大陆漂移的证据-古地磁

大陆漂移的证据—古地磁古地磁学在地学中有着广泛的应用，如大陆漂移学说的有力证据之一就是古地磁证据。有学者把岩石比作录音机，地磁场比作歌唱家，岩石在形成的时候就记录下了当时的地磁场的相对磁场强度和磁场方向，地磁场就如生物化石一样被保存在岩石当中。通过对古地磁的研究，就可以恢复当时地磁场的相对强度和地磁场的方向，进而为研究大陆漂移提供有力的证据。1912年魏格纳提出大陆漂移学说的根据是大西洋两侧海岸线的相似性，两侧大陆的地层古生物的相似性及古气候的证据，认为大陆在地球外表漂移，古大陆分布与现代分布不同。石炭纪末期，大西洋并不存在，北美与欧亚大陆相连，澳大利亚和南极洲也附着在这一巨大的陆块上。印度当时在南半球，处在非洲和澳大利亚之间，称之为泛大陆，侏罗纪以后，泛大陆开始分裂为几块，然后各自漂开，到达今天的位置。1视极移路线的绘制视极移路线的绘制是研究大陆漂移的重要工具，在稳定地区内，蒋各地质时期的古地磁极画在现代地理坐标上连接起来，称为该地区的视极移路线。前提是假设该地区固定不变，只是地磁极在移动。由某地区近代岩石定出的两个对称的古地刺极Q和Q′，一个〔Q〕在北极附近，代表北磁极，另一个〔Q′〕在南极附近，代表南磁极，由于地磁极不断倒转，磁极的极性是不断的变化的。这些我们都不考虑，只要是在北极附近的就是北磁极，在南极附近的就是南磁极。由第三纪岩石也定出两个对称的磁极T和T′，距离Q较近的就是北磁极T，距离Q′较近的就是南磁极T′。这样，每个地质时期都可以定出两个对称的磁极。从实际资料可知，年代较新的的岩石，北磁极离北极近，但年代很老的岩石〔下古生代以前〕，磁极迁移到赤道附近甚至越过赤道，这时将距离较近的相邻磁极连接起来，形成一条代表北磁极的视极移路线。2用古地磁研究大陆漂移的方法视极移路线代表大陆与磁极的相对运动，究竟是大陆在漂移还是磁极在移动呢？如果地理极和地磁极是固定的，因此视极移路线就是大陆漂移的证据，但是我们无法确定地磁极是不是固定的，但是根据多个地区的综合视极移路线就可以判断大陆是不是漂移了。如果大陆从来没有漂移过，那么同一时代，从各个大陆求出的视极移路线应当大致是重合的，反之，大陆之间磁极的明显不重合，说明大陆发生过平移或者旋转，如图1所示。图1大陆漂移使同一时代的磁极不重合推测两大陆大概的相对位置或者相对运动的方法就是假定在某一漫长的地质时期〔时间t1—t6〕内，两地区无相对运动，但磁极在移动，其相对位置和磁极位置如图2a所示。此后，两地区发生相对运动，并且磁极继续移动，结果形成如图2b所示的两条视极移路线。这时只需要把两地区的对应磁极1，2，3重合，就得到t1—t3时间的相互位置的唯一解，而且根据t4—t6时间的对应极的不重合，推知在时间t3后发生了相对运动。图2在一段时间内，两大陆无相对运动，而磁极在迁移，这时可获得这段时间内的大陆相互位置的唯一解3大陆漂移的古地磁证据1〕南美和非洲如果南美向东朝着非洲移动，不仅圣罗克角附近巴西海岸的大直角突出和喀麦隆附近非洲海岸的凹进完全重合，而且，自此向南，巴西海岸的每一个突出局部都和非洲海岸的同样形状的海湾局部相应。不仅大陆形态如此吻合，许多地质现象在两岸的对应局部也也都可以找到。如非洲南端，从东到西，分布者二叠纪的褶皱山—开普山脉，它的西延局部可以在南美的布宜诺斯艾利斯南端找到，那里的褶皱山脉的构造及岩石成分与开普山脉极其相似。非洲陆地的巨大的片麻岩高原也和巴西的很相似。但是这些地质上的相似性，在白垩纪以后就消失了。古生物研究说明，白垩纪以前，南美和非洲的的古生物有亲缘关系，但白垩纪以后这种关系就消失了。这些不同领域的现象如此一致，使魏格纳不得不认为南美和非洲曾经是联系在一起的，白垩纪以后分裂漂开了。魏格纳的推测得到古地磁的证实。根据23处古地磁成果得到的非洲视极移路线〔南磁极〕示于图3a，下古生代的磁极在西北非，然后纵贯非洲，下石炭纪时到达南非。这段时间非洲存在者极低气候的证据。根据24处古地磁成果得到的南美视极移路线也绘制于图3a上。与非洲相似，下古生代至中生代的极移距离大，磁极沿着东岸从北向南移动。这段时间，南美也存在者冰川的证据。南美、非洲两条视极移路线明显不重合，这清楚说明两大陆曾经发生过相对运动。但是两条视极移路线的趋势却很相似，都从赤道附近逐渐移向南极，而且南美的视极移路线始终在非洲的视极移路线的西侧，正像南美大陆在非洲大陆的西侧一样。将非洲固定不动，按照大陆架形态，使南美向东移动，与非洲拟合〔图3b〕，他的地磁极也随之移动，结果中生代以前的两个大陆的视极移路线很吻合，但是中生代以后的视极移路线分道扬镳了。所以古地磁确实证明，南美和非洲在古生代时是合在一起的，侏罗纪后开始分裂，白垩纪后有明显的分裂，而且可以判断南美的运动方向是向西平移或者顺时针旋转。图3南美、非洲大陆的视极移路线2〕北美、欧洲和西伯利亚比照欧洲和北美的视极移路线，两者有明显的差异，说明两大陆有过相对运动。但是他们的寒武纪磁极都在赤道附近，以后渐渐移向北极，而且北美的北美的磁极在欧洲的磁极的西侧，正像北美大陆在欧洲的西侧一样。三叠纪之后，视极移路线分开。说明三叠纪之前，欧洲和北美是合在一起的，组成欧美古陆，当时大西洋并不存在，但在非洲和北美东南之间可能存在着一个不大的“原始〞的大西洋。侏罗纪之后，欧洲和北美分裂，形成了北大西洋。图4北美、欧洲的视极移路线图5欧洲和西伯利亚视极移路线比照为了比照，图5中还画有欧洲的视极移路线。两地区的寒武纪奥陶纪的古地磁极相距很远。志留纪开始，两条路线开始接近，到了三叠纪才合到一起。看来在下古生代时候，西伯利亚曾经有过迅速的运动：向西南方向的平移或者顺时针的旋转。古生代中期，西伯利亚和欧洲靠拢，三叠纪时碰到一起。乌拉尔是两板块的碰撞带。有人认为，古生代时存在着由北美西欧俄罗斯陆台和西伯利亚组成的超级古陆—劳亚大陆。从古地磁证据来看，这种意见不一定正确。超古陆只包括北美和欧洲，称为欧美古陆。3〕红海的成因印度洋中脊经过亚丁湾进入红海，根据海底扩张假说，海洋是从洋脊向两侧扩张形成的，所以红海两侧的大陆板块正在裂开。红海中部有强度很大的条带状磁异常，其走向与海岸线平行，它是红海下面正向磁化和反向磁化的磁性岩体的反响。许多地球物理资料支持这种设想，并说明红海不是被海水淹没的大陆的一局部，而是开展中的海洋。红海的中样脊的南端与东非裂谷相连，东非裂谷有一连串的深水湖波。按照大陆漂移观点，东非裂谷是海洋开展的第一阶段，红海代表第二阶段，大西洋和印度洋代表第三阶段。对亚丁的第四纪火山岩的古地磁测定，其剩磁方向为〔353，+24，a95=3o〕。亚丁地理纬度为12o，按轴向地心极假说，亚丁磁倾角为24o，偏角为0o。前者与实测值相符合，但偏角有明显的差异〔图6a〕。由此推测阿拉伯半岛在新生代晚期有过逆时针的旋转。红海南端两岸相距约300公里，北端经亚喀巴湾与约旦河相连，河谷至叙利亚尖灭。如果以叙利亚某地为支点，将阿拉伯半岛顺时针旋转7o，使得古地磁方向和子午线方向重合，然后整个半岛向南平移150公里〔图6b〕，那么红海两岸的海岸线十分吻合。这时亚丁插入非洲，因此推测阿拉伯半岛在亚丁火山岩形成之前〔约20兆年〕与非洲分开。在此以前，非洲和阿拉伯半岛可能是连在一起的。图6红海的闭合4〕印度板块的北向运动由16处古地磁成果求得的视极移路线示于图7。石炭二叠纪的南磁极在太平洋西部〔26oN，132oE〕，寒武纪南磁极在非洲的东南〔28oS，32oE〕,中间没有古地磁成果。这两磁极相距110o，而石炭二叠纪磁极与寒武纪的对称极〔28oN，212oE〕的角距只有70o。根据视极移路线的绘制方法，似乎应该将〔28oN，212oE〕定为寒武纪的南磁极。但根据与南美，非洲大陆的比照，寒武纪南磁极的位置应该在〔28oS，32oE〕。白垩纪和第三纪，印度有迅速的视极移。根据轴向地心偶极假说，地磁极与地理极的大致吻合。由图7所画的磁极位置，可以得出印度各地质时期的古纬度分布，如图8所示。石炭二叠纪的时候，印度位于南纬40o附近，这一时期的古纬度根本没有变化。到下白垩纪位于南纬35o附近，上白垩纪至第三纪的古新世位于南纬25o，今日印度位于北纬25o附近。在新生代的70兆年