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供了直接观察的科学根据。
更为重要的是,这一发现为大陆漂移说提供了“动力源”的解释,魏格
纳所期待的“漂移理论中的力源”终于被发现了。
1965年,英国学者威尔逊勾勒出了板块构造的最初轮廓,最先提出了“板
块构造学说”。
威尔逊指出,在中脊与中脊、中脊与岛弧 (海底),以及岛弧与岛弧之
间都可以由转换断层连接起来,中脊、转换断层、岛弧——海沟系这三种构
造活动带就好像没有端点,它们连绵不断地从一种活动带转换成另一种活动
带,直到最后封住自己的端部。
这样,整个地球表层就被这种首尾相连的活动带分割成若干巨大的板
块。
1968年6月,法国地球物理学家勒皮雄把板块旋转运动的研究又向前推
进了一步。
勒皮雄把全球板块概括为六大板块:欧亚板块、非洲板块、美洲板块、
印度洋板块、南极洲板块和太平洋板块。
在这些板块下面有一层很厚的炽热流体,海洋中脊的裂谷就是这个被称
为“软流层”的炽热流体不断对流上升的部位,也是板块的分界之一。
浮在软流层上面的板块,无论是大陆还是洋底,就像大海中随流漂移的
船只一样,向各个方向移动,形成了多板块之间的互相碰撞或俯冲,引起了
沧海桑田的海陆变迁。
当两个板块相对撞击时,如果是海洋板块碰到大陆板块,就会插入大陆
板块下面;如果相撞的两个都是大陆板块,那就会互相顶撞,发生强烈的挤
压,使地层发生褶皱,崛起成为山脉,而这两个板块则通过火山岩浆活动和
挤压作用,逐渐合并成一块。
随着地球的演化,有的板块合并在一起,有的板块则分裂开来,分裂以
后又向相反方向漂移开去。
这就是大陆漂移学说的理论。
由于板块构造说已发展到全球规模,把大陆和海洋统一在同一系统之下
一起探索,所以,它又被称为“新全球构造”理论。
大陆漂移、海底扩张、板块构造,这三个学说的诞生,标志着从魏格纳
开始的地球科学的革命终于进入了一个新的历史时期。
两大研究
李四光最早进行研究的是含煤地层中古代生物演变历史。由于他当时经
常带领学生到河北省南部的六河沟煤矿实习,他深知要想搞清矿产生成规
律,一定要弄清地层划分的状况。
由于主要造煤时代是石炭纪,因此,对石炭二迭纪地层中所含的微体古
生物科化石标本的研究,就成为这项研究的基本工作。特别是对栖居浅海
海底的单细胞动物的研究更为重要。
是一种浅海的单细胞动物,形如纺锤,在国外被称为“纺锤虫”,栖
居海底。最初出现于石炭纪早期,广泛分布于世界各地,种属繁衍甚多,
到二迭纪末期灭绝。
我国石炭二迭纪地层分布很广,是世界上主要产的地区之一。因此,
对比研究各种化石的形态、特征,确定它们种属演化的关系,是详细划分
石炭二迭纪含煤地层不可缺少的一个重要依据。
但是,这种微体古生物的鉴定工作艰巨而细致,先要把标本切成薄片,
再磨到十分之几毫米厚,然后用显微镜观察。
李四光通过对大量科化石的鉴定,创立了科鉴定的十条标准。他自
己用这个标准定出了20多个新属,并于1927年出版了专著《中国北部之
科》。
由于这项研究所取得的成果,李四光荣获母校伯明翰大学的博士学位。
李四光在研究科的同时,还开始了另外一项非常有意义的工作,那就
是对第四纪冰川的研究。
地球发展史上曾经有过几次大冰期,那时候,地球上的许多地方被冰雪
覆盖着,当天气变暖时,冰雪便融化,这样就形成了冰川。最近的一次冰川
是发生在二三百万年前的第四纪,所以称之为第四纪冰川。
1921年夏春之交,李四光带领学生到河北省邢台沙河县进行野外实习,
发现了一些奇怪的石头,它们不像是水冲下来的,石头上又有明显的擦痕,
很像冰川条痕石,因此,李四光推测,中国可能存在第四纪冰川。
同年6月和7月,李四光头顶烈日又到山西大同盆地进行煤田地质调查,
又一次发现冰川作用的遗迹。
于是,李四光以这两次观察到的现象为内容,发表了《华北晚近冰川作
用的遗迹》的报道,打破了中国近代冰川研究方面的沉寂局面,对外国人认
为中国不存在第四纪冰川的观点提出了挑战。
某些外国地学家对此采取了轻蔑和冷漠的态度,大自然的复杂的多样性
也确实为寻找更多的证据设置了许多难以克服的困难。然而,李四光没有被
困难吓倒。
人们认为中国没有第四纪冰川现象的一个重要原因,是因为这个地区从
第三纪直到今天,一直被认为是属于干旱性气候,因此没有冰雪覆盖的可能,
也谈不上冰川。
可是,李四光自从找到了冰川条痕石以后,他开始考虑,在漫长的干旱
气候中,是否会有间歇性变化呢?为了验证这一点,也为了让更多人能接受
这一事实,他决定寻找更多的冰川遗迹。
十年以后,他四赴庐山实地考察,冰川的擦痕又一次次地展现在眼前。
1936年8月,第四次赴庐山时,他索性把家搬到庐山。
庐山的不同寻常的地貌,特别是牯岭西谷一块巨石矗立在另一巨石上的
奇特景象,给了他非常大的启示。
其后,他又作了大量详细周密的调查,不光得出庐山有大量冰川遗迹的
结论,而且认为中国第四纪冰川是山谷冰川,并且可以划分为三次冰期。
李四光还亲自到黄山,去进行实地考察。在黄山,他同样获得了冰川作
用遗迹的宝贵资料。
1936年9月,李四光发表了《安徽黄山之第四纪冰川现象》的论文,这
篇文章和几幅冰川现象的照片,引起了中外学者的注意。
德国地质学教授费斯曼到黄山看罢回来赞道:“这是一个天翻地覆的发
现。”李四光数十年的含辛茹苦,第一次得到了世人的承认。
李四光对于中国第四纪冰川的潜心研究,在 1937年完稿的《冰期之庐
山》中得到全面阐述。
尽管直到今天,关于中国是否存在第四纪冰川,仍然有着激烈的争论,
但是,李四光作为一个科学家,开创了中国第四纪冰川的新的学术研究方向。
人们不能不叹服炎黄子孙超人的胆识和坚韧不拔的力量。
地质力学原理
李四光早年在作科研究时,还发现了另外一个重大的问题:在同一个
地质时代里,华北地区以陆相沉积 (历史上没有被海水淹过的陆地)为主,
间有海相沉积(历史上地层被海水淹过的地区)薄层;华南地区则以海相沉
积为主,越往南,海相沉积越厚。
这就说明,在那个时期,海水的进退,南北的差异相当大,南方有海浸
的现象,北方则有海退的现象。
为什么在同样一个地质时代,海浸、海退竟然有这么大的差异呢?李四
光从此开始对这一现象进行了艰苦的探索和研究。
李四光首先就断然否定了当时地质学家所流行的一种说法:地球表面的
海水运动是全球性的,要升都升,要降都降。
因为按照这种观点,就无法解释在同一个地质时代里,北方海退、南方
海浸的现象。他再翻阅国外的有关资料,发现国外也有类似的现象,以北半
球来说,南方海浸,北方海退,海水由两极涌向赤道;而经过若干的时候,
又出现相反现象。
于是,李四光提出了自己的观点,海水不但有垂直运动,而且有水平运
动。水平运动则是由于地球的自转速度,在漫长的地质时代中,反复发生时
快时慢的变化的结果。
1926年,李四光发表了《地球表面形象变迁之主因》的论文,系统地阐
述了地球自转速度的变化是引起地球表面形象变迁的主要原因,提出了推动
地壳运动的主要力量是在重力控制下地球自转的离心力。
李四光认为,这种离心力不光影响海水的运动,而且影响地壳运动,造
成地壳的褶皱、沉降和断裂……
这种把应用力学引入到地质学中,用力学观点解释和研究地壳构造和地
壳运动的规律的科学,就是李四光创立的地质力学。
李四光的地质力学理论,为研究地壳运动问题开辟了新的途径,它使地
质科学的发展进入了一个新的阶段。
特别值得一提的是,李四光利用他所创立的地质力学原理,在中国寻找
石油的伟大贡献。
20年代,美国的美孚石油公司曾经在我国的陕北地区打过油井,因没有
能打出石油,因此,美国人就断定中国没有石油。
李四光则根据其地质力学理论,认为:新华夏构造体系沉降带有“可能
揭露有重要经济价值的沉积物”,这个沉积物指的就是石油。
正是因为他的这个观点,所以在50年代初,当毛泽东主席和周恩来总理
询问我国天然石油的远景如何时,李四光的态度是乐观的,并且建议在全国
范围内广泛开展石油地质普查工作。
李四光运用地质力学的理论指导了全国石油地质普查的战略选区工作,
对东部油田的发现,作出了重大的贡献。
首先,李四光敢于冲破旧有理论的束缚,驱散了笼罩在中国人心头的“中
国贫油”论的迷雾,科学地指出了中国有丰富的油气资源。
其次,李四光预测出松辽、华北等面积辽阔、覆盖层厚、很少岩层露头、
更缺油气显示的地区的含油远景。
最后,在突破松辽盆地之后,李四光又及时指出要到那些和松辽盆地处
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