第5章 与冷缩说 陆桥说和大洋永存说的关系

地质学还没有完全摆脱掉地壳皱缩的想法。突出地倡议地壳冷缩说的有达那（Dana）、海姆（Albert Heim）和苏斯等。在地质教科书中，例如在凯塞尔（E。Kayser）及科贝尔（Kober）的书中，冷缩说仍然作为一个基本概念而被普遍应用。就像一个干瘪的苹果那样，由于内部水分的蒸发使表面产生了皱纹；地球也通过冷却而收缩，在它的表面形成了褶皱山脉。苏斯说得好：“我们今日正处于地球的瓦解时代”。冷缩说的历史作用是不能否定的，它在一个很长的时期内为我们的地质知识提供了一个十分简要的见解。长期以来，由于冷缩说从大量的研究工作中取得了合理的成果，其基本概念的简明性及其在应用上的多样性仍然支持着它的坚固阵地。但无论如何，冷缩说和地球物理学上一切新结论直接矛盾，地质研究的方向也逐步和冷缩说背道而驰，这是毋庸置疑的事实。

用地球皱缩的理由来解释山脉的生成，原已相当困难。自从在阿尔卑斯山脉中发现了复瓦状平推褶皱式倒转褶皱以来，冷缩说的解释显得更不圆满了。贝尔特朗德（Bertrand）、沙尔德特（Schardt）、吕格翁（Lugeon）等辈的著作中关于阿尔卑斯山脉和其他许多山脉的构造的新观念，意味着只有比过去设想的要大得多的皱缩量才能解说得通。按照A。海姆的计算，过去设想阿尔卑斯山脉皱缩了1/2的距离；根据现在所公认的平推褶皱构造，就必须是皱缩到原距离的1/4或1/8了。

若以今日阿尔卑斯山地的宽度约为150千米计，那它必然是从宽达600-1，200千米（纬度5-10°）的一段地壳缩皱拢来的；想论证地球是由于内部冷却而使其直径缩短到如此程度的任何尝试，都是一定要失败的。E。凯塞尔指出：地球表面每缩短1，200千米，虽不过是缩短了地球圈的3%，其半径也约缩短3%，变化似不算大，但若计算相应的温度变化那就非常可观了。根据镍（0.000013）、铁（0.000012）、方解石（0.000015）和石英（0.00001）四种物质的平均膨胀系数（0.0000125）算来，单是解释第三纪褶皱，就需要降温2，400℃之多。推至较古时期，当构造运动普遍发生时，就需要更大的降温数值了。可是，这和理论物理学上的计算结果是格格不入的。因为，按照克尔文（Lord Kelvin）的计算，就目前从地球内部向地表流失的微弱热量来看，过去的地球体是决不可能有如此高的温度的。当然，鲁兹基曾经指出：克尔文的计算没有把压缩时的重力作用估计在内；因为在重力作用影响之下，地球虽然失热，但它的温度还是几乎不变的；这样就仍然产生了收缩现象。但鲁兹基却立刻接着指出：上面所引的膨胀系数可能由于地球所持有的高压而减低数值，则克尔文的计算也许仍是正确的。总之，可以认为，理论物理学在这个问题上还没有得出确切的结论。在这方面，镭的研究倒似乎提供着更为明确的结果。镭在自然蜕变时放出大量的热。根据乔利的测定，这个元素在一切岩石中都多少存在着，分布很广，假若直至地球核心都有镭的存在，则从地球内部不断放射出来的热（这可以从温度随矿井深度增减的测定来计算出）可以补足地球的失热而有余。

按斯特罗特（R。Strutt）的见解，镭仅存在于地球的最外层，这种见解是否正确虽不能肯定，但无论如何，地球因放射失热而显著收缩的说法是显然过时了。我们确切知道，地球的含热量目前正在增加，这一结论是无可避免的。

退一步说，即使这样的收缩曾经发生过，我们就不得不接受A。海姆的假说，即整个大圆圈的收缩仅发生在大圆圈的某一点上，但这种说法是不能成立的。因为，在地壳内部把压力转移180弧度是不可能的。许多学者，如阿姆斐雷（Ampferer）、赖耶尔（E。Reyer）、鲁兹基和安德雷（K。Andrée）⑤等都反对这种说法，并且认为地球的收缩像干瘪的苹果皱皮一样，必须作用于整个地球表面。近来，特别是科斯马特（F。Koszmat）一再着重指出：解释山脉的生成非估计到巨大的切线方向的地壳运动不可，而这一点和简单的冷缩说不相容⑥。由于一再碰到疑难，近来地质学上对于冷缩说的总评价是：“冷缩说早就不被完全接受，但是能够取而代之并足以解释一切事实的其他学说还没有找到。”

但在我看来，冷缩说的不得不完全宣告破产，主要原因是在另一个问题即海洋盆地与大陆块的问题上。A。海姆在这个问题上已经小有研究。他说：“除非对过去大陆的变动作出了确切的考察……除非我们对大多数山脉的平均收缩量有了较全面的测定，我们对于山脉和大陆间的因果关系以及大陆相互间的形状等知识就不能指望获得任何切实的进展。”时至今日，海深的测量日益频繁，宽平的大洋底面以及同样平旷的大陆表面间的高程差（在5千米以上）日益显著，这个问题的解决也就日益迫切。E。凯塞尔于1918年写道：“和体积巨大的大陆块比较起来，一切地面上的隆起只是微小的东西，即如喜马拉雅山那样高大的山脉也不过是在这个大陆块表面上的一个不高的小皱纹。由此看来，认为山脉是大陆的骨架这个旧见解，在今日已不能成立……必须反过来认为大陆是先成的，是决定性的因素，而山脉仅是从属的，是后成的。”可是这些大陆岩块的生成用冷缩说是怎样解释的呢？冷缩说者认为：当地壳普遍下沉时，其中一部分由于受到拱形压力的作用，就像阶梯或地垒一样遗留在地表。但为什么受到影响的地面竟如此广大，这却没有说明。这一种静止的到处作用着的所谓拱形压力已被赫格塞尔（Hergesell）在理论上驳斥过了。它和较新的日益被证实的地壳均衡说（即地壳漂浮在可塑性的底层上的说法）是绝对矛盾的。

冷缩说的另一个概念，即赖尔（C。Lyell）所主张的深海底的隆升与大陆块的沉降是不断反复变化着的这个概念，也和海陆永存说相矛盾。我们对永存说虽然不能完全接受，但它对冷缩说的批评却是十分正确的（详见下文）。按照一般公认的均衡说的观点，整块大陆要沉降达五千米之巨，看来实质上是不可能的。另一方面，现在大陆上的海洋沉积物除极少数的例外，都不是深海的东西，而是浅海的沉积。可见大陆从来没有陷落为深海底，不过是被陆棚上的浅海所淹没过罢了。这样看来，冷缩说已被地面上海陆事实本身所彻底驳斥倒了。

大陆漂移学说则能扫除上述一切困难。根据大陆漂移学说，褶皱山脉形成时所需要的水平收缩是可以允许的。事实上，也只有在漂移的理论上，这种皱缩才可能发生。因为假使地壳收缩了，而地球全体却不按比例地收缩，那么地壳的每一次收缩必使地面某一处产生一次断裂，而地球的最外层岩石圈也就不能被覆整个地球表面了，这是必然的结果。再者，对大陆块与大洋底的差别的存在，除此说外，实在找不到其他解释。因此，大陆漂移学说替代了冷缩说，冷缩说应被完全摈弃。

我们还要进而说明有关陆桥沉没论与大洋永存论的问题。大陆漂移学说对这两个学说的关系与对冷缩说的关系完全不同。陆桥论与大洋永存论在进行论战时各自提出的论据是正确的，而他们在相互驳斥时所用的证据也是正确的。问题在于他们各持偏见，只抓住了有利于自己一方的那些事实部分，而在另一部分事实面前就受到了驳斥。大陆漂移学说则不然，它能解释全部事实。它使争执的双方能满足其一切合理要求，从而为调和这两种相互敌对的学说铺平道路。要做到这一点，我们必须深入问题一步。

陆桥论者所持的论据是：我们今日确知远离海洋的大陆上的动植物群具有密切的亲缘关系，这个事实非假定过去存在过广大的陆地连接不可。近来这方面的资料日益增多，促使这种连接的设想日益具体。虽然有少数人还不能“从林中见木”，但多数专家对于这些重要的陆桥的存在已予以一致承认。在这里，我们提一提本书第五章阐述的20个专家对一些陆桥存废的见解。首先是北美洲与欧洲之间的陆桥，这是肯定存在的（虽然有时中断），它到了冰川时期才最后断脱。非洲与南美洲间也存在过同样的陆桥，是在白垩纪时消失的。第三座陆桥是存在于马达加斯加岛与印度之间的雷牟利亚陆桥，它是在第三纪初崩断的。最后一座陆桥是贡瓦纳（Gondwana）陆桥，它连接非洲、马达加斯加岛与印度，直达澳洲，是在侏罗纪初期分裂的。一向认为在南美洲与澳洲间必有陆桥的连接，但主张在南太平洋中建立一座陆桥的人毕竟是少数。大多数人认为这个连接是以南极洲为桥梁的。因为南极洲位于两洲间的最短距离上；并且，其间的亲缘关系也只限于耐寒的品种。

自然，他们还把今日的许多浅海都认为是过去的陆桥。陆桥论者直到现在也没有把大洋上的陆桥和浅海上的陆桥区别开来。必须着重指出的是，大陆漂移学说仅限于讨论目前深海区上的陆桥问题，并对此提出新的见解。至于对于浅海上的陆桥，诸如北美洲与西伯利亚间的白令海峡等，则原先的陆地升沉的假说还是无可非议的。

陆桥沉没论者有一个极为有力的论据：现在相互远离的大陆，鉴于动植物群化石的相似性及其现有种的亲缘关系，它们间过去存在过宽阔的陆地相连接是无可置疑的。他们假定这些存在过的大陆桥梁后来深深沉没，成为今日的洋底。这是根据收缩说就可以说明的，并不需要进一步的论证。至于有可能另外用水平移位来解释，当然是不会被想到的。正如乌毕希（L。Ubisch）所着重指出：大陆漂移学说和现有的中间大陆沉没论一样能很好地适合这些要求，而且前者解释得更为圆满。现有大陆间相距如此遥远，即使假定昔时生物种类有可能通过中间大陆得到交换，其间动植物的亲缘关系要如此密切，也还是一个谜。

至于与陆桥说相对立的海陆永存说的论据则不在生物学方面，而是在地球物理学方面。他们主要不是反对过去存在过陆地的接连这一点，只是反对有过陆桥的说法。第一个论据在前面已经提到，即在大陆上深海沉积并不普遍存在，所以大陆块看来无疑是“永存”的。有些地层，例如卡育（L。Cayeux）所证明的白垩层，原来认为是深海沉积的，现在已证实为浅水沉积物了。有极少数沉积物，例如非石灰性的阿尔卑斯放射虫泥和一些红色黏土（被当作一种红色深海黏土）还认为是在深海生成的，因为只有在深海中，海水才能作为石灰质的溶剂。对于这些发现的解释当然仍在争论中。一般认为它们多数是沉积在1-2千米深的海中。但这样深度的海洋还是属于大陆坡的范围以内。即使我们根据F。科斯马特和K。安德雷的看法，说阿尔卑斯放射虫泥的沉积深度为4-5千米，这些海洋沉积物所占的面积是如此狭小，以致大陆块永存的基本理论仍然不会动摇。今日的大陆块，除了极少的例外，在地球历史上从来没有成为洋底；它们像现在一样，一直是大陆台地。C。赖尔所谓的反复升降，看来不过是永存的大陆台地曾交替地被浅水淹覆而已。

这样一来，就很难设想在目前海洋上曾经建立过桥形大陆了。如果一处陆地的再隆升没有为他处海洋的再下沉等量地补偿，那么面积大为减小的洋盆将不可能有足够的空间来容纳海洋内的全部海水。原先的大陆桥的再度隆升，就必将使海水面升高到如此高度：使所有的大陆，包括新的和旧的在内，除高山以外都将被淹没。换句话说，主张各大陆间有陆桥相连的陆桥说，并不能达到预期的目的。为了克服这种困难，正如维理士（B。Willis）和彭克（Penck）曾着重指出过的，我们必须假定地球上的海水在陆桥沉没时曾经有过成比例的增加，此外就没有别的办法。但这当然是不大可能的，到目前为止，也没有人认真提出过、拥护过这种说法。较为可能的假定，则是海水量基本上没有增减，所以在整个地质时期中，大陆块大部分是露出水面的。这就使我们不得不得出全部海洋区基本上是永存的结论了。这就是说，如果大陆的位置不变（我们认为这是显然的），则地球表面上的各大洋也就是永存的现象了。

永存论者是以地壳均衡的地球物理事实，即以地壳均衡说为基础的。按均衡说，较轻的地壳表层是漂浮在较重的下层岩浆之上的。就像漂在水里的一块木头一样，上面加了重物，在水里就沉得更深。所以按照阿基米德原理，这最上层岩壳的加厚地区会更多地深沉在密重的岩浆中。比如，在大陆冰川时期即产生过这种现象。大陆在冰块的重压下下沉时形成的海岸线，在冰块消融后会再度上升。祁尔（de Geer）在上升海岸区所绘的等升线表明：斯堪的纳维亚的中部曾经在最后一次冰期中至少下沉了250米，在离冰川中心部分较远处，下沉的幅度相应减小些，而估计在最大冰期中下沉的幅度还要大些。祁尔在北美洲的冰川区也发现了同样的现象。M。P。鲁兹基根据均衡说曾计算出大陆冰川的恰当厚度，在斯堪的纳维亚为930米，在北美洲为1，670米，而北美洲的沉降幅度达500米。由于地壳下部的岩浆层不像水那样易于流动，而是极其黏性的，所有这类补偿性的地壳均衡运动必然大大落后，所以海岸线一般总是形成在冰川虽已消融但陆地尚未上升之时。事实上，斯堪的纳维亚目前还在上升中，如水准测量所示，速度为每100年上升1米。正如费希尔（Osmond Fisher）所首先看到的，沉积层的堆积也能导致陆块的下沉。沉积加厚时陆块缓缓下沉，而继续进行新的沉积，地面高度则几乎保持不变。这样一来，虽在浅水之中，厚达数千米的沉积层还是可以生成的。

普拉特（Pratt）认为重力测量是地壳均衡说的物理基础（“均衡”一词是由杜顿〔Dutton〕于1892年所创）。1855年，普拉特已经证实喜马拉雅山并不对铅垂线测验发生预期的作用。他由此推论巨大山系的重力并不产生预期的偏差值（这一点已被公认）。看来，巨大的山块似为其地下部分的某种物质不足所抵偿。艾里（G。Airy）、法埃（Faye）和黑尔茂特（F。R。Helmert）等人的论述中都曾指出过这一点。最近，F。科斯马特在一篇极为简洁的论文中也论证到这点。海洋上则不然，虽然由于大洋盆地的凹陷，质量显然减小，其重力值一般是正常的。早些时候对于岛屿的重力测量值却有一些不同的说法。但赫克尔（O。Hecker）自在船上测量重力的方法成功以后（他接受莫恩〔Mohn〕的建议，不用钟摆，因为在船上不能用钟摆，而用了同时测读水银气压表和沸点温度表的方法），曾在大西洋、印度洋及太平洋上几次航行中进行此种测量，获得了确定的结果。大洋盆地的物质不足必然被其底下的物质过剩所补偿。这种情形恰与山脉相反。这种地壳下层的物质过剩与物质不足的情况究竟应如何解释，随着时代的进展而产生了各种不同的推测。普拉特设想地壳原为一种到处厚度相同的犹如面团一样的东西，膨胀处为大陆，压缩处为海洋。海福特（F。J。Hayford）和黑尔茂特进一步发展了这个设想，并且一般地用来说明重力观测的结果。

近来却有另一见解，这个见解早已于1859年为艾里所发表，其后主要因施韦达尔（W。Schweydar）的研究而著名。此说认为大陆是较轻的陆块，它漂浮在较重的深处物质上。A。海姆早就认为这个较轻的地壳在山脉下面是加厚的，并把重岩浆挤到更深的地方。与此相反，在海洋下面这层地壳一定非常之薄（按大陆漂移学说，在这里这层地壳是不存在的）。均衡说的最新发展主要是它的应用范围问题。对于大块陆地来说，例如整个大洲或整个大洋底部，均衡现象的存在是没有问题的。但是在小范围内，例如个别的山区，这个学说就不适用了。这样小的陆块好像浮在冰块上的石头一样，石头可以被冰块的弹性支持着，均衡力只是作用于冰块和石头之间。同理，凡直径达千百千米的有山的大洲，很少有违反均衡作用的情况；如果陆块的直径只有数十千米，那么至多只有局部的补偿作用；如果陆块直径小至数千米，补偿作用也就几乎不存在了。

这个均衡学说，即地壳漂浮说，已经从各种实测特别是重力测量方面得到如此充分的肯定，以致今日已可作为地球物理学上最有力的基本概念了。

按照这个学说看来，一个海洋区不可能整个上升出海面，一个未经载重的大陆也不可能沉没为深海。微小的升降高达数百米，即其幅度足以形成大陆棚的升露与淹没，是完全可能的。例如在地极移动时，由于地球在适应旋转的新椭球体时有所落后，就可能会产生这些微小的升降。但假如认为这种升降变化和大洲沉没为深海的变化只是程度上的不同，那就错了。因为大洲沉没为深海，将意味着地壳上层频率最大值转移到地壳下层，这是不可能的。同时也找不到什么物理上的原因能解释大洋底部为什么如此平坦，并缺少一个中间层的事实（参考本书第三章）。由此看来，永存论的支持者反对陆桥沉没论是有他们的充分理由的。

但是，永存论者却从大陆自古迄今一直未曾变动的假定出发，所以在正确的前提下得出了错误的结论。他们说：“大洋盆地是地面上的永存现象，自从贮水以来，它们的轮廓虽少有变化，但它们的位置却今昔无异。”当我们把大陆的水平移动加以考虑时，对永存论就只能同意其中的一点，即大陆面积与大洋底的总面积是大致确定不变的（除了大陆的面积在不同时期中稍有伸缩外）。前面所引的永存论的所有论据也只有这一点是真实可靠的。

我们必须这样完全拒绝冷缩说，而对于陆桥说与永存论，我们则只需将它们的论据化为理应得出的结论，以便通过大陆漂移学说来协调这两种如此对立的理论。大陆漂移学说的说法是：陆地的连接是有过的，但不是后来沉没的陆桥，而是大陆间的直接连合；永存的不是个别的海和陆，而是整个的海陆面积。

在以下各章中，我们将尽力提出重要论据，来阐明大陆漂移学说的正确性。

§§第二篇 证明