历经一年多的探索研究,魏格纳以非凡的毅力博览群书,广泛地总结了古生物学与生物学、地质学、古气候学、地球物理学、大地测量学等方面的成就,以全面论述他的科学发现。1912年1月6日,魏格纳在法兰克福的地质学会上,作了题为《论地壳轮廓( 大陆和海洋) 的形成》报告;同月又在马尔堡科学学会上作了《大陆的水平位置的移动》报告。不久,魏格纳将讲稿整理成论文,分别发表在《彼德曼文摘》和《地质展望》杂志上。此后,魏格纳将大量的资料进行了分析研究,详尽阐述了大陆漂移理论,1915年出版了《陆海的起源》一书。
魏格纳大陆漂移假说的精髓是:大陆原来是一个统一的整体,后来在天体引潮力和地球白转所产生的离心力的作用下而破裂成数块,导致离极漂移和向西漂移,逐渐形成今El 世界上大洲、岛屿和海洋的分布格局。
《陆海的起源》一书迅速由德文被翻译成英、法、俄、日等多种文字而传播,“大陆漂移说”震撼了科学界,由此引起了激烈的争论,并遭到“海陆固定说”学者的反对。他们认为:海陆相对位置在历史时期是固定的,地壳运动主要是垂直的升降运动;承认海陆面积有扩大或收缩的变迁,但陆地位置绝不能相对运动。由于当时人们对地球科学的认识水平较浅,更缺乏足够的证据.结果“海陆固定说”仍在学术界占据统治地位。“大陆漂移说”如同在海面掀起的巨浪,飞溅一阵浪花之后,于20世纪30年代渐渐平静了下来。
探索地壳运动中的奥秘
翻开科学发展史,19世纪各门科学均相继成熟,古典科学大厦耸立起来了;进入20世纪后,科学知识被大力普及,20世纪50年代各国吹响了向科学进军的号角,人们开始探索地球的奥秘。1956年,科学家尤因和希曾首先提出:p在大洋底分布着伴随地震和火山活动的巨大海底山脉,也称中央海岭或大洋中脊,它纵贯太平洋、印度洋、大西洋和北冰洋,彼此相连。”1960年,瑞士科学家皮卡德和一名美国人乘坐“塔里维斯特”号海洋深潜器,下潜到l 万多米深的马里亚那海沟底部,这次科考活动使人类探测到了海洋的最深处。
20世纪60年代,致力于海底岩石学、海洋盆地以及海洋物探方面研究的地球科学家,经探索发现离大洋中脊越远的火山岛年龄越大;大洋中脊两侧存在相间排列的磁异常条带( 即正负磁异常沿大洋中脊两侧呈条带状的相间排列) 等,并证实了大洋中脊和海沟是地球上许多重大地质事件的发源地。1960年.美国普林斯顿大学的赫斯教授和美国另一位科学家迪茨分别提出海底扩张假说。1962年,赫斯以《海洋盆地的历史》为题,正式发表他的观点:一些洋底中脊山脉是热对流体的上升处,地幔物质从大洋中脊裂谷上涌,向两侧溢流并推开旧有的洋底物质对称地扩张。形成新的洋底。科学家于20世纪50年代先后在各大洋底进行洋底磁场测量,随着研究的深入,沉寂的“大陆漂移说”又被提了出来。古地磁最早的精细研究成果于1958年由美国地球物理学家梅森作了报道;1963年,英围剑桥大学的研究生瓦因和他的导师马修斯载文对条带状磁场作了新的解释,认为海底磁异常条带是在地磁场转向背景下因海底不断新生和扩张所造成的。
英国著名物理学家布来克特和地球物理学家朗肯领导的研究小组,测定了英格兰和印度德干高原大批的岩石化石磁化,得出某时代岩石标本所在地的古纬度以及相应的古地磁极的位置。研究发现.测得的古纬度往往与目前所处的纬度方向有很大的差别。如英格兰从三叠纪以来古地磁场方向曾旋转了30。并向北迁移,古地磁的研究为大陆漂移带来了新证据,也促成海底扩张说得到确认。
大陆漂移的概念被普遍承认之后,科学家们设想大陆漂移和海底扩张可能表现为若干岩石圈板块的相互活动。1965年,加拿大地球物理学家威尔逊提出:“连绵不断的活动带将地球表层划分为若干刚性板块”。在大陆漂移、地幔对流、海底扩张等学说及古地磁学、大地测量学、地震学等成果分析研究的基础上,科学家们进行了深入的探索。1967年一1968年,英国剑桥大学的麦肯齐和帕克尔教授、美国普林斯顿大学的摩根和哈德逊教授、河畔挣蒙特地质研究所的法国科学家勒比雄等人相继著文论述板块运动,由此确定了“板块构造学说”的基本原理。勒比雄把伞球岩石圈划分为六大板块:欧哑板块、非洲板块、美洲板块、印度板块、南极板块、太平洋板块。20世纪70年代初,全新的地壳运动理论——“板块构造学说”建立起来了。从某种意义上说,这是人类地球观的一次革命,它可以同哥白尼革命相媲美。
“板块构造说”的科学诠释
“板块构造学说”确认,地球表面覆盖着不变形且坚固的板块( 地壳) ,这些板块确实以每年1厘米一10厘米的速度在移动。20世纪80年代,美国宇航局空间飞行中心的科学家把两台射电望远镜指向同一个类星体,然后测定来自类星体的无线电信号到达两台望远镜的时间差异。经过计算表明.北美洲正以每年0.6英寸的速度远离欧洲大陆。美国科学家又把激光束射向人造卫星并反射回来,从而测定地球上某点在激光往返这段时间内移动的距离,测得澳大利亚和夏威夷正以每年2.7英寸的速度相互靠拢,同时双双缓慢地漂离南美洲。“千百年来大陆一直在漂移”这一科学论断再次被证实。
板块构造理论认为,地壳板块是地幔软流圈上的刚性块体,板块的边界处是构造运动最活跃的地方,在这里存在着三种边界应力:由两个板块相对运动而产生的挤压力,如造山带的隆起、海沟处一个板块俯冲到另一个板块下面时,两个板块背离运动时的引张力,如东非裂谷和海底全球大裂谷的形成、两个板块相互滑过时的剪切力,如转换断层的形成。总之,板块之间的相对运动被视为全球地壳构造运动的基本原因。
“板块构造学说”为人们综合理解已细分为地质学、古生物学、观测学、地震学等地球科学领域,提供了科学观测与研究的依。