科的最新成果而建立起來的學(xué)說, 被認(rèn)為是地球科學(xué)的又一次革命, 它為地震成因和礦產(chǎn)資源富集的理論提出了一個(gè)嶄新的研究方向, 因此在當(dāng)今地學(xué)界占有統(tǒng)治地位.不過, 可以用來解釋地殼構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的還有地質(zhì)力學(xué)等多種學(xué)派. |
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