海洋的成因和地球的起源 [复制链接]

第7版()
专栏：

海洋的成因和地球的起源
中国科学院广州分院南海海洋研究所　梁元博
编者按　自1959年11月2日本报发表“海洋地质学及其主要问题”一文后，有读者要求解释海洋的成因及地球的起源，介绍从康德——拉普拉斯的星云假说到苏联学者施密特院士的太阳系起源学说。下面是该文作者梁元博同志对上述问题的答复。
自古以来，有不少的思想家企图解释这样一些根本性质的谜：那苍茫的大海，是怎样形成的？我们立足的大地，又是从哪里来的？从前的人对这些问题的解答，只能寄托于想像和传说，而现在随着科学的发展，这些问题已经可以逐渐接近解决了。
从达尔文太平洋成因假说到康德—拉普拉斯的星云假说
许多人看到达尔文这个名字，大约总要想起那位给生物学奠定了唯物主义基础的伟大科学家，可是我们在这里谈的不是他，而是他的儿子。
老达尔文的儿子，小乔治·达尔文也是一位科学家，他很早就考虑过太平洋成因的问题。他观察了海中的潮汐作用和星体之间的摄动后，提出了一个很有趣的假说。小达尔文认为，在地球形成之初，地球的物质还处在炽热的熔融状态，那时地球的自转速度也比现在快得多，地球自转一周只需三至四小时；由于旋转得快，地球变得稍为向赤道方面膨起，两极方面稍呈扁平状，就像现在的木星那样。以后继续旋转下去，地球就变成了一个鸡蛋的样子，以后又变成一个梨子似的，最后，突出的那一部分“梨头”受太阳的引力作用从地球分离了出去，成为环绕地球旋转的卫星——月球，而地球上被剥离了的部分形成一个洼地或缺口，产生了太平洋。
有一个天文学家毕克林根据小达尔文的这种假说，把太平洋叫做“月球脱离时留下的创伤”。以后，这个假说就继续发展起来了。一些地质学家推测，在月球从地球分离以后，地壳剩余下来的部分，就向洼地方面“滑动”，从东西两面来填补太平洋这个缺口，结果在地壳中产生了巨大的张力。终于，在侏罗纪时把这一块地壳扯裂了，形成了各奔东西的两块大陆。东面的这一块比较大，就是欧亚大陆和非洲，西面分出去的一块比较小，形成了南北美洲，而当中的裂缝就是大西洋。
如果大家打开地图看看，可以看到大西洋东西两岸的轮廓有点相似，东边凸出来的地方对着西边凹进去的地方；此外，在美洲大陆那边，山脉都集中在西面，好像是大陆块向太平洋那边移动时西面的边缘遇到阻力而给挤压、皱了起来似的。南美洲的末端在阿根廷和智利的地方向东有若干度数的弯曲，也正像是陆地向西漂移时遇到阻力而出现的情形一样。
这就是在海洋地质学上很有名的所谓魏格纳大陆漂移学说。它是由德国地球物理学家魏格纳和科宾比较完整地提出来的。他们甚至还根据纽约的经度变化，算出美洲向太平洋推进的速度是每年十一米。
可惜，这些相当有趣的假说并不符合近年来积累到的地史学和历史海洋学的事实。现在我们知道，太平洋有许多区域正在不断下沉，另一些区域正在产生造山作用。太平洋是一个原生的地壳区，它上面从来也没有大陆存在过，而且根据近年的计算，月球的质量并不符合太平洋这个缺口失去的质量。如果把月球按到太平洋里去，那末月球要从太平洋里冒出来很多。还有一个角动量的问题也不能解决。所以现在大约不会再有人支持小达尔文的假说了。
大西洋方面的情形也相似。近年对海洋地质构造的研究（如O·K·列昂节夫，1955），证明了大西洋中央部分是一个现代的造山作用区，而大西洋两岸也具有断层成因。这就给“撕裂”学说打上一个问号。
应该指出很重要的一点，即这两个假说都是以地球从前曾经处于熔融状态这一点来出发的。它们的思想基础是康德——拉普拉斯的宇宙成因见解。根据德国哲学家康德（1724—1804）和法国数学家和天文学家拉普拉斯（1749—1827）在十八世纪下半叶提出的一个著名的假说，地球和其他行星是这样生成的：原始时候在宇宙空间存在着一团炽热的星云，它由于本身的重力作用而不断收缩和旋转，最后，星云赤道上的物质运动速度超过了某一临界数值，这时物质的离心力大于星云本体对它的引力，星云赤道上的物质就分离出来，形成类似于土星环那样的一个气体环。这个气体环逐渐收缩和凝聚起来，形成一个行星。这种作用一再发生，结果生成了太阳系的十大行星（有一个后来给扯碎了分裂成小行星），而残余的星云本体则收缩成现在的太阳。这个假说统治了科学界很久。由于它把问题设想得很简单和很完整，所以人们把它称为古典的太阳系起源论。
可惜，这个相当有趣的康德—拉普拉斯星云假说并不符合现代科学研究所证明的事实。例如，根据这个学说，地球是从太阳分离出来的，它从炽热状态逐渐冷却和收缩，地球现在表面虽然冷却和凝固了，中心部分仍应有着几万度以至十几万度的高温，等等。有些西方的地质学家根据这个假说甚至还提出了所谓气体地核的谬论。他们认为，物理学的研究确定了任何物质都有一个临界点，物质的温度在这个临界点以上时，不论用多大的压力都不能使这种物质转变为液态和固态，地球核心部分的温度既然如此之高，那末核心部分的物质必呈气态无疑了。对于这样的“理论”，我们只能置之一笑。
现代的科学发展逐渐打破了对康德—拉普拉斯假说的迷信。例如，现代天体力学提出的太阳系角动量分配问题，是康德—拉普拉斯假说无论如何不能解释的：太阳本体占有太阳系总质量的99．87％以上，而其角动量却只占1—2％，这是一个极大的矛盾，说明太阳和行星不可能由一个整体所产生。其次，在地质学方面查明了愈来愈多的事实，同地球由热胀到冷缩的说法相抵触，这些事实积累起来，就使人怀疑康德—拉普拉斯假说对地球成因解释的正确性。在海洋地质学方面，这些事实我们在上面已经略为谈过一些了。
此后，西方许多人提出了另外的太阳系形成假说，如所谓张伯林—马尔顿微星假说，金斯假说，杰弗里斯假说和罗素假说等等，也没有能摆脱一个致命的缺点，——脱离事实，所以这一切假说实质上都是唯心主义。
这时就出现了危机。反映在海洋地质学上的是，“好端端”的一个小达尔文—魏格纳体系在事实面前碰到了钉子，而海洋地质学家们又没有新的学说来解释这一切现象。在这样一个关头面前，一些资产阶级学者就跑出来了。例如，有一个叫做罗迪安·格林的资产阶级学者说，地球大概不是一个球体吧，它准是一个四面体，它的四个角尖儿露出在水面上，形成了大陆。你们看，南北美洲、非洲等几个大陆不都是呈三角形的吗？这个四面体的面形成了大洋，它恰好有四个：太平洋、大西洋、印度洋、北冰洋。这就是海洋起源方面的所谓“四面体假说”。后来又有另外一些人跑出来说：其他还有许多大的海，如地中海，又是怎样生成的呢？大概地球不是一个四面体，而是一个十二面体吧！这样又出现了一个“十二面体假说”，它的“创造者”是资产阶级学者埃利·特波蒙。
还有许多这一类的所谓理论，我想是不必多说了。这些东西是这样可笑，总不会有人上它的当吧！
施密特院士的太阳系起源学说
1946年，苏联科学院院士O·IO·施密特根据目前积累到的大量事实和精密的数学计算，提出了一个唯物主义的合理的太阳系起源学说。施密特院士的学说吸收了康德—拉普拉斯假说的合理内核（即认为太阳系的演化是不由外力干预的自然发展结果），扬弃了一切带偶然性的和唯心主义的东西。它标志着宇宙演化论发展的新阶段。
施密特院士的学说认为，太阳和太阳系的行星具有不同的成因。学说的中心思想是恒星对星云物质的俘获。根据施密特院士的意见，在几十亿年前，太阳和现在所见的并没有太大的变化（天体物理学的研究证实了这点）。它在自己的运行途中和一团分布在银河系内的弥漫星云物质遭遇上了。当太阳通过这团星云的时候，它的自转带动了周围的气体——尘埃质点，使之随着自身转动起来。太阳在漫长的运行途中带动了愈来愈多的物质。当它从星云里出来的时候，由于万有引力的关系，在它周围就俘获了一大团气体尘埃。这些物质的质点仍然在运动着，它们彼此碰撞，逐渐减低了运动的速度，并且逐渐依照着一个基本的方向——即太阳自转的方向——来运转。以后在引力的作用下，较小的质点粘附到较大的质点上来，形成了一些凝聚核心。这些凝聚核心又吸引住愈来愈多的物质，逐渐增长起来，形成了行星，其中一个就是我们的地球。按照动量矩的平均化法则，这些行星的轨道渐渐接近于圆形，又由于引力平衡的关系，这些行星的轨道大致上依照波特定律来分布。违反这些定律的轨道不能存在，逐渐被淘汰或归并到行星轨道上去。1956年苏联著名科学家费森科夫院士认为，在生成行星的时候，也同时生成了卫星——如月球等等。这样就形成了现存的太阳系。
此外，别的科学家指出，在地球形成之初，地球物质的聚集并不是很紧密的。这时各种物质就按照重量或者按照所谓原子体积产生分异作用，具有最小原子体积的所谓亲铁元素（铁，镍，铂族元素）给“筛”到下面去，组成了地球的镍铁核心——即地质学家所谓的镍铁圈；上面一点是聚集着原子体积比较大的各种亲硫元素，形成了一个硫化物圈。再上面是一个含有硅、镁、铝等元素的地圈；最上面是水圈（包括我们的海洋）和大气圈，这里的原子具有最大的原子体积。
地球起初是“冷”的，即具有普通的暗黑星云的温度，并且体积比较小（这点已由苏联古地理学家充分论证）。以后随着钍、镭、锕等放射性元素在地壳里的裂变分解，地壳开始逐渐变热起来。最后，在较重和密度较大的下层地壳上（即所谓硅镁层，其组成物质以基性的镁铁硅酸盐为主），逐渐分凝出较轻和密度较小的硅铝层物质来。这上面就是我们所居住的花岗岩大陆。但是放射性元素的聚积和花岗岩大陆的分凝作用在地壳中进行得并不均匀，有的地方进行得快，有的地方进行得慢。某些地方目前甚至完全没有触动过，仍然是裸露出较重和密度较大的底层基岩，例如太平洋就是这样的一个区域，它上面还没有分凝出硅铝层来。近年来用各种地球物理学方法如重力探测和地震波观测等方法所作的研究，完全证实了太平洋底的密度比大陆岩层的密度大得多（约为3．2∶2．75），其岩石组成也不相同。
1957年苏联学者K·K·马尔科夫教授根据目前花岗岩大陆仅占地球表面三分之一这一点，认为地球还处在它本身发育的前三分之一阶段，并且指出花岗岩大陆在整个地史时期内是向大洋方面增长的。而太平洋底的逐渐沉降，则是由于洋底物质在地壳均衡作用下“流”向大陆基底，以补偿底层物质分凝出硅铝层后质量亏损的原故。地球发育的总趋势是向体积增大和能量不断得到补给的方向进行；那些认为地球已经衰老，原始热量即将耗尽，地表在不断皱缩和生物因地球本身能量的耗尽而将绝灭的意见，是完全没有根据的。
这样，我们又回到海陆成因的问题上来了。现在我们知道，太平洋具有原生的性质，而其他几个大洋，或者是由于硅铝层花岗岩大陆还没有充分形成，或者是由于洋底沉降而产生的。至于大陆边缘和大陆之间的海，则主要是由海侵形成和具有次级的地质构造成因，它们一般是在第三纪末初具规模，而在第四纪内发育完成的。
自施密特院士提出他的学说以来，在最近的十几年间有一系列的地学部门已经逐渐形成了一个新的理论体系，例如，古地理学在这个学说的基础上已经得到了很大的研究成果。这是苏联科学界和思想界的成就，是辩证唯物主义思想在自然科学方面的胜利。我们一定要更好地向苏联先进的科学基础理论学习，为建立唯物主义的、正确的海洋地质学理论体系，为更好地掌握自然规律和改造自然而斗争。