洋底地质学的进展

1、 期 许靖 华 = 洋底 地 质 学 的 进 展 七 、 稀 有事 件 和 新 灾变 说 = 赖 伊尔 的 现 实 主 义 原 理 建 立 在 两 个先 决条 件 之 上 为 自地 质 时 代 开 始 以 来 其础 , , 一 是 物理 定 律 的不 变 性 。 , 二是 认 物 理 过 程 的发 展 始终是 匀 速 的 。 虽 然 第一 条 至 今 依 然 是 科 学 的 , 但 是 第 二 条 充其 量 也仅 仅是 一 个 尚 未 证 明 过 的假 设 尽 管在 上 一 世 纪 , 。 , 它 就被 地 , 质 学 家 们 没 有 多 加 思 考 地 接受 下 来 了 深 海钻 探 发 现

2、 了两个 异 乎 寻 常 的 堪 称灾变 性 的 有关 。 。 事件 , 从 而 向赖 伊尔 的 现 实 主 义 原 理 的第 二 条假定 提 出 了尖锐 的挑 战 , 与此 同时 生 物 灭 绝 速 率 的新 资 料 也 正 引 导 人们 重 新 检 查 达 尔 文 的 生 物 演 化 理 论 的某 些 方 面 第 一 个发 现 是 杏 是 , , 在 距今 百 万 年 以 前 的晚 中新世 。 , 整个 地 中 海 曾经 完 全 干 枯 过 这 是 在 深 海 钻 探 的第 次 航 行 中发 现 的 航 中 首 次 钻 透 了盐 丘 的 盖 板 岩 石 以 后 , 在 墨西哥 湾 , 地

3、中海 和 南 大 西 洋 的 地 球 物 理 调 。 都 曾 探 测 到 这 些 地 区 深 水 下 有 盐 丘 状 的构 造 存在 , 自从 格 拉 玛 挑 战 者 号 在 其 处 女 6 在 洋 底 存 在 大 量盐 类 沉 积 就不 再 被 人 怀 疑 。 。 。 但 为 解 释 盐类 的 来 源 , , 当 时 流 行 的 观点是 假定 这 些 地 区 有 大 陆 地 壳 墓 底 ! 年 的地 朴海 钻探终 于 穿透 了深 海 以 下 很 厚 的 蒸发 岩 层 “ 真 正 引起 轰动 的是 , 。 , 获得 的大 量 地 质 和 地 球 物 理 资料 表 明 “ 盐类 是 在 干 枯

4、的 深 海 盆 地 内沉 积 的 。 而 深 海盆 地 木 身 则是 在 所 谓 的 盐 度危 机 发 生 以 前很 早 的 时候 以海底 扩 张 的 方式 形成 的 , 黑 海和 红 海 的钻 探 结 果 表 。 明 这 些 内 海 在 晚 中新 世 都 曾 干 枯 过 , 。 这 一 发现给 现 实 主 义 原 则 以 毁 灭 性 的 打 击 , 。 物理 定律 的 不 变 性 仅 仅 告诉 我 们 给 量 时 才 有可 能 蒸发岩 只 能形 成 于 隔 离 的水 体 。 并 且 只 有当 蒸发 量 大 于 补 物 理 定律并 没 有 限 定水体 的大 小 , 我 们 并 不 必 假定 所

5、 有 的盐滩 都要 象 今 天 海岸 边 的小盐 湖 一 样 大 小 才 行 中海获 得 的突 破 性 进 展 盐类 沉积 为 , , 蒸发盐 滩 完全 可 以 是 整 个 晒 干 的 深 海 盆 _ 由 于 在 地 , 现 在 可 以毫 不 犹 豫 地 说 在 中 大西 洋 和 翠 西 哥 湾 发 现 的 侏 罗 系 。 。 南 大 西 洋 的 白垄 系 盐类 沉 积 都 是 海 水 在 干 枯 的 海洋 盆 地 上 遗 留 下 的 残余 物 、 深 海 钻 探 的 另 一 个 重 要 发 现是 关 于 白 妥 纪 末 生 物 灭 绝 的 灾 变 性 速 度 生 物演 化 进 程 中 的绝

6、灭 现 象是 生 存竞 争 。 。 达 尔文 理 论 认 适 者 生 存 的 结果 , 。 达 尔文 自 己 就 曾 为 白 平 、 纪 末菊 石 的 突然 绝 灭 困 惑 过 自那 以 后 的 古 生 物 记 录 进 一 步 确 认 了 自平 纪 末 生 物 灭 绝 的 一 类 是 海洋浮 游 生 物 :菊 石 。 。 灾变 性特 点 其 中有 两类 生 物 受 到 的 打击 最 大 , 杆 菊石 属 , 浮 游 有孔 虫 和 超 微 体 浮 游生 物< 纪 界 限 : 0 < 的 研 究 表 明 线粘 土沉 积 。 另 一 类是 大 型 的 陆 生 脊 椎 动 物 :恐 龙 &

7、lt; , 最 近十 多年 来 , 深 海钻探 为 探 索 造 成 或 伴 随 白噩 纪 末 生 物 绝 灭 的环 境 变 化 提 供 了 大 量 资料 , 自 乎一 第 三 在 白噩 纪 末 , > 界 线 突然升 高 , 从 而 造 成 了无 处 不 见 的 界 、 后 来 对 深 海岩 芯 中横跨 0 界 线 的化 石 骨 骼 的碳 。 氧 同位素 分 析 进 一 步 肯 , 定 了 白 平 纪 末 的 灾 变 事件 学 特 性 发 生 过 急 剧 变化 因 为 二 种 同位 素 比 值 的 大 波 动 分 别 指 明 当 时的海水 温 度 和 化 我 进 而 提 出 了念 星 ,

8、 。 温 度 急剧 升高 这 一 点 给 我 的 印象特 别 深 刻 9 , 冲 击说 以 解 释 自 奎 纪 末 生 物 突然 绝 灭 的 原 因 3 界 线 红 土 中发 现 的 铱元 素 高异 常 一 等 根 据 他 们 在 意 大 利 古 比 奥 的 0 。 提 出 了 一 个类 似 的星 云 冲 击 说 后来 在 深 海 岩芯 中 , 也 发 现 了铱 异 常 ! 年 , 。 人 们 对南 大西 洋 中 一 个 沉 积 速率 很 高 的 白奎 一 第 三 系 剖 面做 了钻 探 并对 海 洋地 质 与 第 四 纪 地 质 卷 , 获得 的 沉 积 岩 芯 做 了 很 精 细 的 地

9、层 断 代 研 究 下 降 最 快 的 时 期是 白垄 纪 结 束 以 后 , 。 详 细 的研 究 表明 “ 。 的值 稳定 地 下 降 , , 年 内 下 降 了千 分 之 三 我 们 把 同位 素 的这 种 。 大 波 动解 释 为 由 于 地 外 事 件 引起 的 海 洋 生 物 群 的 大 规 模 破 坏 和 瓦 解 氧 同 位素 的 变 化 不 象炭 同位 素 的 那 样 规 则 , 但 变 化 同 样发 生 在 紧随 白平 纪 灾 难 性 的结 束 以 后 的 。 万年 内 , , 并表 明 当 时 的温 度 升 高 了 几 度 “ 气 候变 暖 的热效 应 可 能 加 速 了

10、恐 龙 的 绝 灭 ” , 。 虽 然 现 在就 将 说 我 们 已经 发 现 了 白奎 纪 末 大 死 亡 的 原 因 还为 时 过早 为 我 们提 供 关键 性 的 数 据 如 何 做 出最 后 判 决 。 但是 , 对深 海岩 芯 的分 析 那么 。 , 并 对 围 绕 生 物演 化 中的这 个 难 题 所提 出 的 众 多 假 说 的可 靠 性 , , 假如 主 张 起 因 于 地 球 之 外 的理 论 是 正 确 的 我 们将不 得 不 重 新思 考 , 偶 然 性 在 决定 生物 演 化 的方 向 上 是 否 确 实 起 过 重 要 作 用 , 白垄 纪 末 的 事件 造 成 。

11、的环 境 变 化 有 选 择 性 地 摧 毁 了 海 中 的 浮 游 生 物 和 陆 上 的恐 龙 , 。 前寒 武 纪 末 和 古生 代 末 也 可 能 发 生 过 其 它 的灾 难 事 件 并对 生 物 的 演 化 造 成 了其 它 一 些 结 果 结 语 。 地 球 科 学 的革 命 起 始 于 海 底 扩 张 和 板 块 构 造理 论 最近 年 以 来 的 深 海 钻 探使 这 场 。 革 命 得 以 成 功 地 延 续 下来 识 发 生 了根 本 的 变 化 中偶 发 的 , , 。 从 大 洋 中 获 得 的地 质 资 料不 仅 使 我 们 对 山 脉 和 洋 盆 起 源 的 认

12、对地 质 进 程 , 也 为 解释 古 环 境 和 生 物 的变 化 提供 了极 宝 贵 的数 据 灾 难 性事 件 的 发 现 。 正 促 使 我们 对 地质 学 和 古生 物 学上 的许 多 基 本假 设 前 提 、 重 新加 以 修 正 编 后语 = 本文 是 ! 年美 国 地 球 物 理 联 合 会 出版 的 岩 石 圈一 软 流 圈 体 系 的成 分 。 结 构 和 动 力学 一 书 的一 部 分 , 文 中所 涉及 的间 题 , 对 我 国 地 学工 作者 有 重 要 的参 考 价 , 值 。 征得 许 靖 华 教 授 的 同意 。 由 他 的研 究 生 林 金录 先 生 译 成

13、中 文 介 绍给 中 国 读 者 , 文 中所 附参 考文 献 省 略 0 ; ( ( + , ( + % 98 :? 四 = 8 9 2 3 6 ; 4 5/ 4 月 。2 9 4 介 5 “ 9 2 理 = 9 2 一 3 0 8 5 “ 9 3 3 & 。 5 9 3 2 ! 5 7 9 2 # 。 口 9 2 32 口 介 洲 # 9 9 ”2 , 9 2 2 让 9 五 4 4 92 2 3 # ”9 3 % 9 5 2 “ 9 9 5 , . 8 2 , 8 < 刃 5 妞 0 9 9 92 32 2 2 5 9 38 7 3 2 8 2 99 8 5 8 59 5

14、9 8 5 5 2 92 5 8 3 一 99 2 5 9 92 5 4 9 9 8 0 9 9 , 8 95 2 9 2 57 9 2 5 9 3 5 9 32 2 5 9 8 9 , 9 9 9 2 , 2 9 9 8 3 2 2 8 39 95 9 5 9 8 2 92 99 5 2 2 2 2 9 9 8 8 3 2 2 , 9 9 5 2 8 5, 92 7 9 2 8 9 9 9 3 98 9 9 , 5 5 2 9 9 8 2 3 9 9 5 5 2 5 9 3 92 8 5 9 2 8 5 期 9 9 9 许靖 华 9 9 8 9 2 8 = 洋 底 地 质 学 的 进展 9

15、5 9 了 6 2 2 9 338 8 9 9 8 二 且 占 4 6 9 5 9 2 2 2 8 5 9 3 5 2 98 9 , 9 5 9 9 3 2 2 8 9 8 99 2 3 97 3 8 7 8 9 5 9 8 2 2 8 8 9 3 2 2 8 9 9 9 2 2 8 2 9 ? &? 9 8 8 5 4 9 8 2 9 8 2 9 9 9 2 8 5 7 9 39 2 99 8 2 9 3 2 大气 组 成 变 化 与 气 候 趋 向研 究 的发 展 % % ( ? ? ( ? & 0 ; ( % ( ? ( % ; ( ? ; & 0 # ? ; (

16、 % & # ? &0 & ? > + & # 0 & 0 % ( > 近 年 来 由 于 新 技术 的 应 用 以 及 有 关 学 科 的 互 渗 透 第 四 纪 气候 演 变 的 原 因 和 3 机 制 已 经 得 到 了 比 较 合 理 的 解 释 现 代 气 候 研 究 表 明 大 气 组 成 变化 对 于 第 四 纪 气候 的 发 展 演 变 以 及 将 来 气候 的 发 展 趋 向有 着 相 当 重 要 的 作 用 亿 年前 大 气 组 成 的变 化 足 以 引起 气 候变 化 大 气 中氧 的 含 长 仅 , 片 而 现 在 已

17、达 左 右 这 种 氧 含 量 的增 加 可 以 影响 到 含 址 的 变 化 除 外 其 他 一 些 气 体 如 甲烷 氟 化 烃 以 及 含 氯 氟 烃 等 的含 量 变 化 都 对 气 候 变 化 产 生作 用 此 即 所 谓 温 室 效 应 对 气候 变 化 的 影响 大 气 中 的含 量 总 体 较 少 日 前 仅 占大 气 含 虽 的 但 它 对 于 气 候 的 形 响却 万 年米 大 气 中 含 量 曾 出 现 过 儿 次 高 非 常 显 著 据 南 极 多 姆 冰岩 心 研 究 成 果 万 年 前 的 末 次 冰 期盛 冰 期 前 后 数 千 年 中 含 量 的 平 均 位 为

18、 值 和 低 值 距今 份 2 2 而 距 今 千 年前 的 全 新 世 新 高 温 期 中 含 量 全 新 世中 平 均 约 = 已超 过 22 可能 直 到 工 业革 命 之 前 大 气 中 的 含 量 仍接 近 全 新 世 时 期 大 气 一 ! 含 量 的 平 均值 工 业 革 命 以 来 由 于 人 类 大 量 利 用 煤 石 油 和 天 然 气 等化 石 燃 料 使 千 百 万 年 前 埋 于 地 下 的煤 石 油 和 天 然 气 等 在 数 百 年 内作 为 动力 资 源 而 大 量 焚 掉 因 而 使 夕 气 中 藏 含 量 自工 业 革 命 以 来 以 每 年 一 的指 数

19、率增加 由 于 化 石 燃 料所 释 放 的 约 有 :也 有 人 估计 为 < 左右 存 留 在 大 气 中 其 余 的 :或 < 被海 洋 和 森 林 植 = :或 < 据南 被 的 光合 作用所 吸 收 所 以 实 际 大 气 中 含 量 的指 数 增 长率 为 年大 气 中 西 部冰 流 的 冰 岩 心 分 析 数 据 以 及 夏 威 夷 冒纳 洛观 测 站 的 观测数 据 极 ! 年为 ! 年为 按 这 一 增 长 率 计 算 司 含 量为 士 时 考虑 到 由 于 地 球 温 度 上 升 海洋 对 的 吸收 已 近 于 饱 和 以 及 山 于 人类 大 量 砍 伐 森 林 使 生 物 圈 对 的 贮 留 能 力 降 低 多 数从 事 这 方 面 研 究 的 科 学 家 都 认 为