高中地球科学/大陆漂移
板块构造理论中一个重要的部分是大陆漂移理论。该理论在 20 世纪初发展起来，主要由一位科学家阿尔弗雷德·魏格纳提出。他的假设认为，大陆在地球表面移动，并且曾经作为一个超级大陆（图 6.5）连接在一起。魏格纳的观点最终帮助形成了板块构造理论，但在魏格纳在世时，科学家们不相信大陆会移动。
- 能够解释大陆漂移假说。
- 描述魏格纳用来支持他的大陆漂移观点的证据。
- 描述北磁极是如何移动的，以及这如何成为大陆漂移的证据。
- 理解视极移。
找一张大陆地图，把每块大陆都剪下来。最好用一张显示大陆架边缘的地图。在这种情况下，你的大陆拼图碎片包括该大陆的所有大陆地壳，并反映了大陆的真实大小和形状。你能把这些碎片拼在一起吗？最容易连接的是美洲东部和非洲西部和欧洲，但其他部分也能拼在一起！
阿尔弗雷德·魏格纳，一位 20 世纪早期的德国气象学家，认为大陆可以拼在一起。他提出大陆不是静止的，而是在地球历史上一直在移动。他认为，在某个时候，所有的大陆都曾经联合成一个超级大陆。他将这个超级大陆命名为泛大陆，在古希腊语中意为“整个地球”。魏格纳进一步认为，泛大陆很久以前就破裂了，然后大陆移动到了它们现在的位置。他将他的假设称为大陆漂移。
除了大陆的吻合，魏格纳及其支持者还收集了大量支持大陆漂移假说的证据。魏格纳发现，这些证据最好地解释了，如果大陆曾经连接在一起。
魏格纳发现，在大西洋两侧可以找到相同的岩石。这些岩石类型相同，年龄相同。魏格纳明白，这些岩石是并排形成的，土地后来分开了。魏格纳还对接了拥有相同岩石类型、结构和年龄的山脉，但它们现在位于大西洋两侧。例如，美国东部和加拿大的阿巴拉契亚山脉与格陵兰岛东部、爱尔兰、大不列颠和挪威的山脉相同。魏格纳得出结论，它们形成于一个单一的山脉，随着大陆漂移而分离。
魏格纳还从古代化石中找到了证据。他发现，在同一时代、同一大陆上，现在相距甚远的陆地上的岩石中，发现了同一物种的灭绝植物和动物的化石。魏格纳认为，大陆不可能处于它们现在的位置，因为这些生物不可能跨越海洋旅行。例如，种子蕨类植物Glossopteris的化石遍布所有南大陆。但这些植物的种子太重了，无法被风吹过海洋。Mesosaurus化石在南美和南非被发现，但这种爬行动物只能在淡水中游泳。Cynognathus和Lystrosaurus是陆地爬行动物。这两只动物都不会游泳，更不用说游过广阔的海洋了！它们的化石在南美洲、非洲、印度和南极洲都被发现。魏格纳提出，这些生物曾经并排生活，但在它们死亡和变成化石后，陆地分开了。
魏格纳还研究了古代冰川的证据。大型冰川最常见于寒冷的气候中，通常在高纬度地区。利用古代冰川在许多不同大陆留下的冰川槽和岩石沉积物的分布，魏格纳追溯了冰川的起源。他发现，如果大陆处于它们现在的位置，冰川将在赤道附近的海洋中央形成。魏格纳知道这是不可能的！然而，如果大陆移动了，冰川将集中在更靠近南极的南部陆地上。
魏格纳还从温暖的气候带中找到了支持他假说的证据。珊瑚礁和导致煤炭形成的沼泽现在仅在热带和亚热带环境中发现。但魏格纳发现，在今天过于寒冷的大陆部分，发现了古代煤层和珊瑚礁。自煤炭和珊瑚形成以来，珊瑚礁化石和煤炭漂移到了新的位置。
尽管魏格纳的证据是正确的，但当时大多数地质学家都拒绝了他的大陆漂移假说。这些科学家认为，没有办法解释坚固的大陆是如何穿过坚固的大洋地壳的。当时，科学家们不理解固体物质是如何移动的。魏格纳的观点几乎被遗忘了，直到技术进步带来了令人费解的新信息，并为科学家们提供了发展魏格纳漂移大陆机制的工具。
这些令人费解的新证据来自研究地球磁场以及它的变化方式。如果你曾经徒步旅行或露营，你可能用过指南针来帮助你找到方向。指南针利用地球磁场来定位磁北极。地球的磁场就像一块条形磁铁，条形的两端伸出在每个极点（图 6.7）。目前，磁场的南北磁极非常接近地球的南北地理极。
一些含铁矿物，如火成岩中的微小磁铁矿晶体，在从岩浆中结晶时指向北磁极。这些小磁铁记录了地球磁场的强度和方向。方向被称为磁场的磁极性。在 20 世纪 50 年代，科学家们开始使用磁力计来观察许多地方岩石的磁性特性。
地质学家注意到，新鲜火山岩中的磁铁矿晶体指向现在的北磁极。无论岩石位于哪里，无论它们是在不同的大陆上，还是在同一个大陆上的不同位置，情况都是如此。但对于更古老的火山岩来说，情况并非如此。位于同一个大陆上、年龄相同的岩石指向同一个点，但这个点不是现在的北磁极。随着时间的推移，位于同一大陆上、年龄相同的岩石指向同一个点。但这些岩石没有指向不同年龄的岩石或现在的磁极指向的同一个点。换句话说，尽管磁铁矿晶体指向北磁极，但磁极的位置似乎在漂移。例如，北美 4 亿年前的熔岩流表明北磁极位于西太平洋，但 2.5 亿年前的熔岩流表明磁极位于亚洲，而 1 亿年前的熔岩流则表明磁极位于亚洲北部。科学家们惊讶地发现，北磁极随着时间的推移而改变了位置！
这种令人费解的现象有三种可能的解释：（1）大陆固定不动，北磁极移动（2）北磁极固定不动，大陆移动（3）大陆和北磁极都移动。
当科学家们观察不同大陆上同一时代岩石的磁铁矿晶体指向的位置时，情况变得更加奇怪。他们发现这些岩石指向不同的北磁极！例如，4 亿年前，欧洲的北磁极不同于同一时期的北美北磁极。在 2.5 亿年前，这两个大陆的北磁极也不同。科学家们再次研究了这三种可能的解释。如果正确的解释是大陆固定不动，而北磁极移动，那么必须有两个独立的北磁极。由于现在只有一个北磁极，他们认为最好的解释必须只涉及一个北磁极。这意味着第二种解释必须是正确的，即北磁极固定不动，但大陆移动了。
为了验证这一点，地质学家按照魏格纳的做法将大陆拼在一起。他们发现确实只有一个北磁极，但大陆漂移了。他们将似乎移动但实际上没有移动的磁极现象重新命名为视极移。这种支持大陆漂移的证据让地质学家重新对理解大陆是如何在地球表面移动的产生了兴趣。而且我们知道磁极也会漂移，所以正确的解释是大陆和磁极都在移动。
- 在20世纪初期，科学家们开始收集证据，证明大陆可以在地球表面移动。
- 大陆漂移的证据包括大陆的拼合，古代化石、岩石和山脉的分布，以及古代气候带的位置。
- 尽管证据非常充分，但科学家们无法想出一种机制来驱动坚固的大陆在地球表面移动，大多数人拒绝了这一想法。
- 大陆漂移将在二战后再次出现，因为一种机制被发现了。
- 为什么包含大陆边缘的大陆纸片可以拼凑成一个整体？
- 古代化石发现的位置如何被用作大陆漂移的证据？
- 为了证明大西洋两侧的山脉是在同一山脉的两部分形成的，并且曾经连接在一起，你会寻找什么？
- 当所有的岩石都在同一个大陆上时，关于明显的极地漂移的三种可能的解释是什么？如果岩石分布在不止一个大陆上，哪种解释最有可能为真，为什么？
- 面对如此多的支持大陆漂移的证据，科学家们是如何拒绝这一想法的？
- 看一下世界地图，除了西非和南美洲东部海岸，还有哪些地区看起来可以紧密地拼合在一起？
- 明显极地漂移
- 地球上显示磁极随着时间的推移似乎移动的路径。
- 大陆漂移
- 20世纪初期提出的假说，认为大陆在地球表面移动。
- 磁铁矿
- 一种磁性矿物，形成时会呈现出地球磁场在那个时期的极性。
- 磁场
- 磁体周围受磁力影响的区域。地球磁场就像一个磁体。
- 磁极性
- 地球磁场的方向，北为正常，南为反转。
- 磁力计
- 用于测量磁力的仪器，尤其是地球磁力。
- 为什么大陆漂移被称为假说（或想法）而不是理论？
- 为什么魏格纳的大陆漂移理论被科学界拒绝，而今天却被接受了？