山體構(gòu)造等

山體構(gòu)造

埃德瓦德·休斯（1831～1914年）

維也納地質(zhì)學家埃德瓦德·休斯的論文《地球的面貌》的發(fā)表，標志著人們開始用一種全新的觀點進行山體構(gòu)造研究。休斯研究過歐洲雄偉的阿爾卑斯山脈的共同特征，他首次把它們繪制成圖，并且指出從地質(zhì)學的角度看，這些山是一個有機的整體。他又從全球化的角度研究阿爾卑斯山與喜馬拉雅山之間的相似之處，提出南半球曾經(jīng)存在過一個超級大陸，后來分裂成為今天的大陸格局。

這些觀點只是他針對大山的研究成果中的一小部分。根據(jù)阿諾德·艾合爾記載，在瑞士一側(cè)的阿爾卑斯山有大范圍的巖石層合攏和斷層。在北美洲，羅格斯兄弟描述阿巴拉契亞山脈也有許多合攏和斷層的巖石。在蘇格蘭高地，詳細的地質(zhì)圖同樣表明那里的巖石普遍有合攏和斷層現(xiàn)象。有記載稱，1896年斯堪的納維亞山的一次斷層使得130千米范圍內(nèi)的巖石移動了位置。

這一切事實都在暗示地球水平運動使得高山突出。這種創(chuàng)新性思維卻因缺少理論依據(jù)而被打入冷宮。一個世紀之后，隨著大陸板塊構(gòu)造說的興起，人們認為大陸板塊相互碰撞形成了山脈。休斯的成功之處在于他按照山脈形成的年代研究世界范圍內(nèi)的山脈。例如他把阿巴拉契亞山脈、蘇格蘭高地、斯堪得那維亞山脈看作是加里東山脈鏈，仿佛大西洋并不存在似的。

地球內(nèi)部

里查德·迪克森·奧爾德姆（1858～1936年），安德加·莫霍洛維奇（1857～1936年）

災難性的地震常常提醒人們不要忘記地球內(nèi)部被抑制的力量。地震本身不會殺死人，而是它產(chǎn)生的沖擊波來到地球表面，使得建筑物倒塌并且引發(fā)致命的山體滑坡。中國頻繁的地震和高死亡率使得那里的人們早在公元132年就開始探查地震活動規(guī)律。1755年，里斯本遭地震破壞之后，歐洲科學家也開始認識和預測地震，但大多不成功。通過研究地震，科學家無意中發(fā)現(xiàn)地球內(nèi)部由多層結(jié)構(gòu)構(gòu)成。

1897年阿塞穆地震過后，英國地質(zhì)學家里查德·迪克森·奧爾德姆發(fā)現(xiàn)，他可以根據(jù)約翰·米爾恩1880年發(fā)明的地震儀的記錄，區(qū)分出地球內(nèi)部兩種不同的沖擊波。1829年，法國數(shù)學家西門·丹尼斯·泊松預測出地震發(fā)生時會產(chǎn)生第一波（壓縮波或縱波）和第二波（切斷波或橫波）。1906年，奧爾德姆證明如果地球內(nèi)部深層結(jié)構(gòu)是同質(zhì)的，壓縮波到達震中地面的速度比預計的要慢一些。他認為地球內(nèi)部密集的構(gòu)造使得壓縮波的速度降下來。

克羅地亞地質(zhì)物理學家安德加·莫霍洛維奇用了3年的時間研究壓縮波和切斷波二者之間微妙的速度變化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)地球表面也呈層狀分布。一層薄薄的外層地殼（厚度約為30千米）位于較炎熱密集的地層（厚2 900千米）之上，中間被地震不連續(xù)帶（墨哈羅維希克不連續(xù)帶）隔開。中間層的厚度在大陸架下面20千米至30千米或者海底7千米下面。20世紀60年代，曾經(jīng)有人打算在地上鉆一個孔，直接通到堅硬的地殼層內(nèi)部的不連續(xù)面開展地層研究，最終這一計劃被放棄了。

地球的年齡

貝塔姆·博爾特伍（1870～1927年）

1907年，美國化學家貝塔姆·博爾特伍德通過測量康涅狄格州格拉斯頓伯里礦開采出的鈾和鉛的放射性同位素，計算出這些礦物大約形成于41 000萬年前（后來重新測算為26 500萬年前）。他在盧瑟福研究的基礎(chǔ)上證明該礦富含鈾的巖石里面有大量的鉛和氦。博爾特伍德推斷其中的鉛是鈾分解衰退過程中形成的，從此出現(xiàn)了測定地球火成巖年代的準確方法。

19世紀末，許多科學家嘗試測定地球的年齡。根據(jù)物質(zhì)冷卻的速度測算，喬治·布豐認為地球應該是75 000歲，詹姆斯·赫頓認為地質(zhì)演化過程非常緩慢，6 000年是遠遠不夠的。100年后，查爾斯·賴爾和查爾斯·達爾文認為地球至少幾億歲了。物理學家威廉·湯姆森瞧不起上述預測結(jié)果。根據(jù)已知的巖石熔點，他推測地球熱擴散至少需要2 000萬年的時間才能從最初的熔巖狀態(tài)冷卻下來。由于當時人們還不了解放射現(xiàn)象是熱的內(nèi)部源泉，他的預測價值被低估了。

現(xiàn)在大家都知道地球形成于45.7億年前，現(xiàn)在的大陸直到45.1億年至44.5億年前才形成，2001年1月，科學家運用鈾－鉛測算法算出在澳大利亞發(fā)現(xiàn)的地球上最古老的鋯英石已有44億年。

大陸漂移說

阿爾弗雷德·勞薩·魏格納（1880～1930年）

自從大西洋的邊界在地圖上標明之后，美洲、歐洲及非洲的海岸線清晰可見：18世紀20年代，弗朗西斯·培根注意到大西洋兩岸呈犬牙交錯的吻合形狀。20世紀人們有更多的證據(jù)證明這不僅僅是一種偶然的巧合。1911年，德國氣象學家、極地探險家阿爾弗雷德·勞薩·魏格納第一次依據(jù)來自不同渠道的大量證據(jù)提出大陸位移說。

1908年，從格陵蘭島探險返回祖國之后。魏格納成為瑪爾伯格大學的航行天文學和氣象學教授。對古代氣候懷有濃厚興趣的他感到迷惑不解的是，同一物種的植物化石分散在南部大陸上的印度、南美洲、非洲和澳大利亞。艾德瓦德·休斯等地質(zhì)學家將南部大陸的這些聯(lián)系稱作“岡瓦納大陸（假設(shè)的史前時期的大陸板塊名稱，包括現(xiàn)今印度、澳大利亞、非洲、南美洲和南極洲，約在新生代時分離開來）”，并運用大陸橋、地球膨脹與收縮等學說解釋植物分布情況。然而，斯皮伯格的熱帶植物化石、北極圈的煤層、赤道附近南部非洲的冰河期沉積礦又怎么解釋呢?

1911年，魏格納就有了初步設(shè)想，直到1912年才提出自己的理論。他認為所有的大陸曾經(jīng)是一個海洋環(huán)繞的超級大陸。超級大陸在從南向北移動的過程中分裂成現(xiàn)在的樣子。至于其成因，他解釋得有點模糊：可能是由于海底像一塊伸展的橡皮，加上離心力或月亮引力的影響造成的。這一觀點解決了許多難題。更有說服力的板塊構(gòu)造說在20世紀60年代才被提出，那已經(jīng)是魏格納去世多年以后的事了。