德国A.L.魏格纳关于大陆漂移假说的著作。1915年出版。魏格纳在这本书里系统地阐述、论证了他在1912年提出的大陆漂移说。全书分3篇共13章。第一篇论述大陆漂移的基本内容,并把它同地球冷缩说、陆桥说和大洋永存说进行对比。指出了这些学说的缺点和问题,认为只有大陆漂移说才能解释全部事实。第二篇从地球物理学、地质学、古生物学、古气候学、大地测量学等方面论证大陆漂移说的合理性。第三篇为解释和结论。从地球的粘性、大洋底、硅铝圈、褶皱与断裂、大陆边缘的构造形态等方面,讨论了大陆漂移的可能性以及漂移的动力。此书一出版,即被译成多种文字出版,引起全世界地质学界、地球物理学界的重视。
在这本书里,魏格纳阐述了古代大陆原来是联合在一起、而后由于大陆漂移而分开,分开的大陆之间出现了海洋的观点。魏格纳认为,大陆由较轻的含硅铝质的岩石如玄武岩组成,它们像一座座块状冰山一样,漂浮在较重的含硅镁质的岩石如花岗岩之上(洋底就是由硅镁质组成的),并在其上发生漂移。在二叠纪时,全球只有一个巨大的陆地,他称之为泛大陆(或联合古陆)。风平浪静的二叠纪过后,风起云涌的中生代开始了,泛大陆首先一分为二,形成北方的劳亚大陆和南方的冈瓦纳大陆,并逐步分裂成几块小一点的陆地,四散漂移,有的陆地又重新拼合,最后形成了今天的海陆格局。
这两个大陆连同格陵兰一起原是连接为一个陆块的,到了白垩纪末,它们才被格陵兰附近的一个枝状断裂所扯破,更北一带则到了第四纪时才破裂,以后大陆块就彼此漂移开来。
必须说明的是,在这本书里,凡是为浅海所淹没的大陆棚,我们都看作是大陆块的一部分,所以陆块的边界在很多地方并不以海岸线为准,而是以深海底的陡坡为准。
同样,我们认为:直到侏罗纪初期,南极大陆、澳洲、印度与南非洲还是相连接的。它们并和南美洲一起接合为一个单一的巨大陆块(虽然有时候部分地区为浅海所淹没)。在侏罗纪、白垩纪与第三纪时它分裂为破碎的小块,然后各自向四方漂散。第1、第2图中的三张复原图就表示着这些陆块片分别在石炭纪后期、始新世和第四纪后期漂离的经过。至于印度,情况稍有不同。它原来是以一个长形的地带和亚洲大陆相连接的(虽然它大部分确曾被浅海所淹没)。自从印度一方面与澳洲分离(在下侏罗纪),另一方面和马达加斯加岛分离(在白垩纪与第三纪之间)后,由于印度不断地逐步移近亚洲,长形地带与亚洲的连接部分才一再压缩褶皱拢来,形成今日世界上最巨大的褶皱山系——喜马拉雅山系以及亚洲高原的许多褶皱山脉。
在别处,大陆块的移动和大山系的起源也有着因果联系。南北美洲在向西漂移中,由于受到古老的冷却的坚硬的太平洋底的阻挠,它们的前缘部分就褶皱成高大的安第斯山脉,从阿拉斯加一直伸延到南极洲。澳洲陆块(包括仅为陆棚相隔的新几内亚在内)的情况也是一样。年轻高大的新几内亚山脉形成于陆块移动方向的前缘。如附图所示,这个移动的方向在它和南极洲分裂的前后是不同的。当时东海岸是移动方向的前缘。接着,在靠近这个海岸前方的新西兰山脉也褶皱起来;其后由于移动方向的改变,这带山脉就脱落在后方,成为花彩岛。今日澳洲东部的科迪勒拉山系(Cordillera Mts.)形成年代更早,它形成于澳洲与南极洲分离以前的陆块移动前缘。它和南北美洲较古的褶皱即所谓前科迪勒拉山系(安第斯山系的基础)是同时代的产物。
除了向西漂移以外,我们也看到在大范围内陆块向赤道的冲击。巨大的第三纪褶皱带的形成就和这个运动有关。这个褶皱带从喜马拉雅山延伸为阿尔卑斯山和阿特拉斯山。当时这些山地是位于赤道带以内的。
上述新西兰古海岸山脉脱离澳洲陆块而形成花彩岛这一现象,说明了小陆块片由于大陆块的西移而脱落下来的情形。东亚大陆沿海山脉也同样是脱落下来的花彩岛。大小安的列斯群岛是中美陆块的移动所遗留下来的。在巴塔哥尼亚(Patago—nia)与南极洲西部之间的南安的列斯岛弧也是脱落的碎片。事实上,凡是向南北方向尖削的所有陆块,它们的尖端都由于这种脱落而曲向东方。格陵兰南端和佛罗里达、火地岛(Tierra delFuego)、格雷厄姆地(Graham Land)陆棚以及印度与锡兰岛(现在的斯里兰卡岛)分裂的情况都是很好的例子。
显而易见,这个完整而广泛的大陆漂移学说概念必须从海洋与大陆块间的一定关系出发来进行探讨。海洋与大陆这两个现象实在是根本不同的东西。大陆块厚约100千米,浮沉在岩浆里,其高出于岩浆的部分仅厚约5千米。在深海底部,这层岩浆是出露的。
所以,最外层的岩石圈并不完全覆盖整个地球(过去是否曾经覆盖过可以置之不论),但在地质时代中,最外层岩石圈却由于不断的褶皱与挤压,面积日益缩小,厚度则逐步增加,终于分裂为个别的较小的陆块。今日大陆面积仅占地球总面积的1/4,大洋底部成为地球内层岩石圈的自由表面,它在大陆块的下面估计也存在着的这些事实,牵涉到大陆漂移学说的地球物理学方面。
对大陆漂移这个新的学说进行详尽的论证将是本书的主要目的。但在进行论证以前,有一些事实经过不得不先叙述一下。 P4-5
在今日尚待解决的问题中,很少有比地球历史上海陆的范畴及其关系这一问题更令人着迷的了。曾经有许多关于这方面的地图发表过:有些是依据已知其年代的海陆沉积层的形成及其分布而制成的;有些地图的依据则不十分具体,例如对于含有时代相同但性质不同的海相动物的沉积层间认为存在着古陆的阻隔。另一方面,如果目前为海洋所隔开的陆地上的动植物极为相似,就往往认为这是陆地间必曾有过陆桥相连接而后来陆桥才沉没于海底的充分证据。
但是,在复原过去地形的工作中,却从来没有人想到大陆间的相关位置有过显著的变动,虽然在从前的宇宙学者们中曾经不止一人暗示过这种可能性。
一直等到魏格纳教授搜集了大量地质资料,才进而证明了这种相对运动确实是发生过的。
不仅分布在陆地上的古今生物提供了支持他这种论点的有力证据,而且,今日隔海数千英里的地区彼此沉积层系列极为相似的现象,除了表明它们是在相近地区的相同条件下沉积的外,也别无其他合理解释。
地球上各处重力与磁力变化所提供的证据使我们不得不承认:海洋与陆地并不如过去所想象的那样只是地表局部的和暂时的起伏,而是由地壳组成成分的基本差异所引起的。
大陆块的岩石大部分是由酸性深成岩(即花岗岩与片麻岩)所组成的。沉积岩、变质岩和基性火成岩虽然在地球表面上具有显著的作用,但在数量上到底居于从属的地位。大陆岩石整个说来密度较小,主要由硅、铝、碱组成,合称为Sial,即硅铝层(注:苏斯[Suess]曾称之为Sal,但我们赞同魏格纳的意见,采用普费弗尔[Pfeffer]教授的建议,改称为Sial,以免与盐[Salt]的拉丁字[Sal]相混淆)。
有足够的理由可以相信,形成大洋底的岩石具有较多的基性成分,含有大量的镁、氧化铁及石灰,铺在大陆的硅铝层下面的也是同一成分的这种岩石或岩浆:它们组成了厚约1,500千米的一个地球物质圈。它被称为Sima,即硅镁层,以区别于硅铝层。
据魏格纳等人的估计,大陆硅铝层的厚度为100千米(我认为这个数字似嫌太大)。魏格纳教授相信,大陆的漂移是硅铝块在硅镁层中移动的结果,硅镁层在硅铝块移动时让出了道路。他把硅镁层的物理性比作火漆,是一种黏性极大的液体。当然,硅镁层的黏性(即对于变形的抗力)远比火漆大,但在地球历史的漫长岁月中,遭到不断的作用力以后,它会像火漆一样发生变形。
我个人认为硅铝层与硅镁层之间最重要的差别在于下列事实:即岩浆(从中通过结晶析出硅铝质)之所以具有流动性是由于其中含有大量的岩浆水与其他挥发性成分。一旦在结晶过程中失去了这些成分,以后要使岩浆再度呈流动状态,就非有比原始岩浆高出很多的高温不可。水成岩和变质岩一般说来也是很难熔化的。硅镁层则不然,基性岩浆含水极多,岩石原始结晶温度与再熔化时所需的温度并没有很大的差别。因此温度一经升高,硅镁层就比较容易进入熔化或半熔化状态。硅镁层温度的升高可能由于沉积物覆盖在其岩石上和堆积物的沉压作用所致,也可能如乔利教授(Prof.Joly)所指出的仅仅是放射能的结果。
魏格纳教授设想:硅铝层原曾覆盖过地球的整个表面,但随着时代的进展,由于皱缩而使它的面积减小了,厚度增加了。到了古生代末期和中生代初期,它形成了一整块大陆,称之为Pangaea,即世界洲。这个大陆后来逐步分离,彼此移开,组成了今日的各大洲。
魏格纳教授又采用了一个为各方面所鼓吹着的见解,即地球表面的地极位置随时有所变动,因此同一地区在不同时代中即经历到极地气候条件,也经历到赤道气候条件。他从化石和岩性对古气候所提供的证据中,试图追索出从泥盆纪到今日的地极移动的踪迹。以往很多学者认为石炭纪末或二叠纪初南美洲、印度与澳洲的冰川是由于当时其地靠近南极所致,但总找不出任何一个南极点,能使所有的冰川都位于距南极70度以内。根据魏氏的假说,这个困难就不存在了。他认为这些冰川当时都靠拢在一处,并不像现在那样远离重洋,达数千千米之遥。
在魏格纳教授所提出的各种问题中,最有趣的问题之一是目前陆块间的相对运动能否用仪器来确切记录的问题。根据一系列用月球观察经度(观测月球对恒星的视运动)的结果,表明格陵兰东北部与格林尼治间的经度距正在逐渐增大。只是这些观测是否准确,直到现在还没有能得到普遍的证实。于1863年和1882一1883年间,在格陵兰西部的果特霍普(Godthaab)作了月球观测,所得的结果表明其经度反而减少了2.6秒。1922年,金生(Lt.Col.Jensen)中校曾利用从瑙恩(Nauen)发出的无线电讯号,并用13.5厘米的经纬仪观测星体通过中天的时间,进行了精密的经度测定,获得了比前次测定的平均值约大5秒的数值。魏氏认为这是格陵兰向西移动的确证。恰尔斯·克罗斯上校(Col.Sir Charles Cross)认为由于月球观测方法的不可靠,这个数字也不应接受(见1924年英国《地理杂志》[Geogr.Journal]第63卷第147页)。当然,用无线电方法进行观测要准确很多。如果能于今后十年中用金生中校的方法继续进行观测,总能得出一个肯定的结论。
魏教授也提到英国格林尼治与美国马萨诸塞州的坎布里奇(Cambridge)之间在1872、1892及1914年用海底电报讯号测定的经度差,它们仅显示出增加0.023秒。但这些测定常常受到性质不明的各种骚扰,而这些骚扰所影响的数值比所要求计算的微小变值还大。但在判定有无任何真正的经度变化这一问题上,我们今后会更有办法些,因为现在在两个观测所之间每天都能收到并记下无线电讯号(也可在两大陆上的其他观测所内进行),还可以在一年中的每个晴朗的晚上观测星体通过中天的时间,所以经度的观测几乎是在不断地进行着,一些临时的反常的影响也就不难予以消除。这样,在几年以内,定能获得最为正确可靠的结果。
无论将来这些观测的成果如何,也无论他对今日海陆形状的演变的见解是否还得修正,魏格纳教授引导我们注意到,在地球变迁上有一个任何人所不容忽视的重要的新要素,他的这个功绩总是极为可贵的。
我曾另撰文章批评过魏氏结论中的某些细节,这里没有复述的必要。在这个译本中,我只是关心着它能把原著者的见解与论点忠实地翻译出来。抱着这个目的,曾把这份译稿送给魏格纳教授审查过,我自己也曾仔细校阅。因此,这个译本是可以看作魏氏学说的一个正确而可信的阐述的。
在自然科学领域中,关于地球上海陆的起源问题一直是争论得很多的。就是到今天,也还没有能得出一致公认的肯定的结论。这个问题所牵涉到的科学范围很广泛,它不仅是一个地球物理学上的问题,也和构造地质学、自然地理学、古气候学、古生物学、大地测量学等都有密切的联系。早在19世纪后期,人们对于地壳运动与大地构造的探讨即已提出了各种假说,如地壳皱缩说、陆桥说、大洋永存说等。到了20世纪初,由于地学各部门的资料累积和研究成果的进展,原有各种假说对海陆的起源与分布已不能作出全面而圆满的解释。当时,地球物理学者普拉特(Pratt)、杜顿(Dutton)等又创立了地壳均衡说,得到了艾里(SirG.Airy)、施韦达尔(w.Schweydar)、海姆(A.Heim)等人的普遍支持。他们根据重力测定的结果,断定海陆物质成分不同、比重不同,陆高而质轻,海低而质重,二者之间存在着一种定压的均衡面。这时,德国地球物理学者魏格纳教授(Prof-Alfred Lothar Wegetler,1880—1930)就在地壳均衡说的基础上,提出了大陆漂移的设想,创立了著名的大陆漂移学说(Theory of Continental Drift)或大陆移位说(Displacement Theory)。魏格纳的这个学说最早发表在1912年的德国《彼得曼文摘》(Peterman’s MitteilLrogen)和德国《地质杂志》(Geologisctle Rundschau)上。1915年,魏氏写作了《海陆的起源》(Die:Entstehung der Kontinente und Ozeane)一书,把他的学说作了全面系统的阐述与论证。此书于1920年及1922年连续修订再版,尤其以1922年第三版所作的补充与修正为多。
魏氏学说的主要论点是大陆系由较轻的刚性的硅铝质所组成,它漂浮在较重的黏性的硅镁质(如太平洋底)之上;全世界大陆在古生代石炭纪以前是一个连续的整块(原始大陆),可能由于潮汐力和地球自转时离心力的影响,后来,特别是在中生代末期,这个原始大陆破裂成几块,在硅镁层上分离,产生了离极漂移并向西漂移,造成了今日世界上诸大洲与诸大洋的分布位置。这个学说曾比较圆满地解释了今日大西洋两岸的海岸轮廓、地层构造与生物群落的相似性,阐明了南半球各大陆古生代后期冰碛层的分布,还说明了环太平洋山系(包括东亚花彩列岛)及阿尔卑斯、喜马拉雅山系的成因等问题。但对于一些重大的问题,诸如产生大陆破裂及水平移动的力源、深源地震的产生、石炭纪以前的地史等,这个学说仍然不能予以确切的解释。同时,大陆漂移的速度与相对距离,测地学上的数字证据也嫌不足。虽然如此,魏氏此书全面系统地总结了当时有关科学的研究成果,进行了比较严谨的探讨与论证,具有较大的说服力,不论是支持者或反对者对于此书一般都给予了较高的评价。
魏氏此书的德文原著出版以后,随即被译成英、法、日等国文字。中译本有1937年沐绍良先生由日译本转译的一种,书名为《大陆移动论》,由商务印书馆出版。但已时隔多年,疏误也较多。
近若干年来,由于大地测量在技术和精度上的改进,古地磁学与地极移动等方面研究的新成就,以及地球增热(施密特)与地球膨胀(拉斯洛·埃德耶)诸新学说的提出,对魏氏大陆漂移说的探讨似又获得了新的活力。这样看来,此书的再行译印,在温故而知新上不是没有一定的意义的。
本书于今年2月开始转译。由于译作只是在教学之余逐页进行的,先后费时五月才得以完成。在移译过程中虽然对原文的字句及立意进行了反复的考核与斟酌,力求“信”、“达”,但困难问题仍属不少。由于译者在地球物理学与古生物学方面的知识不足,就曾向有关专家请益,得到了不少帮助。这里,特别对古生物研究所及南师生物系的同志帮助查核古生物名词,表示深切的感谢。原书的附注中,除英文外,还有很多德、法、荷、瑞典等国文字的文献名称与刊物名称。其中不少学术机构与刊物名称原书用的是缩写,虽经多方设法查考出它们的全名,恐仍不免有错误之处,希望读者多多指正。 李旭旦
1963年6月于南京师范大学