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大西洋成因疑难

投稿时间:2019-10-28 17:18 投稿人:王孝恩 【字号: 访问量:

The origin of the Atlantic Ocean

Abstract:

It has been interested in the cause of the Atlantic formation for more than 400 years, but it is still a big problem. It is suggested that in the early stage of the origin of the Earth Moon system, there must have been a huge tidal action in a specific direction, and the continental crust at that time was not as thick and solid as it is now. The Atlantic Ocean proposed by Wegener based on fossil evidence was formed in the late Mesozoic. This paper holds that it is too late and should occur in the early stage of the formation of the Earth Moon system.

全球四大洋中唯有大西洋的成因最引人关注,人们对其关注的兴趣已有四百多年的历史了。至今这一问题仍是大自然留给人类的一大疑难。

1492年,哥伦布发现美洲大陆,但经过了大约一个世纪的时间,在日心说之下的世界地图才得到了完善。最早在1620年,英国哲学家、政治家弗朗西斯·培根(Francis Bacon 1561-1626)就从地图上发现,南美洲东岸和非洲西岸可以完美地拼接在一起。

1910年,因身体欠佳而躺在病床上的德国气象学家、地球物理学家阿尔弗雷德·魏格纳(Alfred Lothar Wegener 1880-1930),看着挂在墙上的地图有了与培根一样的想法。他经过实地考察发现,北美的纽芬兰与北欧斯堪的纳维亚半岛的褶皱山脉遥相呼应;美国阿巴拉契亚山的褶皱带山脉在过了大西洋底后又在英国西部和中欧一带出现;非洲西部与巴西的古老岩石区能相衔接;非洲南端的开普勒山脉与南美阿根廷布宜诺斯艾利斯附近的岩石层相对应。他还考察了岩石中的化石,发现两岸的动植物物种也都有亲缘关系。

魏格纳于1912年提出了关于地壳运动和大洋大洲分布的“大陆漂移说”。他认为地壳分为两层,上面的硅酸铝层漂浮在下面的硅镁层之上;在古生代石炭纪以前,全世界大陆聚集在一起,称为盘古大陆,盘古大陆的周围是海洋;到中生代末期,在天体引潮力和地球自转离心力的作用下,盘古大陆破裂成若干块,通过漂移形成了今天的大洲和大洋。

魏格纳的大陆漂移说虽然搜集到了大量证据,但仍具有最致命的弱点,因为他把驱动大陆漂移的力量归于现时海洋中的潮汐作用。当时的物理学家根据他的说法,计算了日月引力和潮汐力,计算得到的结果太小了,与大陆漂移的驱动力根本不在同一数量级上。自此魏格纳的假说在嘲笑中销声匿迹。

到了上世纪50年代,人们用放射性同位素测定岩石的年龄,发现大陆最老岩石年龄在30亿年以上,而海底岩石很年轻,一般不超过2亿年。还发现海底岩石离大洋中脊越近越年轻,越远越老,并沿大洋中脊两侧呈对称分布。到了60年代,人们已经普遍认识到了大洋板块是在大洋中脊诞生的,然后通过海底扩张逐渐向大陆边缘推进。到了大陆边缘发生俯冲下沉,进入到地墁中,逐渐熔化而消亡,完成洋壳的新陈代谢,历时约需2亿年。通过卫星测量发现,太平洋的扩张速率为每年5-7厘米,大西洋的扩张速率为每年1-2厘米。

1962年,美国海洋地质学家赫斯(Harry Hammons Hess 1909-1969)提出了海底扩张说(sea-floor spreading hypothesis),并得到了维恩和马特斯(Vine and Matthws , 1963)的有力支持[1]。海底扩张说为魏格纳的大陆漂移说重新找到了证据,为建立近代的板块构造学说奠定了基础。

板块构造学说现已被广泛接受,洋底扩张将两个大陆推开好像自在情理之中。然而,今天的海底扩张说只是肯定了当年魏格纳大陆漂移说提出的事实,并没有解决魏格纳学说的致命缺点。因为使大陆撕开的力肯定不是来自洋底的扩张,原因是:开始大陆被撕开时大洋还根本没有存在,哪来的洋底扩张?

洋底扩张是事实,但洋底扩张决不是大洋板块运动的驱动力。P. A.Cawood指出,洋底板块运动的驱动力的80%来自持续的拉力[2]。在大洋中脊的缝隙中上涌的岩浆冷却时只会产生收缩力,不会产生膨胀力。岩浆上涌只是填隙,不是洋底成隙的原因。实际上海洋板块运动的驱动力是由板块之下的软流层中轻流质的流动产生的。整个板块下面的轻流质由低处向高处,或由压力大的地方向压力小的地方流动,拖曳着上面的岩石圈板块运动[3,4]

为此,我认为大西洋的形成必然另有其因。有两点值得我们注意:一是魏格纳提出的潮汐力作为驱动力也有一定的道理,但一定不是现时地-月条件下的潮汐力。我们可以推测,在地-月系统起源的初期必定出现过特定方向的特别巨大的潮汐作用,并且那时的陆壳也不像现在这样厚重坚固。二是魏格纳根据生物化石推定的大西洋形成的时间在大约2亿年之前,这也太近了。他提出的生物化石证据不能作为大西洋形成时间的证据。例如,在哥伦布之前,除南极洲以外的各大洲就都有了人类的本地居民。各大洲的本地人都已经能够直立行走,差不多都有了各自的语言和文字。据此我们不能说各大洲是在人类能直立行走、并且都有了各自的语言和文字之后才被分开的。因为生物的进化主要决定于进化需要的时间和条件。当时间相同,地质、气候、水纹等有关生命起源及生存进化条件又都相同时,同样的进化有可能发生在各自独立的不同地方。所以,我认为大西洋的形成应发生在地-月系统形成的初期,而不是魏格纳提出的中生代末期。具体细节已有思路,由于篇幅所限,将另寻机会旁笔专述。

参考文献:

1、Donnelly   Thomas W.  (1968) Section of Geological Sciences: Caribbean Island-Arcs In Light of the Sea-Floor Spreading Hypothesis. Transactions of the New York Academy of Sciences. Volume 30, Issue 6 Series II, April 1968. Pages 745-750.

2、Peter A. Cawood et al.Geological archive of the onset of plate tectonics.Philosophical Transactions of the Royal Society A. Mathematical, Physical and Engineering Sciences. Published:01 October 2018.  https://doi.org/10.1098/rsta.2017.0405.

3、王孝恩, 角动量守恒对地球洋陆分离及板块运动速度的影响. 中科院科学智慧火花,2017-09-02 17:36. http://idea.cas.cn/viewdoc.action?docid=59002.  

4、从四种驱动力探析南、北半球各大板块的扭转漂移. 中科院科学智慧火花,2017-07-21.http://idea.cas.cn/viewdoc.action?docid=57918.

摘要:人们对大西洋成因的关注兴趣已有四百多年的历史了,但至今仍是一大疑难。本文提出,在地-月系统起源的初期必定出现过特定方向的特别巨大的潮汐作用,并且那时的陆壳也不像现在这样厚重坚固。魏格纳以化石为证据提出的大西洋形成于中生代末期,本文认为太晚了,应该发生在地-月系统形成的初期。