大陸漂移的證據(jù)-古地磁

大陸漂移的證據(jù)—古地磁古地磁學(xué)在地學(xué)中有著廣泛的應(yīng)用，如大陸漂移學(xué)說的有力證據(jù)之一就是古地磁證據(jù)。有學(xué)者把巖石比作錄音機，地磁場比作歌唱家，巖石在形成的時候就記錄下了當(dāng)時的地磁場的相對磁場強度和磁場方向，地磁場就如生物化石一樣被保存在巖石當(dāng)中。通過對古地磁的研究，就可以恢復(fù)當(dāng)時地磁場的相對強度和地磁場的方向，進(jìn)而為研究大陸漂移提供有力的證據(jù)。1912年魏格納提出大陸漂移學(xué)說的根據(jù)是大西洋兩側(cè)海岸線的相似性，兩側(cè)大陸的地層古生物的相似性及古氣候的證據(jù)，認(rèn)為大陸在地球外表漂移，古大陸分布與現(xiàn)代分布不同。石炭紀(jì)末期，大西洋并不存在，北美與歐亞大陸相連，澳大利亞和南極洲也附著在這一巨大的陸塊上。印度當(dāng)時在南半球，處在非洲和澳大利亞之間，稱之為泛大陸，侏羅紀(jì)以后，泛大陸開始分裂為幾塊，然后各自漂開，到達(dá)今天的位置。1視極移路線的繪制視極移路線的繪制是研究大陸漂移的重要工具，在穩(wěn)定地區(qū)內(nèi)，蔣各地質(zhì)時期的古地磁極畫在現(xiàn)代地理坐標(biāo)上連接起來，稱為該地區(qū)的視極移路線。前提是假設(shè)該地區(qū)固定不變，只是地磁極在移動。由某地區(qū)近代巖石定出的兩個對稱的古地刺極Q和Q′，一個〔Q〕在北極附近，代表北磁極，另一個〔Q′〕在南極附近，代表南磁極，由于地磁極不斷倒轉(zhuǎn)，磁極的極性是不斷的變化的。這些我們都不考慮，只要是在北極附近的就是北磁極，在南極附近的就是南磁極。由第三紀(jì)巖石也定出兩個對稱的磁極T和T′，距離Q較近的就是北磁極T，距離Q′較近的就是南磁極T′。這樣，每個地質(zhì)時期都可以定出兩個對稱的磁極。從實際資料可知，年代較新的的巖石，北磁極離北極近，但年代很老的巖石〔下古生代以前〕，磁極遷移到赤道附近甚至越過赤道，這時將距離較近的相鄰磁極連接起來，形成一條代表北磁極的視極移路線。2用古地磁研究大陸漂移的方法視極移路線代表大陸與磁極的相對運動，究竟是大陸在漂移還是磁極在移動呢？如果地理極和地磁極是固定的，因此視極移路線就是大陸漂移的證據(jù)，但是我們無法確定地磁極是不是固定的，但是根據(jù)多個地區(qū)的綜合視極移路線就可以判斷大陸是不是漂移了。如果大陸從來沒有漂移過，那么同一時代，從各個大陸求出的視極移路線應(yīng)當(dāng)大致是重合的，反之，大陸之間磁極的明顯不重合，說明大陸發(fā)生過平移或者旋轉(zhuǎn)，如圖1所示。圖1大陸漂移使同一時代的磁極不重合推測兩大陸大概的相對位置或者相對運動的方法就是假定在某一漫長的地質(zhì)時期〔時間t1—t6〕內(nèi)，兩地區(qū)無相對運動，但磁極在移動，其相對位置和磁極位置如圖2a所示。此后，兩地區(qū)發(fā)生相對運動，并且磁極繼續(xù)移動，結(jié)果形成如圖2b所示的兩條視極移路線。這時只需要把兩地區(qū)的對應(yīng)磁極1，2，3重合，就得到t1—t3時間的相互位置的唯一解，而且根據(jù)t4—t6時間的對應(yīng)極的不重合，推知在時間t3后發(fā)生了相對運動。圖2在一段時間內(nèi)，兩大陸無相對運動，而磁極在遷移，這時可獲得這段時間內(nèi)的大陸相互位置的唯一解3大陸漂移的古地磁證據(jù)1〕南美和非洲如果南美向東朝著非洲移動，不僅圣羅克角附近巴西海岸的大直角突出和喀麥隆附近非洲海岸的凹進(jìn)完全重合，而且，自此向南，巴西海岸的每一個突出局部都和非洲海岸的同樣形狀的海灣局部相應(yīng)。不僅大陸形態(tài)如此吻合，許多地質(zhì)現(xiàn)象在兩岸的對應(yīng)局部也也都可以找到。如非洲南端，從東到西，分布者二疊紀(jì)的褶皺山—開普山脈，它的西延局部可以在南美的布宜諾斯艾利斯南端找到，那里的褶皺山脈的構(gòu)造及巖石成分與開普山脈極其相似。非洲陸地的巨大的片麻巖高原也和巴西的很相似。但是這些地質(zhì)上的相似性，在白堊紀(jì)以后就消失了。古生物研究說明，白堊紀(jì)以前，南美和非洲的的古生物有親緣關(guān)系，但白堊紀(jì)以后這種關(guān)系就消失了。這些不同領(lǐng)域的現(xiàn)象如此一致，使魏格納不得不認(rèn)為南美和非洲曾經(jīng)是聯(lián)系在一起的，白堊紀(jì)以后分裂漂開了。魏格納的推測得到古地磁的證實。根據(jù)23處古地磁成果得到的非洲視極移路線〔南磁極〕示于圖3a，下古生代的磁極在西北非，然后縱貫非洲，下石炭紀(jì)時到達(dá)南非。這段時間非洲存在者極低氣候的證據(jù)。根據(jù)24處古地磁成果得到的南美視極移路線也繪制于圖3a上。與非洲相似，下古生代至中生代的極移距離大，磁極沿著東岸從北向南移動。這段時間，南美也存在者冰川的證據(jù)。南美、非洲兩條視極移路線明顯不重合，這清楚說明兩大陸曾經(jīng)發(fā)生過相對運動。但是兩條視極移路線的趨勢卻很相似，都從赤道附近逐漸移向南極，而且南美的視極移路線始終在非洲的視極移路線的西側(cè)，正像南美大陸在非洲大陸的西側(cè)一樣。將非洲固定不動，按照大陸架形態(tài)，使南美向東移動，與非洲擬合〔圖3b〕，他的地磁極也隨之移動，結(jié)果中生代以前的兩個大陸的視極移路線很吻合，但是中生代以后的視極移路線分道揚鑣了。所以古地磁確實證明，南美和非洲在古生代時是合在一起的，侏羅紀(jì)后開始分裂，白堊紀(jì)后有明顯的分裂，而且可以判斷南美的運動方向是向西平移或者順時針旋轉(zhuǎn)。圖3南美、非洲大陸的視極移路線2〕北美、歐洲和西伯利亞比照歐洲和北美的視極移路線，兩者有明顯的差異，說明兩大陸有過相對運動。但是他們的寒武紀(jì)磁極都在赤道附近，以后漸漸移向北極，而且北美的北美的磁極在歐洲的磁極的西側(cè)，正像北美大陸在歐洲的西側(cè)一樣。三疊紀(jì)之后，視極移路線分開。說明三疊紀(jì)之前，歐洲和北美是合在一起的，組成歐美古陸，當(dāng)時大西洋并不存在，但在非洲和北美東南之間可能存在著一個不大的“原始〞的大西洋。侏羅紀(jì)之后，歐洲和北美分裂，形成了北大西洋。圖4北美、歐洲的視極移路線圖5歐洲和西伯利亞視極移路線比照為了比照，圖5中還畫有歐洲的視極移路線。兩地區(qū)的寒武紀(jì)奧陶紀(jì)的古地磁極相距很遠(yuǎn)。志留紀(jì)開始，兩條路線開始接近，到了三疊紀(jì)才合到一起。看來在下古生代時候，西伯利亞曾經(jīng)有過迅速的運動：向西南方向的平移或者順時針的旋轉(zhuǎn)。古生代中期，西伯利亞和歐洲靠攏，三疊紀(jì)時碰到一起。烏拉爾是兩板塊的碰撞帶。有人認(rèn)為，古生代時存在著由北美西歐俄羅斯陸臺和西伯利亞組成的超級古陸—勞亞大陸。從古地磁證據(jù)來看，這種意見不一定正確。超古陸只包括北美和歐洲，稱為歐美古陸。3〕紅海的成因印度洋中脊經(jīng)過亞丁灣進(jìn)入紅海，根據(jù)海底擴(kuò)張假說，海洋是從洋脊向兩側(cè)擴(kuò)張形成的，所以紅海兩側(cè)的大陸板塊正在裂開。紅海中部有強度很大的條帶狀磁異常，其走向與海岸線平行，它是紅海下面正向磁化和反向磁化的磁性巖體的反響。許多地球物理資料支持這種設(shè)想，并說明紅海不是被海水淹沒的大陸的一局部，而是開展中的海洋。紅海的中樣脊的南端與東非裂谷相連，東非裂谷有一連串的深水湖波。按照大陸漂移觀點，東非裂谷是海洋開展的第一階段，紅海代表第二階段，大西洋和印度洋代表第三階段。對亞丁的第四紀(jì)火山巖的古地磁測定，其剩磁方向為〔353，+24，a95=3o〕。亞丁地理緯度為12o，按軸向地心極假說，亞丁磁傾角為24o，偏角為0o。前者與實測值相符合，但偏角有明顯的差異〔圖6a〕。由此推測阿拉伯半島在新生代晚期有過逆時針的旋轉(zhuǎn)。紅海南端兩岸相距約300公里，北端經(jīng)亞喀巴灣與約旦河相連，河谷至敘利亞尖滅。如果以敘利亞某地為支點，將阿拉伯半島順時針旋轉(zhuǎn)7o，使得古地磁方向和子午線方向重合，然后整個半島向南平移150公里〔圖6b〕，那么紅海兩岸的海岸線十分吻合。這時亞丁插入非洲，因此推測阿拉伯半島在亞丁火山巖形成之前〔約20兆年〕與非洲分開。在此以前，非洲和阿拉伯半島可能是連在一起的。圖6紅海的閉合4〕印度板塊的北向運動由16處古地磁成果求得的視極移路線示于圖7。石炭二疊紀(jì)的南磁極在太平洋西部〔26oN，132oE〕，寒武紀(jì)南磁極在非洲的東南〔28oS，32oE〕,中間沒有古地磁成果。這兩磁極相距110o，而石炭二疊紀(jì)磁極與寒武紀(jì)的對稱極〔28oN，212oE〕的角距只有70o。根據(jù)視極移路線的繪制方法，似乎應(yīng)該將〔28oN，212oE〕定為寒武紀(jì)的南磁極。但根據(jù)與南美，非洲大陸的比照，寒武紀(jì)南磁極的位置應(yīng)該在〔28oS，32oE〕。白堊紀(jì)和第三紀(jì)，印度有迅速的視極移。根據(jù)軸向地心偶極假說，地磁極與地理極的大致吻合。由圖7所畫的磁極位置，可以得出印度各地質(zhì)時期的古緯度分布，如圖8所示。石炭二疊紀(jì)的時候，印度位于南緯40o附近，這一時期的古緯度根本沒有變化。到下白堊紀(jì)位于南緯35o附近，上白堊紀(jì)至第三紀(jì)的古新世位于南緯25o，今日印度位于北緯25o附近。在新生代的70兆年