 日志正文
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大陆漂移·地幔对流 （认识我们的家园地球七）
大陆漂移 一幅世界地图不知从多少人的眼前掠过，但能够认真读图的有几人？ 大西洋两岸的南美东部和非洲西部的轮廊线能够惊人地吻合在一起，是偶然的表象吗？还是有内在的原因？ 最先对之产生兴趣和疑问的是英国人弗兰西斯·培根，1620年他提出了西半球南北美洲曾经与欧洲和非洲连接的可能性。1668年，法国人F·普拉赛认为在大洪水以前，美洲与地球的其他部分是相连着的。19世纪末，奥地利地质学家爱德华·修斯注意到南半球各大陆上的岩层惊人的相似，因而将它们拟合成一个单一大陆，并称之为冈瓦纳古陆。
地图只有在奥地利气象学家和地球物理学家阿尔弗雷德·魏格纳的眼里，才能产生出奇迹： 1912年，他首先提出大陆漂移的设想：认为古生代时只有一个大陆，称泛大陆。中生代时期，泛大陆开始分裂、漂移，经过漫长的地质历史时期，才形成现在的海陆分布格局。他不顾大多数科学家的反对，于1915年发表《大陆和海洋的起源》，从地球物理学、地质学、古气候学、古生物学等方面全面论述大陆漂移学说的合理性，从地球的粘性、洋底地质、褶皱、断裂及大陆边缘结构等方面探讨了大陆漂移的动力问题。 1930年，魏格纳到格陵兰探险，不幸遇难。由于当时条件下还不能很好地解释漂移的机制问题，而且魏格纳并非职业地质学家，遭到几乎众口一词地反对。大陆漂移理论受到冷落，被人斥为痴人说梦。 在地球自转运动中，陆块在软流圈上作大规模水平运动。由硅铝层组成的较轻的陆壳浮在较重的硅镁层洋壳上，就像冰山漂移在水面上一样。泛大陆的分裂不是以突发性灾变形式出现的，而是经历了很长时间。 从欧洲陆块与北美陆块分离，到澳大利亚陆块与南极陆块分离，持续了约1.7亿年。大西洋两岸的南美和非洲的海岸线惊人的相似，安全可拼合在一起。南美、非洲、印度和澳大利亚在古生代的气候、生物群分布上都很相似，而中生代以后则明显不同。这些都是泛大陆曾存在的明证。 魏格纳认为，大陆漂移的动力机制与地球自转的两种力有关﹕向西漂移的潮汐力和指向赤道的离极力。较轻硅铝质的大陆块漂浮在较重的黏性的硅镁层之上，由于潮汐力和离极力的作用使泛大陆破裂并与硅镁层分离，而向西、向赤道方向作大规模水平漂移。 20世纪50年代中期至60年代，随着古地磁、地震学、宇航观测的发展，一度沉寂的大陆漂移说获得了新生。海底扩张说的提出和古地磁学的建立，为大陆漂移理论提供了有力证据，并为全球板块构造学说奠定了基础。 在科学史上，对新理论的提出者往往被怀有偏见者指责、甚至围攻，试图把真正的科学思想扼杀在萌芽状态，是一种普遍现象。权威们讥讽“魏格纳的归纳太轻率了，根本不考虑地质学的全部历史”，这是“一个漂亮的梦，一个伟大诗人的梦”。 今天没有人再怀疑： 阿尔弗雷德·魏格纳是那个时代最优秀的科学家。而且他有最美的梦。
地幔对流 一种正确的理论在其萌芽期常常被当作错误抛弃，或是被当作与宗教或所谓“主流”对立的观点而被否定。后期阶段则往往被当作信条来让人接受或膜拜。但无论如何，人们至今还纪念魏格纳的，不是他生前冷遇与死后热闹，而是他毕生寻求真理、勇于探索和不惜献身的科学精神。 20世纪初，魏格纳的大陆漂移说震动了科学界，但是动力问题却一直困扰着人们。究竟是什么力量使大陆分开？又是什么力量使它们在大洋上漂移？大陆漂移似乎需要巨大的、几乎无法想像的动力，它远远超过魏格纳所提出的潮汐力和极地漂移力。 1928年，在一片反对声浪中，英国地质学家霍姆斯发表了《放射性活动与地球运动》一文，提出了“地幔对流”假说，力图为大陆漂移找出新的动力来源。
地幔对流（mantle convection）就是地幔物质在地球内部往返循环构成的热对流。即地幔物质由于放射性物质的蜕变，热量增加，密度减小，体积膨胀，向上运动形成上升热流，向地球表面靠近。到达岩石圈时，向四周扩散分流，转为平流。平流过程中，因热传导而逐渐冷却、变重。遇到另一相向运动的平流而逐渐下沉，形成下降流，再回到地幔深处，重新加热后再度上升。如此循环往复，构成环形对流体。 当地幔上升流遇大陆屏障时，其引张力导致板块撕裂，在洋底处则形成大洋中脊。下降流则拖动板块俯冲和消亡，其积压力和拉力造成海沟、地槽和山脉。20世纪后期板块构造学说建立后，地幔对流被普遍认为是板块运动的主要驱动机制。 地幔对流缓慢进行，对流活动时间漫长，可长达几千万年，甚至几亿年。地幔对流的流动形态不一，热的地幔物质上升减压常常伴随有部分熔融作用。地幔对流可以是从核幔边界上升至岩石圈底部，形成全地幔对流环；也可以是分层对流，即上、下地幔分别形成对流环。这些在近些年地震和地球化学研究得到证实，被地质学家广泛接受，并成为海底扩张、板块移动以及地幔柱形成的重要机制。 究竟是全地幔对流，还是分层地幔对流，是近年来学术界争论的一个焦点。地震学、地球动力学研究倾向于全地幔对流，地球化学研究则支持分层地幔对流。还有些其他混合类模型，如拉瓦登模型等。 地幔物质对流是板块构造以及岩石圈中许多地质活动，如大陆漂移、地震、火山、造山作用等现象的起因。尽管经过多年研究，但到目前为止还不能很好地解释许多板块——地幔系统的某些基本问题。 更有一些不同的声音，认为地幔对流不过还是一种假说。 犹如天文学研究中最热门的大爆炸学说，有人就认为是最大的伪科学。
最后修改于 2020-08-16 18:37
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