地壳的变迁

地质年代

   地球从形成、演化发展46亿年来,留下了一部内容丰富的大自然的巨 大史册,这就是各时代的地层。地质年代的划分是研究地球演化、了解各 处地层所经历的时间和变化的前提。1881年,国际地质学会正式通过了至 今通用的地层划分表,以后又不断进行修订、完善,形成了一张系统完整 的地质年代表。 地质学家常用放射性同位素测定法和古生物学两种方法来划分不同地 质年代的地层。用放射性同位素测定的地层或岩石的年代,是地层或岩石 的真实年龄,称为绝对地质年代;用古生物学方法测定的年代,只反映地 层的早晚顺序和先后阶段,不说明具体时间,称为相对地质年代。把两种 方法结合起来,就能更准确地反映地壳的演变历史。 地质学家把地层分为六个阶段:即远太古代、太古代、元古代、古生 代、中生代和新生代。 其中远太古代、太古代和元古代为地球的发展初期阶段,距今时间最 远,经历时间也最长,当时的生物仅处于发生和孕育时期。进入古生代时, 海洋里的生物已经相当多了,无论是植物还是动物都开始由低级向高级阶 段进化。到了中生代和新生代,像恐龙、始祖鸟、鱼龙、古象等大型动物 相继出现,地球生物界出现了空前的繁荣。 为了深入揭示各地质年代中地层和生物界的特征,地质学家又在"代" 的下面划分出许多次一级的地质时代。如古生代自老到新可分为六个纪: 寒武纪、奥陶纪、志留纪、泥盆纪、石炭纪和二叠纪。中生代分为:三叠 纪、侏罗纪和白垩纪。新生代分为:第三纪和第四纪。这些"纪"的名称 听起来很古怪,但都各有各的来历。例如,在英国的威尔士地区,古时候 曾居住过两个名叫"奥陶"和"志留"的民族,于是地质学家便把在这儿 发现的两套标准地层称为"奥陶纪"和"志留纪"地层。又如,在德国和 瑞士交界处的侏罗山里发现了另一种标准地层,就取名为"侏罗纪"地层。 而"石炭纪"和"白垩纪",则表明地层中含有丰富的煤层和白垩土,等 等。

地壳的变迁

   整个地球的历史,可以说是地壳运动的演变史。造山运动是地壳运动 的主要表现之一。"世界屋脊"喜马拉雅山脉,连同世界第一高峰--珠 穆朗玛峰(海拔8 848.13米),曾经就是汪洋大海。为什么大海会变成高山 ?科学家已经为我们找到了比较满意的答案。 1960年5月,中国登山队第一次从北坡登上了珠穆朗玛峰,并在珠峰的 沉积层中发现了大批古生物化石,其中有代表海洋环境下生长的菊石类、 鱼龙等化石。这些化石是一亿年前的中生代形成的。1975年,中国登山队 再次在顶峰附近的岩层中发现了四五亿年前的古生代奥陶纪的海生动物化 石,如三叶虫、海百合、腕足类等。这就清楚地证明:喜马拉雅山地区在 很早很早以前是一片汪洋。 是什么力量使茫茫古海会变成巍峨高山?科学家提出一种假设,认为地 球上的岩石层并不是一个大整块 ,而是分成好些大块 ,地质学家称它为 "板块"。这些板块就像悬浮在地幔软流层上的"木筏",是会漂移的。 按照这种学说,亚洲大陆是一个大板块,南亚次大陆又是另一个大板块。 在离现在大约3 000万年以前,由于南面印度洋下面软流层的活动,引起了 洋底扩张,使南亚次大陆板块逐渐向北移动,最后与亚洲大陆板块相撞。 恰恰在这两大板块之间的喜马拉雅古海受到两面夹击,猛然被挤,就这样 被抬升起来,沧海变成了高山。在地质历史上,地壳的这次异常强烈的造 山运动,就叫喜马拉雅运动。有趣的是,雄伟挺拔的喜马拉雅山至今仍在 缓缓上升呢! 地壳的这种巨大海陆变迁,不仅仅局限于喜马拉雅山一带,在欧洲的 阿尔卑斯山地区以及许多其他地方,都可找到这种历史巨变的痕迹。例如, 发生在中生代的两次大的地壳运动--印支运动和燕山运动,就对我国大 陆和亚洲东部地壳发生巨大影响。在两次地壳运动后,我国四川、云南以 东原来被汪洋大海所淹没的地区,全部从海底隆起成为大陆,从此结束了 我国南海北陆的局面,使南北陆地连成一片。强烈的燕山运动使我国的昆 仑山、天山、祁连山、大兴安岭及太行山等山脉相继崛起;辽阔的华北平 原、松辽平原、江汉平原等也相继形成了。 地壳运动除大型造山运动外,还有地震、火山爆发等等,它们都是地 壳运动的表现形式。

三次大冰期

    大冰期是指在地球历史上发生的全球范围的气温剧烈下降、冰川大面 积覆盖大陆,地球处于非常寒冷的时期。 在地球的历史上,曾发生过距今较近的三次大冰期,即震旦纪大冰期, 石炭-二叠纪大冰期和第四纪大冰期。 震旦纪大冰期约出现在距今7-9.5亿年以前,当时地球上的许多地方 都覆盖着厚厚的冰层,最厚的冰层达几百米甚至上千米。从西伯利亚到我 国北方和长江中下游,从西北欧到非洲,从北美到澳大利亚南部,几乎到 处都是白茫茫的雪原和林立的冰山。 石炭-二叠纪大冰期约出现在距今2亿多年以前 。这次大冰期主要影 响南半球的澳大利亚、南美洲和非洲等地。现在的南美和非洲的一些地方, 还可看到当年冰川活动留下的痕迹。 第四纪大冰期是距今最近的一次大冰期,约出现在200万年前。这次冰 期的情况比较复杂,除了冰期持续时间长外,在大冰期中还出现了温度相 对较高的温暖期,称为间冰期。据地质学家研究,在整个第四纪中曾出现 过四次寒冷的冰河期和三次温暖的间冰期。在寒冷的冰河期中,即使在赤 道非洲的许多高山上,都有规模很大的冰川活动。当时我国的长江流域和 西南地区山地也有冰川活动。当冰河期结束后,间冰期开始了,这时整个 地球气温回升,冰雪慢慢消融,巨大的冰川逐渐向北撤退,中低纬度的植 物重新泛起新绿,树林中的各种动物也开始活跃起来了。 冰川是冰期的产物。冰川有两种形式,一种叫做大陆冰川,另一种叫 做山岳冰川。我们现代所能看到的大陆冰川有南极冰川和格陵兰冰川。而 我们能看到的山岳冰川却很少。现在,地球中高纬度的高山地区仍发育着 第四纪冰川。冰川以它巨大的能量塑造了独特的冰川地貌景观。山岳冰川 地貌有角峰、刃脊、冰斗等类型。

大陆在漂移

 1901年的一天,德国气象学家魏格纳因病躺在床上。当他把目光移到 墙上那张已看过千百遍的世界地图上时,突然产生了一个新奇的想法:为 什么地图上南美洲巴西亚马孙河口突出的一块大陆,同非洲喀麦隆海岸凹 陷进去的部分,形状竟会如此相似?为什么沿北美洲的东海岸到特立尼达和 多巴哥的凹形地带,与欧洲西海岸到非洲西海岸的凸形大陆,竟会如此吻 合呢?难道这几块大陆原来曾连在一起,后来才分离开来的吗? 魏格纳被这个奇妙的想法激动得几天没有睡好觉。他把地图上所有的 陆块都进行了比较研究,结果发现它们的海岸线都能较好地吻合在一起。 后来,他还进一步从地质构造和古气候、古生物学方面,对大西洋两岸大 陆的地层、岩石、构造进行论证,发现它们有许多相似之处。此外,南美 洲、非洲、印度半岛和澳大利亚等地,在古生代和中生代初期,古生物及 古气候的分布状况也十分相似,但在中生代以后则又有明显区别。这说明 几块大陆曾经连在一起,后来才逐渐分开。因此,魏格纳大胆地提出了轰 动世界的著名学说--大陆漂移假说。他认为:在当时时代,地球上所有 的陆地都是连在一起的,后来由于受到自东向西的潮汐摩擦力和从两极向 赤道方向的离心力,导致大陆分裂并产生漂移。美洲大陆漂得最快,亚洲、 大洋洲大陆漂得最慢,以致形成了今天的陆地块概貌。 这一学说曾在学术界引起了巨大反响,盛极一时。虽则在本世纪30年 代以后,由于魏格纳本人逝世和没有更多的事实所证实,这一学说一度被 淡忘。但到50年代后,一系列新的科学观测资料为大陆漂移学说提供了证 据。例如,古地磁学的研究证明,磁极在地球历史中变化是很大的,如用 大陆固定论就无法解释这种变化,而用大陆漂移说来解释就容易多了。新 的科学观测资料还证实,大陆现在仍然在移动之中。近几十年来,欧洲和 美洲大陆每年以1-5厘米的速度在相互靠拢。法国的科西嘉岛,在最近80 年间曾向东移动8-10米。

海底在扩张

     波涛汹涌的大海,至少有几十亿年历史了。可是科学家发现,海底岩 石的年龄一般不超过2亿年,而陆地上最古老的岩石年龄已有40多亿年。这 到底是怎么回事呢? 本世纪60年代,两位英国海洋地质学家瓦因和马修斯提出了"海底扩 张"的假说。他们认为,在地壳以下的地幔层,有一个几万米厚的软流层, 这里的物质处于不断的对流运动中,对流速度每年约为一厘米到几厘米。 在对流运动中,较重的物质逐渐向地核中心集中,较轻的物质缓慢地向上 升。当上升的物质运动到地壳岩层的底部时,因受岩层阻挡而发生分流现 象:即高温高压的软流层物质沿岩层底部向四周扩散流动。这种流动的作 用力很大,能渐渐地把岩层拉裂开来。在被拉裂的部位,岩浆便沿着裂缝 涌出地壳表面,冷却后就形成了岩墙,原有的海底被推向两侧。随着岩浆 的不断涌出,岩墙也随之不断增高,新的海底不断向两侧扩大延伸。于是, 在大洋底部形成一条条蜿蜒起伏、雄伟壮观的新生海底山脉,地质学上称 为"洋中脊"或"海岭"。在太平洋、大西洋和印度洋洋底,都可看到这 种海岭。 当海岭和新的海底平原形成后,还是继续活动。事实上,地幔中的软 流层起着"传送带"的作用,它把一条条新海岭从地壳岩层中推送出来, 同时又把它们慢慢地从大洋海沟中推落下去,重新熔化到地幔中去。据测 定,海底扩张的速度是很缓慢的,在太平洋洋底,海岭两侧的地壳向外扩 张的速度是每年6厘米左右,在大西洋是每年2厘米左右。大洋底部的地壳 面貌大约需要经过两三亿年的变迁,才会发生一次更新式的巨大变化。

板块在运动

    坚硬的地壳并不是"铁板一块",位于地表以下70-100千米厚的岩石 层也不像蛋壳那样完整。无论是在大洋底下或大陆底下的岩层,原来都是 由一块块大板块构成的。在这些大板块之间不是大洋中脊的裂口,就是几 千米深的海沟或者是巨大的断层。 1968年,法国地质学家勒皮顺把地球的岩石层划分为六个大板块,即 太平洋板块、亚欧板块、美洲板块、印度洋板块、非洲板块和南极洲板块。 其中,除了太平洋板块全部浸没在海洋底部外,其他五个板块上,既有大 陆也有海洋。随着研究的深入,有人在这些大板块中又分出一些较小的板 块,例如,把美洲板块分为北美洲板块和南美洲板块;从太平洋板块中分 出东太平洋板块;从亚欧板块中分出以中国大陆为主体的东亚板块等等。 所有这些板块,都漂浮在具有流动性的地幔软流层之上。 随着软流层的运动,各个板块也会发生相应的水平运动。据地质学家 估计,大板块每年可以移动1-6厘米距离。这个速度虽然很小,但经过亿 万年后,地球的海陆面貌就会发生巨大的变化:当两个板块逐渐分离时, 在分离处即可出现新的凹地和海洋;大西洋和东非大裂谷就是在两块大板 块发生分离时形成的。当两个大板块相互靠拢并发生碰撞时,就会在碰撞 合拢的地方挤压出高大险峻的山脉。位于我国西南边疆的喜马拉雅山,就 是3 千多万年前由南面的印度板块和北面的亚欧板块发生碰撞挤压而形成 的。有时还会出现另一种情况:当两个坚硬的板块发生碰撞时,接触部分 的岩层还没来得及发生弯曲变形,其中有一个板块已经深深地插入另一个 板块的底部。由于碰撞的力量很大,插入部位很深,以至把原来板块上的 老岩层一直带到高温地幔中,最后被熔化了。而在板块向地壳深处插入的 部位,即形成了很深的海沟。西太平洋海底的一些大海沟就是这样形成的。 板块构造学说诞生后,已成功地解释了一些大地构造现象。同时,仍 存在一些尚不能圆满解释的问题,有些推论也未得到最后的证实。但这些 都不会影响这一学说的发展,相反会对它起推进作用。