高中地球科學/大陸漂移
板塊構造理論中一個重要的部分是大陸漂移理論。該理論在 20 世紀初發展起來，主要由一位科學家阿爾弗雷德·魏格納提出。他的假設認為，大陸在地球表面移動，並且曾經作為一個超級大陸（圖 6.5）連線在一起。魏格納的觀點最終幫助形成了板塊構造理論，但在魏格納在世時，科學家們不相信大陸會移動。
- 能夠解釋大陸漂移假說。
- 描述魏格納用來支援他的大陸漂移觀點的證據。
- 描述北磁極是如何移動的，以及這如何成為大陸漂移的證據。
- 理解視極移。
找一張大陸地圖，把每塊大陸都剪下來。最好用一張顯示大陸架邊緣的地圖。在這種情況下，你的大陸拼圖碎片包括該大陸的所有大陸地殼，並反映了大陸的真實大小和形狀。你能把這些碎片拼在一起嗎？最容易連線的是美洲東部和非洲西部和歐洲，但其他部分也能拼在一起！
阿爾弗雷德·魏格納，一位 20 世紀早期的德國氣象學家，認為大陸可以拼在一起。他提出大陸不是靜止的，而是在地球歷史上一直在移動。他認為，在某個時候，所有的大陸都曾經聯合成一個超級大陸。他將這個超級大陸命名為泛大陸，在古希臘語中意為“整個地球”。魏格納進一步認為，泛大陸很久以前就破裂了，然後大陸移動到了它們現在的位置。他將他的假設稱為大陸漂移。
除了大陸的吻合，魏格納及其支持者還收集了大量支援大陸漂移假說的證據。魏格納發現，這些證據最好地解釋了，如果大陸曾經連線在一起。
魏格納發現，在大西洋兩側可以找到相同的岩石。這些岩石型別相同，年齡相同。魏格納明白，這些岩石是並排形成的，土地後來分開了。魏格納還對接了擁有相同岩石型別、結構和年齡的山脈，但它們現在位於大西洋兩側。例如，美國東部和加拿大的阿巴拉契亞山脈與格陵蘭島東部、愛爾蘭、大不列顛和挪威的山脈相同。魏格納得出結論，它們形成於一個單一的山脈，隨著大陸漂移而分離。
魏格納還從古代化石中找到了證據。他發現，在同一時代、同一大陸上，現在相距甚遠的陸地上的岩石中，發現了同一物種的滅絕植物和動物的化石。魏格納認為，大陸不可能處於它們現在的位置，因為這些生物不可能跨越海洋旅行。例如，種子蕨類植物Glossopteris的化石遍佈所有南大陸。但這些植物的種子太重了，無法被風吹過海洋。Mesosaurus化石在南美和南非被發現，但這種爬行動物只能在淡水中游泳。Cynognathus和Lystrosaurus是陸地爬行動物。這兩隻動物都不會游泳，更不用說遊過廣闊的海洋了！它們的化石在南美洲、非洲、印度和南極洲都被發現。魏格納提出，這些生物曾經並排生活，但在它們死亡和變成化石後，陸地分開了。
魏格納還研究了古代冰川的證據。大型冰川最常見於寒冷的氣候中，通常在高緯度地區。利用古代冰川在許多不同大陸留下的冰川槽和岩石沉積物的分佈，魏格納追溯了冰川的起源。他發現，如果大陸處於它們現在的位置，冰川將在赤道附近的海洋中央形成。魏格納知道這是不可能的！然而，如果大陸移動了，冰川將集中在更靠近南極的南部陸地上。
魏格納還從溫暖的氣候帶中找到了支援他假說的證據。珊瑚礁和導致煤炭形成的沼澤現在僅在熱帶和亞熱帶環境中發現。但魏格納發現，在今天過於寒冷的大陸部分，發現了古代煤層和珊瑚礁。自煤炭和珊瑚形成以來，珊瑚礁化石和煤炭漂移到了新的位置。
儘管魏格納的證據是正確的，但當時大多數地質學家都拒絕了他的大陸漂移假說。這些科學家認為，沒有辦法解釋堅固的大陸是如何穿過堅固的大洋地殼的。當時，科學家們不理解固體物質是如何移動的。魏格納的觀點幾乎被遺忘了，直到技術進步帶來了令人費解的新資訊，併為科學家們提供了發展魏格納漂移大陸機制的工具。
這些令人費解的新證據來自研究地球磁場以及它的變化方式。如果你曾經徒步旅行或露營，你可能用過指南針來幫助你找到方向。指南針利用地球磁場來定位磁北極。地球的磁場就像一塊條形磁鐵，條形的兩端伸出在每個極點（圖 6.7）。目前，磁場的南北磁極非常接近地球的南北地理極。
一些含鐵礦物，如火成岩中的微小磁鐵礦晶體，在從岩漿中結晶時指向北磁極。這些小磁鐵記錄了地球磁場的強度和方向。方向被稱為磁場的磁極性。在 20 世紀 50 年代，科學家們開始使用磁力計來觀察許多地方岩石的磁性特性。
地質學家注意到，新鮮火山岩中的磁鐵礦晶體指向現在的北磁極。無論岩石位於哪裡，無論它們是在不同的大陸上，還是在同一個大陸上的不同位置，情況都是如此。但對於更古老的火山岩來說，情況並非如此。位於同一個大陸上、年齡相同的岩石指向同一個點，但這個點不是現在的北磁極。隨著時間的推移，位於同一大陸上、年齡相同的岩石指向同一個點。但這些岩石沒有指向不同年齡的岩石或現在的磁極指向的同一個點。換句話說，儘管磁鐵礦晶體指向北磁極，但磁極的位置似乎在漂移。例如，北美 4 億年前的熔岩流表明北磁極位於西太平洋，但 2.5 億年前的熔岩流表明磁極位於亞洲，而 1 億年前的熔岩流則表明磁極位於亞洲北部。科學家們驚訝地發現，北磁極隨著時間的推移而改變了位置！
這種令人費解的現象有三種可能的解釋：（1）大陸固定不動，北磁極移動（2）北磁極固定不動，大陸移動（3）大陸和北磁極都移動。
當科學家們觀察不同大陸上同一時代岩石的磁鐵礦晶體指向的位置時，情況變得更加奇怪。他們發現這些岩石指向不同的北磁極！例如，4 億年前，歐洲的北磁極不同於同一時期的北美北磁極。在 2.5 億年前，這兩個大陸的北磁極也不同。科學家們再次研究了這三種可能的解釋。如果正確的解釋是大陸固定不動，而北磁極移動，那麼必須有兩個獨立的北磁極。由於現在只有一個北磁極，他們認為最好的解釋必須只涉及一個北磁極。這意味著第二種解釋必須是正確的，即北磁極固定不動，但大陸移動了。
為了驗證這一點，地質學家按照魏格納的做法將大陸拼在一起。他們發現確實只有一個北磁極，但大陸漂移了。他們將似乎移動但實際上沒有移動的磁極現象重新命名為視極移。這種支援大陸漂移的證據讓地質學家重新對理解大陸是如何在地球表面移動的產生了興趣。而且我們知道磁極也會漂移，所以正確的解釋是大陸和磁極都在移動。
- 在20世紀初期，科學家們開始收集證據，證明大陸可以在地球表面移動。
- 大陸漂移的證據包括大陸的拼合，古代化石、岩石和山脈的分佈，以及古代氣候帶的位置。
- 儘管證據非常充分，但科學家們無法想出一種機制來驅動堅固的大陸在地球表面移動，大多數人拒絕了這一想法。
- 大陸漂移將在二戰後再次出現，因為一種機制被發現了。
- 為什麼包含大陸邊緣的大陸紙片可以拼湊成一個整體？
- 古代化石發現的位置如何被用作大陸漂移的證據？
- 為了證明大西洋兩側的山脈是在同一山脈的兩部分形成的，並且曾經連線在一起，你會尋找什麼？
- 當所有的岩石都在同一個大陸上時，關於明顯的極地漂移的三種可能的解釋是什麼？如果岩石分佈在不止一個大陸上，哪種解釋最有可能為真，為什麼？
- 面對如此多的支援大陸漂移的證據，科學家們是如何拒絕這一想法的？
- 看一下世界地圖，除了西非和南美洲東部海岸，還有哪些地區看起來可以緊密地拼合在一起？
- 明顯極地漂移
- 地球上顯示磁極隨著時間的推移似乎移動的路徑。
- 大陸漂移
- 20世紀初期提出的假說，認為大陸在地球表面移動。
- 磁鐵礦
- 一種磁性礦物，形成時會呈現出地球磁場在那個時期的極性。
- 磁場
- 磁體周圍受磁力影響的區域。地球磁場就像一個磁體。
- 磁極性
- 地球磁場的方向，北為正常，南為反轉。
- 磁力計
- 用於測量磁力的儀器，尤其是地球磁力。
- 為什麼大陸漂移被稱為假說（或想法）而不是理論？
- 為什麼魏格納的大陸漂移理論被科學界拒絕，而今天卻被接受了？