分享

孙坦 新地学革命的风云人物

 阳光普照天下红 2017-12-19

孙坦  新地学革命的风云人物


      哈里·赫斯(1906-1969),美国地质,地球物理学 家,著名的海底扩 张理论的提出者 
   赫斯最初从事岩石学研究。30年代曾作为荷兰著名地球物理学家文宁-迈内兹的助手,与之一起从事重力测量工作。二次大战爆发后,他入美国海军参战,曾任“约翰逊角号”舰艇艇长(上校军衔)。大战期间,他的舰艇奉命在南太平洋测制水深图。这项工作使他对海底地貌有了详细了解。自那时起,他便对洋脊,海沟和海底平顶山的戍因研究产生浓厚兴趣。1948年,他曾写过一篇探究海底平顶出成西韵文章,认为此种海山生自洋脊,是在被海浪削平顶部后,才沿洋脊坡面缓慢滑向深海的。然而由于他将苹顶海山形成的年代搞错,致使其孕育着“海底扩张说”萌芽的见解遭到冷遇。 
   1962年,在美国地质学会为纪念一位地质学家而编辑的一本书中,当时是普林斯顿大学地质学教授的赫斯发表了一篇题为“洋盆的历史’的文章,首次正式提出“海底扩张”学说。 
   这一学说认为,地幔内存在着大规模的对流运动,洋脊是上升流在地表的显示,那里不断涌出的地幔物质形成洋壳,逐渐向洋脊两侧移动,最后于海沟部位沉降到地幔之中。海底犹似传送带,一面生长,一面消失,不断得到更新,而其上的陆地则不然,它因物质密度小无法进入地幔而永留于地球表面,成为记载地球历史的档案库。据赫斯推算,海底漂移的速度为每年几厘米,全面更新一次需要三至四亿年时间。 
    以后经过多方面观测,特别是发现了地磁场倒转和海底滋异常条带,这一学说获得了普遍的承认。 
赫斯在晚年还曾致力于月球学研究。 

     佐·威尔逊,加拿大著名地质、地球物理学家,曾任多伦多大学地球科学研究所所长 
   威尔逊生于1908年是法国后裔。大学期间,他先后攻读物理学和地质学,曾分别在多伦多大学、剑桥大学和苦林斯顿大学获取过学位。由于受教于杰弗里斯等一些反魏格纳思想的学者,直至60年代初,他一直是不相信“大陆漂移”说的。然而,当有利于“大陆漂移’说的证据积累得愈来愈多时,他却成为第一批转向新阵营的人中的一个。他的转变十分彻底,一跃成为新学说的坚定捍卫者。他能言善辩,是新地学革命的热情宜传者。他爱好旅行,曾走访过100多个国家,甚至南,北极的冰寒大地上也留有他的足迹。 
    1963年,威尔逊曾赴夏威夷群岛进行实地考察。在那里,他首次提出“热点”假说,该学说认为,不断更新着的洋底,其内部的火山系列是由洋底之下的“热点”造成。洋底持续向一个方向移动,其下的热点留在原地不动,周期性地喷射出岩浆柱,在洋底表面造成间隔较为规则的火山山脉。据威尔逊统计,世界上有60个“热点”。 
   通过研究取自海洋的大量数据,威尔逊还手1965年首次提出“转换断层”概念。转换断层是一种具有一面拉张、一面平错特征的断层,其存在表明地球表面在发生着不均匀的扩张。他还把转换断层划分成几种类型,如洋脊之间,俯冲带之间,洋脊与俯冲带之间的转换断层等。 
   自莱伊尔1830年发表《地质学原理,以来,所有教科书均传授着这样的观点:地球近乎静态的,陆地和洋盆是厨定不动的。威尔逊驳斥了这种观点,他认为,地壳是活动的,洋盆在不断张开和闭合着,大陆在发生着缓慢的移动。地球科学之所以出现今天这样四分五裂的局面,完全是传统理论造成的。陈旧的思维方式是错误的,它限制人们的创造力,而只有采取崭新的思维方式,地球科学才能取得更大的进步。威尔逊宜称:“应当用地球括动论思想取代地球固定论思想”,“为改变我们的思维方式,地球科学应当来一次真正的革命”。 
     
     弗雷葡·瓦因,英国著名地质、地球物理学家。 
   1959年,当瓦因还是剑桥大学一名一年级大学生时,他就对大陆漂移问题发生了浓厚的兴趣。在他看来,不解决大陆是否水平位移这一最基本的问题,就无法从根本上解决一系列的其它地学问题。 
当时,尽管地质学知识掌握还不多,但阅读了南非著名地质学家杜·托伊(魏格纳“大陆漂移”说的坚定支持者)和苏格兰著名地质 学家阿瑟·霍姆斯(曾用地幔对流 解释大陆漂移的驱动机理)的有关著作后,瓦因确信,地壳不是静止不动的。后来,在读了赫斯的以“地球诗篇”称谓的《洋盆的历史》,文之后,他便毫无保留地站到了“海底扩张”说一边。 
      当时,有利于新学说的证据很多,但却缺乏定量数据。 
    1962年瓦因取得地质学毕业证书之后,又开始专修海洋地球物理专业,并具体接受德拉蒙德.马修斯的指导。那年年底,马修斯赴印度洋进行洋脊勘测,回来后,他将带回的有关卡尔斯伯格洋脊的全部磁测数据交给瓦因进行分析。 
    在伦敦皇家学院的数据处理专家库纳拉耐姆的协助下,经过辛勤的工作,瓦因最终取得一幅对称出现于洋脊两侧的地磁场周期性倒转的图象。这幅图象清楚地表明,海底不断生成于洋脊轴部,并以赫斯所称的‘传送带’方式持续得到更新。 
    1963年9月,英国《自然,科学杂志发表了瓦因和马修斯合写的一篇题为《洋脊上的磁异常,的文章,文中就他们的新发现及其重大意义进行了阐述。文章虽仅三页,却一字千钧地宜告了新地学革命转机的到来。 
    1964年,‘海底扩张’说营垒中的两位代表人物赫斯和威尔逊在剑桥大学访问期间会见了瓦因,对他和马修斯取得的成果给予了高度的评价。 
    贾森·摩根,“板块构造”概念的最早提出者,现为美国普林斯顿大学地质地球,物理系教授,是国际著名的地球物理学家。
     摩根1935年生于美国佐治亚州,在那里长大并进亚特兰大大学学习物理学和旁听地震学课程。他真正接触地球科学是在1959年进入普林斯顿大学以后。在地核“发动机。理论提出者埃尔萨塞教授的指导下,他曾潜心于地球内部热对流的研究。 
   最初和大多数人一样,摩根也是相信“大陆固定论”的。1964年读了威尔逊发表在《科学美国人》杂志上的一篇有关“海底扩张”的文章后,他很受震动。威尔逊以前也是笃信“固定论”的,他的转变令摩根深思。1965年,瓦因自剑桥大学来到普林斯顿大学工作,两人有二年时间在一个办公室工作。由于详细了解了瓦因的新发现,摩根很快便转变立场,彻底皈依了“海底扩张”说。 
   1965年,通过对转换断层几何形状的研究,摩根确认,转换断层相当于一些同心小圆环,表明海底扩张速率是不均匀的。按照这种认识,他将地球表面划分为20来个相对运动的刚性板块。各板块间的边界可以是洋脊,海沟或转换断层。板块边界是地震不断发生的地方。 
    1967年4月,美国地球物理联合会在华盛顿召开年会。摩根原准备在会上作有关热对流的报告,但因被自己的新见解深深激动着,临开会前,便决定改变报告内容。他的有关‘板块构造’的观点一经公布,立刻在地学界引起了极大的反响。然而遗憾的是,他的文章发出一年后才被发表。由于其文章发表之前英国‘自然,杂志已发表了麦肯齐和帕克合写的一篇以地震资料立据的“板块’观点文章,致使就新发现谁先谁后的问题发生过一些争议。摩根的观点后来得到法国年轻科学家勒皮雄的深化和发展。 
     摩根还就威尔逊提出的“热点”说进行了深入研究。他否定了威尔逊热点在挨近洋壳下方的说法,指出热点是处在下地幔乃至核幔边界处。摩根认为,在近5000万年中,自地球内部热点处升腾起的“岩浆柱”的相对位置没有变化,因而可以构成一种用来描述板块运动情况的固定参考系。“岩浆柱”是上地幔对流的动力,因而亦是板块运动的动力。 

      “板块构造”学说的创始人之一格扎维埃.勒皮雄是国际著名的海洋地质学家,现任法国巴黎第六大学教授。由于他学术成就卓著,曾于1985年10月当选为法国科学院院士 
 
皈依“洋底扩张”说勒皮雄1937年出生于越南,在法国瑟堡度过其童年时期。 
    他从小就喜欢大海,立志长大当一名海洋学家。在斯特拉斯堡大学学习期间,勒皮雄主攻物理学和地球物理学,学习成绩总是名列前茅。1959年,靠官方提供的奖学金,他赴美国留学,来到国际著名海洋地质学家M·尤因教授领导的拉蒙特研究所学习。一年后,按照法国政府的规定,他回国·阻兵役三年。由于他聪慧的天资和勤奋好学的品质给尤因教授及其同事留下了深刻的印象,故兵役期满后,又被邀重返拉蒙特研究所从事海洋地球物理学研究。在那里,他一直工作到i968年。 
   勒皮雄在美国期间,正是拉蒙特研究所的科学家们对赫斯和迪茨于不久前提出的“洋底扩张”说开展大讨论的时期。开始,与拉蒙特所的许多同事一样,勒皮雄对“洋底扩张”说也是不相信的。甚至在英国剑桥大学的瓦因和马修斯首次揭示的磁异常于洋脊两侧呈对称分布的事实极有利于“洋底扩张”说时,因对事实的准确性持有怀疑,他也未能轻易地转变立场。只是到1966年,当他看到所内的W.皮特曼先生在南太平洋洋脊上测得的一条长1500公里的磁性剖面上确实展现着由瓦因、马修斯所揭示的那种现象时,他才决心皈依“洋底扩张”说。在这段时间,他积极思考,曾以“洋底扩张”说为指导,写出一篇以《大西洋中脊的地球物理学研究))为题的沦文。 
    以后,拉蒙特研究所内相馅“洋底扩张”说的人愈来愈多。这使所长尤因教授决心组织力量,为验证和发展新学说作出努力。曾制订和执行了大规模的洋底探测计划。当时,勒皮雄被派往印度洋开展调查工作。 
 
 “板块构造”模式从印度洋考察回来,勒皮雄整天忙于编写总结报告。这项工作使他得以收集到有关各大洋的磁异常和磁异常年龄方面的大量数据。这些数据缺乏明显的联系,显得杂乱,令他颇多迷惑。 
  其间,正好美国地球物理联合。会在华盛顿召开了1967年年会。为寻找启示,使报告写得更好一些,勒皮雄决定暂放下手头的工作,去参加那次会议。在4月19日的“岛弧、洋脊和洋底扩张”专题讨论会上,当时美国普林斯顿大学的年轻教授贾森·摩根宣读了一篇题为《粘性介员中的对流和海沟的形成》的论文。在这篇口头报告中,摩根指出地球表面是由称为“板块”的刚性球冠构成,在洋脊处不断增生着新的板块,板块于地球表面发生不变形位移,直到海沟处才被俯冲吞噬,若确定出两板块运动的旋转轴及其角速度,便可对洋底运动作出描述。 
   摩根的论文是在中午时分宣读的。当时已有不少人陆续离开会场吃午饭去了,可在场的勒皮雄却始终未离座位。他被摩根的报告深深地吸引住了。摩根的报告给他很大启发,帮助他找着了头绪。在以后的6个月时间里,他根据手头掌握的资料,以某些简单假设为出发点,首次系统地提出了一个震惊国际地学界的“全球板块运动模式”。他阐述这一模式的文章发表在1968年5月的《地球物理学研究杂志》上。在这篇文章中,他除了指明地球表面是由太平洋板块、欧亚板块。印度洋板块、非洲板块、美洲板块和南极洲板块等六大板块镶接而成外,还就这六大板块在近二亿年中的运动方向和运动速度作了计算。 
 
新学说有待不断修正和完善“板块构造”说问世以后,虽受到广泛的欢迎,但也受到不少人的反对。 
为使这一学说建立在牢固的事实基础上,勒皮雄亲自参加了1973年的法美大西洋洋脊探测活动和八十年代开展的法日日本海沟探测活动。收集到的第一手资料已经表明,“板块构造”说是有坚实事实基础的,它决不象反对“板块”说的某些“权威”人士所说的那样,是“站不住脚的”。 
    客观地看,“板块构造”模式确有其积极的意义。它大逆传统地质学理论的狭隘性,为地学工作者提供了一种进行思维和推理的新框架,借助它既可重建地球表面演化的历史,又可预测其未来。譬如,了解了大西洋洋盆两侧板块的相背运动方向和速度,我们就可以追述大西洋的早期历史,鉴于非洲板块在不断向北运动,可以预测,它终有一天要与土耳其发生碰撞。 
   勒皮雄对自己的工作予以了确切的估价,他既意识到自己的工作预示着“地学发展一个新的重要时期的到来”,又清醒地认识到,自己在别人基础上建立起的模式“并非是最终的和无懈可击的,它有待于以后不断给予修正和完善”。

    本站是提供个人知识管理的网络存储空间,所有内容均由用户发布,不代表本站观点。请注意甄别内容中的联系方式、诱导购买等信息,谨防诈骗。如发现有害或侵权内容,请点击一键举报。
    转藏 分享 献花(0

    0条评论

    发表

    请遵守用户 评论公约

    类似文章 更多