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解剖學家和自學成才的地質學家尼古拉斯·斯特諾,1673年
1912年1月6日,德國氣象學家阿爾弗雷德·魏格納在一個題為“Die Heraushebung der Großformen der Erdrinde (Kontinente und Ozeane) auf geophysikalischer Grundlage”(地球地殼(大陸和海洋)大地形在地球物理學基礎上的隆起)的講座中首次提出了他的古代超大陸盤古大陸的假說,現代所有大陸都從盤古大陸分裂開來。
三年後,他將出版他的著作《Entstehung der Kontinente und Ozeane》,該書在第三版中被翻譯並於1922年以《The origin of continents and oceans》(大陸和海洋的起源)為名出版。
魏格納並沒有提出全新的東西;因為他的想法是基於早期的觀察和建議,但在他的工作中,他收集了大量的證據,他的講座引發了科學界的激烈討論。
1889年和1909年,義大利小提琴家和科學家羅伯託·曼託瓦尼根據他對留尼汪島火山島的觀察發表了一個假設:火山爆發期間形成的裂縫甚至可以分離島嶼的很大一部分,那麼整個大陸是否有可能分裂開來?曼託瓦尼收集了各種證據並出版了地圖來展示假想的古代大陸的形狀(魏格納將使用這些地圖來支援他的想法),但他用地球的緩慢擴張來解釋古代大型大陸分裂背後的驅動力。
1908年,自學成才的地質學家弗蘭克·B·泰勒提出,地球地殼受到月球潮汐力的影響,大陸在某些地區被拉開,在其他地區被推到一起,形成像地毯一樣的褶皺。然而,所涉及的力太弱,他的解釋被認為不可信。奧地利地質學家奧托·安普費勒在1906年推測,阿爾卑斯山脈是由上地殼褶皺形成的,他提出的驅動力是岩漿沉入地幔並將地殼碎片向下拖拽(!)。然而,這種“Unterströmungstheorie(也稱為Subfluenztheorie)”缺乏令人信服的能量來源,並且無法解釋阿爾卑斯山脈成因的所有方面,因為它僅暗示了形成褶皺和逆衝斷層所需的拉力而不是壓縮力。
魏格納在1910年開始對單一大陸的想法感興趣,透過觀察地圖集並注意到非洲和南美洲的海岸線。不久之後,他閱讀了一篇古生物學論文,討論了分隔大陸之間陸地化石生命形式的相似性。
魏格納收集了各種已發表的證據來支援他的單一大陸理論
- 就像拼圖一樣,大陸的輪廓(尤其是大陸架)似乎可以拼合在一起。
- 南美洲-非洲和歐洲-北美洲的海岸線沿線存在各種地貌學和地質學上的相似之處。
- 在今天被廣闊海洋分隔的不同大陸上可以找到陸地脊椎動物和植物的化石。
- 古代氣候的化石證據,今天沒有可識別的模式,當大陸拼合在一起時,將形成氣候帶。
魏格納認為,對化石記錄中模式的普遍解釋是不可能的:連線大陸和棲息地的古代陸橋(如今天的巴拿馬地峽)由輕質大陸花崗岩地殼組成,這些密度較低的岩石不可能簡單地沉入密度高得多的海洋玄武岩中並消失得無影無蹤。
他將在1911年在一封信中向他的岳父,弗拉基米爾·彼得·柯本教授解釋他的想法。
“您認為我的原始大陸是我憑空想象出來的,但這只是對觀察結果的解釋問題。我基於海岸線的匹配性提出了這個想法,但證據必須來自地質觀察。”
“這些迫使我們推斷,例如,南美洲和非洲之間存在陸地連線。這可以用兩種方式解釋:連線大陸的沉沒或分離。以前,由於永久性的概念未經證實,人們只考慮前者而忽略了後一種可能性。但是,現代的均衡理論以及更廣泛的我們當前的地球物理學思想反對大陸的沉沒,因為它比其所依附的物質更輕。因此,我們不得不考慮另一種解釋。如果我們現在發現許多令人驚訝的簡化,並且終於可以開始真正理解大量地質資料,那麼我們為什麼要延遲拋棄舊概念呢?”"
魏格納的大陸漂移假說(一個主要由批評者採用的朗朗上口的短語,因為魏格納更普遍地談論“位移理論”)受到了褒貶不一的評價。大多數地質學家認為這是從文獻中挑選軼事。然而,一些具有野外經驗的地質學家,尤其是在非洲和南美洲,很快就相信了這種可能性。
像泰勒一樣,魏格納也無法解釋使大陸在地殼中移動所需的力。魏格納想象大陸就像巨大的冰塊漂浮在密度高得多的海洋地殼上並被其包圍。他提出了引力、潮汐力和離心力,但英國地球物理學家哈羅德·傑弗里斯證明這些力太弱,或者如果足夠強,就必須停止地球的自轉。
魏格納本人對批評者做出了回應,並試圖在他的著作的各個版本中回應他們,但收效甚微。最大的問題仍然是缺乏大陸運動的直接證據以及對機制和巨大能量供應的必要解釋。最重要的是,魏格納認為他的工作是其他甚至未來科學家的起點和刺激,但這一資訊在他那個時代並沒有被完全理解。
圖1-3。 “Eppur si muove!” 盤古大陸前超大陸的重建以及隨後從石炭紀到第四紀分裂成各個較小的大陸的過程。摘自 WEGENER, A. (1929): Die Entstehung der Kontinente und Ozeane. 第4版。(公共領域影像)。
魏格納於1930年去世。他的大陸漂移假說在許多方面是錯誤的:移動的不是單個大陸,而是整個地殼板塊,驅動力來自地球內部,而不是外部。然而,他最重要的遺產是將大陸移動的想法引入科學界和公眾(甚至洛夫克拉夫特也受到了魏格納著作的啟發)——幾十年後,這一遺產將影響一種新的理論:板塊構造學。
參考文獻
MILLER, R. & ATWATER, T. (1983): Continents in Collision(碰撞的大陸). Time-life books, Amsterdam: 176
SCALERA, G. (2003): Roberto Mantovani an Italian defender of the continental drift and planetary expansion(羅伯託·曼託瓦尼,義大利大陸漂移和行星膨脹的捍衛者). From Scalera, G. and Jacob, K.-H. (eds.): Why expanding Earth?(為什麼是膨脹的地球?) - A book in honour of O.C. Hilgenberg. INGV, Rome: 71-74