分分合合，地球的心思你别猜！

1620年，英国哲学家政治家

弗朗西斯·培根(Francis Bacon)

在其著作《Novum Organum》中

提到了一个十分有趣的现象：

非洲大陆西部和南美洲东部有着

异常匹配的海岸形状，

似乎可以完整的拼合在一起。

（底图源@Google earth）

而随着时间发展，

这一神奇发现

促使科学家们产生了更多疑问：

其他大陆是否也如同

非洲和南美洲一样，像拼图碎片般

可拼成一个整体呢？

弗兰西斯·培根（图源@wikipedia.org）

1857年，奥地利地质学家

爱德华·修斯根据南半球

各大陆上地质岩层和

古生物化石的相似性，

提出了南半球曾存在一个

统一大陆的假设，

并对其命名为冈瓦纳古陆。

爱德华·修斯（图源@wikipedia.org）

1893年，爱德华·修斯又根据

非洲与阿尔卑斯山脉的化石纪录，

提出了特提斯洋（位于冈瓦纳大陆与

劳亚大陆之间的古内海）的存在

并认为现代地中海便是

特提斯洋的残余部分。

特提斯洋（Tethys Ocean）（图源@PNGWing）

到了1912年，

德国气象学家阿尔弗雷德·魏格纳

（Alfred Wegener）正式提出了

大陆漂移学说，

并在1915年发表的《海陆的起源》

一书中进行了论证。

阿尔弗雷德·魏格纳（图源@wikipedia.org）

这个堪比日心说的

突破性假说几乎推翻了当时年代

地理学的大部分基础理论，

因此遭到同时期

大部分学者的质疑和否定。

（图源@USGS）

不过，魏格纳却并未气馁，

而是积极的从地质学、

古生物学和气候学等方面寻找论据，

终于，四个重要证据的出现，

将“大陆漂移学说”推到了

如今地球科学的重要位置。

那么，它们究竟是什么？

（图源@google.com）

01

大陆的契合

大陆漂移假说是

解释地壳运动和

海陆分布、演变的学说。

大陆彼此之间以及

大陆相对于大洋盆地间的

大规模水平运动，称大陆漂移。

（图源@google.com）

而这一理论的

第一个最基本证据便是

——大陆形状的契合。

（图源@google.com）

仔细观察地球上所有的海岸线，

就会发现如同之前提到的

南美洲东部海岸和

非洲西部海岸的情况：

不相邻的大陆海岸线却明显契合。

这一现象启发了魏格纳开始

思考大陆横向运动的可能性，

成为证实大陆漂移理论的起点。

（底图源@Google earth）

大陆几何形状的可匹配性

最终促使了美洲、欧洲、

非洲、格陵兰的

拼合大陆漂移假说发端。

而在此基础之上，

魏格纳又开始进行

其他方面证据的研究。

构造板块（图源@USGS）

02

化石的匹配

古代生物化石的匹配性

成为了魏格纳研究的

第二个关键点。

一些特殊化石的位置特征

引起了他的注意。

犬颌兽属化石（图源@google.com）

“Mesosaurus”（中龙属），

是一种水生爬行动物，

被推测生活在陆内咸水湖中。

魏格纳将此种爬行类化石

作为大陆漂移学说的重要证据之一。

中龙属复原图（图源@Nobu Tamura）

原因是，到目前为止

中龙属的化石仅发现于

非洲南部和南美洲的陆相地层中。

而在相隔宽阔大洋的两个地点上，

同样生物在相同时间内

以以同样方式

同时进化的机率实在太小。

（图源@google.com）

且从化石来看

中龙属是一种

小型爬行动物，

以如此体格几乎不可能横穿

含盐度较高的广阔大西洋，

群体到达对岸并生存。

中龙属化石（图源@Kevmin）

因此，魏格纳得出了一个结论：

在中龙属繁盛的时期，

非洲和南美洲并没有被海洋隔开，

而是作为中生代的

一块陆地连接在一起，

中龙属可在整个大陆自由来去。

中龙属骸骨（图源@Samuel Wendell Williston）

而在后来的某个时期，

这块带有中生代遗骸的

陆地被撕裂，被海洋分隔开，

从而形成了如今看到的情况。

不过，魏格纳也想到

仅凭单一的物种化石来证明假说

似乎并不具备足够的可靠性。

于是，他将研究范围扩大

将当时更为广泛的生物物种

纳入了考察计划中。

其他生物物种（图源@google.com）

研究后，他发现除了中龙属

（Mesosaurus）之外，

还有众多种类的生物，

如“Lystrosaurus”（水龙兽）、

“Cynognathus”（犬颌兽属）

和“Glossopteris”（舌羊齿属）等，

都显示出与中龙属

非常相似的独特化石分布。

各种化石初始分布复原（图源@Trewick）

如果根据大陆的

形状将其重新组合，

就可以看出

这些化石的分布十分合理，

这便成为了

大陆漂移的第二个证据

——不同地区化石互相匹配。

跨大陆的化石模式（图源@Osvaldocangaspadilla）

03

岩石的分布

魏格纳不仅在古生物学上

得到了支持大陆漂移的证据，

在对岩石学的深入研究中

同样有了很大收获。

（图源@google.com）

他惊喜地发现，

在大洋两岸陆地上的岩石

有着与生物化石分布特征

极为相似的分布规律。

例如在现代北美洲东部的阿巴拉契亚山脉中

分布着与欧洲的斯堪的纳维亚山脉和

苏格兰、爱尔兰的山脉中发现的

相同类型及年代的岩石。

（图源@google earth）

异常遥远的距离和

极大的环境差异使

两地在同一时间内形成

相同类型岩石的可能性几乎为零。

因此，魏格纳得出了

与化石分布原因相似的结论。

斯堪的纳维亚山脉（图源@Tobias Radeskog/wikipedia.org）

阿巴拉契亚山脉（图源@Diptarka Ghosh/worldatlas.com）

这些岩石是在

同一时间和同一地点形成，

然后该地区被

大陆的运动撕裂，

从而将这些岩石带到了

今天的不同的地点。

而这就成为了第三个证据

——相隔遥远地区的相似岩石。

（图源@google.com）

04

气候的影响

大陆漂移的第四个，

也是最具说服力的证据，

涉及到了对

过去地球气候的观察。

格陵兰的魏格纳(左)和维鲁姆森(右)1930年11月1日（图源@Archive of Alfred Wegener Institute）

魏格纳对地球上的

冰川特征进行了研究。

他发现当冰川在地球表面移动时，

会在岩石上留下痕迹，

即冰川擦痕，可以表明

冰川在地表移动的方向。

冰川擦痕（图源@google.com）

然而在如今的地球上

发现冰川擦痕的地方

有许多竟位于南美洲

赤道地区的亚马孙热带雨林和

非洲中部丛林中。

结合如今的气候来看，

这些炎热高温的地区

完全不具备形成

大规模冰山的合适条件。

那么，这些擦痕究竟是如何产生的？

（图源@google.com）

魏格纳对此得出的结论是：

这些地区在过去

很有可能靠近地球两极。

当时极度寒冷的气候

使大规模冰川形成。

后期随着“大陆漂移”

这些陆地逐渐远离两极接近赤道，

冰川随温度升高而消失，

仅留下一定规模的冰川遗迹。

（图源@stock.adobe.com）

除此之外，魏格纳还研究了

煤和珊瑚礁化石等物质。

煤作为一种可燃深色沉积岩，

通常产生于被称为煤床或煤层的

岩石地层中或矿脉中。

（图源@google.com）

远古植物遗骸埋在地下后，

经过泥炭、褐煤、

烟煤和无烟煤的转变，

会形成如今我们所见的煤矿，

而这些植物

主要来自湿热的丛林。

（图源@google.com）

然而，当今地球上的

主要煤炭储量却不是位于

湿热地区而是位于寒冷地区，

如北亚和南极洲。

因此，魏格纳认为，

这些煤矿所在之处或许在过去

是一个温度较高的环境，

即赤道附近。

同样， 被称为海底“热带雨林”的珊瑚礁

多出现在于温暖水域之中，

魏格纳却在今天非常寒冷的地区

发现了其相关化石。

这一切都描述了大陆漂移

的第四个证据

——气候对地区的影响。

（图源@google.com）

可以说，这四个重要证据的提出

使大陆漂移理论逐渐得到了

更多人的认可与支持。

尽管大陆漂移理论并不是完美无缺，

但依旧不可否认的是

魏格纳作为一个伟大的科学家，

勇敢的成为了探索地球的前锋，

为后世关于地球板块构造的研究

做出了巨大的贡献！

（图源@GIPHY）

参考资料：

[1] Brusatte, Stephen, Continents Adrift and Sea-Floors Spreading: The Revolution of Plate Tectonics, archived from the original on 3 March 2016, retrieved 16 May 2016

[2] Bemmelen R W V . The Origin of Continents and Oceans: A. Wegener (translated by J. Biram from the 4th revised German edition, 1929) Dover, New York N.Y. 1966, 246 pp. 63 illus. paperbound U.S.$2.00[J]. Tectonophysics, 1968, 5(4):352.

[3]'Rejoined continents [This Dynamic Earth, USGS]'. USGS. Archived from the original on 25 August 2010. Retrieved 22 July 2010.

[4] 赵文津. 大陆漂移,板块构造,地质力学[J]. 地球学报, 2009, 030(006):717-731.

[5] 路甬祥. 魏格纳等给我们的启示——纪念大陆漂移学说发表一百周年[J]. 科学中国人, 2012, 000(017):14-21.

USGS、NASA、YouTube、Unsplash、维基百科、搜狐、百度百科等

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