大陸漂移學說

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大陸漂移?陸地上有著數千萬個物種,也包括丘陵、山、冰川平原......,當然還有數十億的人口。是否可以想像上頭裝載著如此龐大質量的大陸竟然會移動!讓我們不禁讚嘆大自然的威力。就讓我來說明科學家是如何發現大陸在漂移的吧!

前言

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19世紀的地質學家認為山脈是地殼塌陷和褶皺的結果,如同烤蘋果一般,當蘋果放入烤箱開始烘烤,水分蒸發後,蘋果的表面上佈滿著皺紋,此為當時的主流思想「烤蘋果理論」(Baked Apple Theory)。


到了20世紀初,氣象學家韋格納(Alfred Wegener)認為蘋果烤完再冷卻的話,它的皺褶應該是隨機、甚至有點均勻地分佈,但陸塊的地形、海岸線卻高高低低,且不均勻地分佈,此現象讓偉格納疑惑大陸是否如同烤蘋果般收縮。韋格納靜靜的看著牆上的世界地圖,突然間發現在大西洋兩岸的南美洲與非洲竟然有著驚人的相似性,陸地的輪廓就好 像是拼圖一般,可以將南美洲與非洲拼在一起,但此時的他認為這根本不可能存在,因此並沒有放在心上。

世界山脈的分佈

世界山脈的分佈

化石證據

在此之後,韋格納在他所擔任教職的大學圖書館閱覽研究資料時,他意外地發現了一件驚人的事情---南美洲東部與非洲西部在兩億年前的許多生物化石,居然是大多是相同的。

中龍

中龍


在同時期的地層中,中龍的化石分佈居然橫跨了非洲西岸及南美洲東岸,不會在海水中游泳的中龍來說,僅用游泳過海,來解釋化石分佈情形,是相當不合理的。

舌羊齒植物

舌羊齒植物



舌羊齒的化石被廣泛發現於以下現今相隔遙遠的陸塊,包含:南美洲、非洲、印度、澳洲、南極洲。按照現在的地理位置看,這些陸塊被廣闊的海洋分隔,而舌羊齒的種子相對較重,無法像微小的孢子那樣跨越數千公里的海洋進行傳播。



韋格納把各大洲拼起來,並把他發現的生物化石分佈畫在地圖上,竟意外地發現原始的大陸是合併的,但後來因不明原因而分開,成為我們現在所認識的7大洲。他將這塊原始大陸稱為「盤古大陸」。

大陸漂移說的古生物證據分布圖

大陸漂移說的古生物證據分布圖

地質上的證據

在地質上,偉格納也發現相同前寒武紀的岩石和地質構造,同時裸露在南美洲東岸和非洲西岸。北半球的北美洲和北歐,也可發現相同的地質現象。如美國的阿帕拉契山脈和格陵蘭、英國、斯堪地那維亞半島、非洲北部的山系類似。

南美洲和非洲相同的地質構造

南美洲和非洲相同的地質構造


偉格納持續地找尋證據,發現有冰河的遺跡(冰磧石、U型谷)出現在赤道國家印度上,而且這些二億六千到八千萬年前的擦痕(冰河底部夾帶的碎石在移動時,會在堅硬的基岩上刻劃出一道道平行的溝槽)方向顯示,當時的冰河是「從海洋往陸地」移動的。這在物理上是不可能的,因為冰河應該從高處往海洋流或陸地低處。韋格納將盤古大陸上各州的相對位子拼湊完整後發現所有的冰川擦痕都呈現放射狀,從當時位於極點附近的中心點向外擴散。原本看似荒謬的現象,都幾乎可以解釋了!

冰磧物分佈和冰河侵蝕方向

冰磧物分佈和冰河侵蝕方向

無法合理解釋動力來源的困境

儘管韋格納提出了如此強力的古氣候與化石證據,但當時的主流地質學家仍嗤之以鼻。他們嘲諷韋格納說:

「如果大陸會動,請告訴我們是什麼力量能推動這巨大的陸塊?難道它們像冰山一樣在固體的大洋地殼上滑行嗎?」

韋格納當時提出的「潮汐力」與「離心力」確實不足以說服眾人。他當時提出的第一個動力來源是潮汐力,認為太陽與月球對地球產生的引力不僅會牽引海水,也能對固體陸塊產生向西的拖曳作用,導致美洲與歐非大陸分離。然而,當時的物理學家Harold Jeffreys經過嚴密計算後反駁,若潮汐力大到足以推動巨大的陸塊,這種程度的阻力會在不到一年的時間內就耗盡地球自轉的角動量,導致地球停止轉動。

第二個動力來源是離心力,韋格納注意到地球並非完美球體,而是赤道略微隆起的扁球體,他認為這種不對稱的幾何形狀會產生一種慣性,試圖將位在高緯度的陸塊向赤道方向推擠。遺憾的是,這股力量在量級上極其微小,許多地質學家說這就像是用一根羽毛去推一輛坦克,根本無法克服地殼與地函之間的摩擦力。

韋格納去世後,當時不被受的想法在三十多年之後,成為地質界和地球物理界研究發展的中重要基礎。後人所提出的海底擴張說,以及板塊構造理論解決了韋格納留下的問題---大陸漂移的動力來源。




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