地球成因之謎
來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 2009-07-02 15:48:28
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,由于外大內(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(wú)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,由于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,而且有可能大于失去的熱量。由此可見,這種由于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,由于地球的不斷膨脹,在地球的表面必然要出現(xiàn)無(wú)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(wàn)有引力定律出發(fā),把太陽(yáng)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)。由于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。他們認(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(lái)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(wú)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,大陸漂移說宣告失敗。其失敗的原因一是缺少對(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(lái)。
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,于是明確提出了“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)力是由于地幔物質(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。由于地震是大地構(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(lái)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(lái)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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