你腳下的大洲——它們正在流動嗎?
當你閱覽大西洋的地圖時,你有留意過南美洲的東岸看來與非洲的西岸恰好相配嗎?你若將巴西隆起的部份拼合的非洲的幾內亞灣裡,從圭亞那到阿根庭整條海岸線會與迦納至開普敦的海岸線配合得令人出奇。這兩個大洲看來像一個巨型拼砌畫的兩個相連部份一般。
當你發覺這事時,也許會想到有一段時候南美洲和非洲或者實際是連接起來的,但後來不知怎樣它們分開了。若然,你也許把這個念頭當作荒誕之想,或視之為奇異的巧合而一笑置之。
但你知道大部份地質學家現在正嚴肅地考慮這個觀念嗎?自從1960年以來,這種假定各大洲實際上在地殼的地罩之上往來移動的學說已贏得了普遍的接納。
大洲流動的學說
最先假定這學說的人並非一個地質學家而是德國的氣象學家艾弗·韋基勒。他提出的理論不僅是南美洲一度與非洲連接起來,而是所有大洲曾構成一個大陸的一部份。他稱這個假定的古代大陸為泛基亞(Pangaea,意思是「全地」)他發現運用大陸岩棚的外形比運用現存的海岸線更能使各大洲配合得好。
今日地質學家利用電腦把各大陸的海岸線在一個地球儀上移動以求獲得最好的配合。在一個假想的古代超級大陸的典型重新組合裡,北美的東南岸連接非洲的西北岸。歐亞大陸以西班牙為軸轉心旋,因此歐洲的兩岸緊挨著紐芬蘭和格陵蘭。南極洲接連非洲的東南部,澳洲則緊貼著它的另一邊。
當韋基勒於1912年首次提出這個革命性的觀念時,它引起了地質學家們不同的感覺。任何與科學界中流行的見解背道而馳的理論通常均不會輕易受人採納。大洲流動的學說比平常的理論受到甚至更冷漠的接待,也許因為它的原作者並非地質學界一個成員的緣故。雖然有些少確實的證據支持這學說,可是有人以數學「證明」,地殼過硬而不可能有任何大洲的側面移動發生。同時有人提出疑問,推動大洲移動的力量來自那裡?當時沒有人能夠提出任何經得起剖析的解答。這種觀念逐漸被有聲望的科學家所不顧。
學說的證據:一致性
那末,為什麼地質學家對大洲流動學說改變初衷呢?首先,各種類的證據逐漸積聚起來,使他們很難用其他方法加以解釋。證據包括地質結構的相似、埋藏在現今分隔很遠的各大洲中的化石的彼此相似以及地球上磁極的流動。
地質一致的一個例證是,我們獲悉在上段稱為古生紀的時期中,不斷有沖積的沉澱物埋藏起來,後來當它們向上移動成為山脈時顯露出來。堆積的紅色沙岩,灰色的頁岩以及煤層在北美東部阿帕拉契山系直至格陵蘭的東部都有發現。在不列顛群島的高地上亦發現這些東西。在斯堪的納維亞的基阿連山脈以及非洲西北部的亞特拉斯山脈亦發現類似的沉澱物。在理論上的泛基亞母大陸中,所有這些岩石的形成都被認為曾經是一連串山系的一部份,而這山系的殘餘部份現今在三個大洲上分隔得很遠。
大西洋兩岸地層裡所發現的化石有相似的地方,這也被用來支持大陸流動的學說。地層裡含有大量魚類的化石,陸地的植物,甚至高大的羊齒植物森林和巨大的鱗苞樹木。另一個常被用來證明化石紀錄一致性的例子是中型蜥蜴,一種生活於所謂古生紀的細小恐龍。這種生物的化石在非洲的西南部和巴西都有發現,可是他們卻沒有在地球上的其他地方發現。倘若當日南美洲和非洲接連一起,中型蜥蜴的出沒區便會是一個連續的地帶。
流動的磁極
更有力的證據來自研究磁極流動的神祕現象。相信地球上磁極移動是由於量度磁化的火成岩而促成的。當一塊炙熱的岩石在一個磁場中冷卻下來之際,它的磁性減弱了,因為岩石中磁性礦物的分子按照磁場的方向而排列,這將岩石冷卻時地球磁場的方向顯明出來,彷彿一個「凍結的指南針」一般。
現在你也許認為所有這些凍結的指南針都會指向北方,但令人驚訝的是,不同地質學年代的岩石顯示它們在許多不同的方向受到磁化。看來磁極在整個地球之上廣泛而毫無目的地流動著——是故產生了「磁極流動」這個名詞。
然而,若按照岩石看來相繼的年代排列這些不同的方向,研究者發現從一代到另一代,磁極的確依著一個肯定的軌道走。此外,在同一個大陸其他地方量度岩石的磁性時,研究者發現它們一致地按照同一的軌道而行。
這種發現使地球物理學家陷於困惑之中。雖然沒有人知道地球的磁場怎麼形成,但看來它必定與地球的轉動有若干關係。同時認為磁極漂離地極很遠實在令人難於相信,像岩石指南針所指示一般竟然橫越赤道則更不可能。當然,磁力軌道的流動可以解釋為磁極的位置確定,而各大洲則流動到地球各處,但這看來更難以置信。
有一項發現使這兩種看來難以置信的解釋中一方佔上風。這便是在不同的大陸上所量得的磁力通常顯示磁極跟從迥異的途徑。這不能解作磁極的移動,因為地球只有一個北極,它自然不能同時朝幾個不同的方向移動。對地質學家來說,這看來強烈地顯示各大陸曾實際各自移動達數千哩之遙。
海床的證據
來自海底的新證據最後使地質學家改變初衷而相信大洲的流動。1957-58年被訂為國際地球物理學年,科學家開始真正進行海床的探測。海洋學家利用精巧的聲測儀器測量海床。藉著測定回音的速率,他們不但探測到海床底部的沖積物,同時也察出地層下面玄武岩的深度。對於海床,他們獲得一個令人驚異的結論:他們推斷這些岩層並非固定的,反之它們看來在一定的疆界裡不斷形成,而且向整個地球擴展。
讓我們查考一下導致這個驚人假說的各項發現。第一個發現的線索是大西洋中央一條狹長的山脈。從這裡開始,地質學家描繪出一個大洋中央山脈系的地圖,這山脈差不多環繞整個地球。一條典型的山脈從海床大約3哩(5仟米)深之處矗立,從海床至山峰約有兩哩(3公里)高。一條連綿數百哩的山地分布於它的兩側。其中一個顯著的特色是一個山谷從山脈之頂而下,像個裂縫一般,從而將山脈分成一對平行的山脈。
從海面而作的聲音測量水深的方法已因運用測量的船隻而效果大增。這些船隻配備在海底鑽洞的儀器。它們將內層的岩石挖上來供仔細的檢查和分析,有些長達1,500呎(460公尺),岩石採自海洋的不同部份。這種測量揭露海底山脈本身僅是火成岩,它的兩側,直至60哩(97公里)的距離,只有少量或甚至沒有沉澱物。再遠一些便有愈來愈厚的沉澱層,達一哩之厚。
在山脈附近的海面上所作的磁力測量導致另一項驚人的發現。一條條狹長的岩石橫臥著與山脈平行,其中的磁性是逆轉過來的。這有如當岩石形成之際,南北極倒轉過來一般。這種逆轉的磁性在較早時已於火山的熔岩流中所發現,但在海洋山脈的近處,看來有一連串正常和逆轉的磁極性在海床下凝結起來,對於這種神祕的轉變尚沒有任何解釋。再者,根本沒有人曉得為什麼地球有一個磁場,也沒有人知道為什麼它會逆轉。這僅是從創造物觀察所得的一件事實而已。
海床伸展
地質學家以一個學說解釋所有這三項發現。這個學說稱為海床伸展。他們假定海洋中央的山脈是由於源自地罩的熔岩上湧而陸形成。這些熔岩從地殼的裂縫迸出來,因此海床在形成期間從裂縫的兩側移開去。新形成的岩石是潔淨的,唯有新的岩石已暴露了一段時間,並且從山脈移開去,沉澱物才會慢慢積聚起來而變成顯著。當地球的兩極是正常之際,熔岩流出而凝結一段時間,然後兩極逆轉時,它又流出而凝結,因而形成了正常和逆轉的磁極平行地帶。
發現顯示現時大西洋的海床每年伸展略多於一吋(2.5厘米),而太平洋則每年約伸展6吋(15厘米)。但假若地球在海床上以這龐大的規模形成一個新地殼,它必定將舊地殼棄除於某些地方,畢竟地球的總面積並沒有增加。地質物理學家的猜測是,這種情形發生於某些邊界上,在那裡地殼的一部份滑進另一部份的底下,然後下降到地球赤熱的內部,於其中這些地殼部份熔化而再次成為液體地罩的一部份。他們相信這並不是一種平靜的過程,反之是隨著地震和火山爆發而進行的。地殼在這些熔解的界線上形成深長的海溝以及高大的脈。
結構地塊的學說
從一個包括海洋中央山脈和熔解界線的世界地圖,地質學家把整個地球表面劃分為六個龐大(和幾個較小)的堅硬岩石的地塊。他們假定這些地塊在山脈中形成,並且像輸送帶一般和其他的地塊移向各界線去,在那裡其中一個被推進地罩底下熔化了。各大洲則在這些地塊之上被帶走,像浮冰上愛斯基摩人的小圓舍一般。
這稱為結構地塊學說,名稱來自一個意為「建造者」的希臘字。大洲的流動以及海床的伸展都包括在這個較廣義的學說裡。
讓我們查考幾個例證,看看這學說怎樣被用來解釋地殼可見的特色。承接著南北美洲和大西洋西半部的美洲地塊假定是在大西洋中央山脈形成而移向兩邊。沿著南美洲的西海岸,有一個較小的地塊在太平洋東邊隆起來與美洲地塊相撞而陷於它的下面。這被假想是促成南美洲海岸邊的深長海溝,並且使安底斯山脈成為全美洲最高的山峰。海洋地塊的皺摺引致太平洋沿岸經常發生地震。按照這學說,當較輕的岩石被帶進地罩裡熔化時,它從大洲地殼的裂縫湧上來而形成了安底斯山系的各個火山。
一個中央海洋山脈的詳細地圖表明它並非真正連續的,反之它被幾個斷層以直角的方式分隔開來。沿著這些變形斷層,兩個假定的地塊在同一水平上滑動。地質學家認為這種移動所造成的碰撞乃是地震的另一個因素。最長的變形斷層之一位於北美洲西海岸,在美洲地塊與太平洋地塊之間。這界線便是加利福利亞人所熟悉的聖安德利斷層,在這個界線上,太平洋地塊從西北方逼近美洲地塊,每年約有兩吋(5厘半)之多。所導致的壓力遂引起頻常的地震。
三藩市橫臥於這斷層上,而加利福利亞由北至南的海岸則位於其西邊的太平洋地塊之上。因此現時的移動若沒有受到干擾,地質學家預言在某個遙遠的時間,洛杉機的所在地會移至接近今日三藩市之處。
證據顯示某些地方曾一度具有的氣候與今日的大異其趣,這件事亦被地質學家視為與大洲流動的學說吻合。在假設的泛基亞上,現今的各大洲位於比現時遠較南面的地方,南極洲則例外。北美洲和西班牙半島都在赤道之上。南美洲,非洲,印度和澳洲均匯集於南極區之上而環繞著南極洲。
這學說能成立嗎?
科學家對於尋得一個看來把各種迥不相同的資料綜合成一幅統一圖畫的學說深感滿足。他們認為這便是結構地塊學說對地質學所作的貢獻。但這是否意味到結構地塊學說便是最後和正確的答案呢?不一定。
雖然這學說看來在各方面均頗成功,仍有許多細節的資料與它並不吻合。地質學家們對於細節的解釋爭論不休。隨著研究繼續進行下去,其中一些問題也許能以一種與學說協調的方式解答。在另一方面,也許仍有某些難以解釋的事實不能與之一致。
在現時的情況下,科學家承認這學說有一個主要的缺點。引致熔岩上湧沿山脈流出的力量並沒有獲得解釋。某些地質學家認為這是地罩內的對流所促成的,他們對於這種一般性的說明感到滿意。但究竟什麼造成這種對流呢?為什麼它的方式會改變?一旦這個觀念被人仔細考察,它便站立不住了。氣體或水的對流是繞著一個中軸而發生的,它不能在一個會構成山脈的狹長岩床裡形成。對流怎能促成變形斷層的位置變換則更難想像。
耶魯大學的富林特和史基拿教授在所著的《地質物理學》一書中提出以下的警告說:
「地塊結構學說看來對這許多問題提供答案,因此我們被誘去相信這便是夢寐以求得以解釋嶺石圈(地球外殼堅實的部份,包括地殼在內)的統一學說。但我們必須小心。其他學說也曾看來極為有理,可是終久卻證明是謬誤的。地塊結構學說仍僅是個學說而已。」
不論結構地塊學說能經得起時間的考驗而證明真確與否,我們卻有大量證據證明創造地球的造物主的偉大力量和智慧。關於他,詩篇的執筆者寫道:「你起初立了地的根基,天也是你手所造的。」(詩篇102:25)幾千年前耶和華向約伯所提出的問題,現代的地質學家仍舊不能回答:「我立大地根基的時候,你在那裡呢?你若有聰明,只管說罷。你若曉得就說,是誰定地的尺度,是誰把準繩拉在其上?地的根基安置在何處,他的角石是誰安放的?」——約伯記38:4-6。