1930年9月,德國氣象學家Alfred Wegener和幾個同事乘坐雪橇穿越格陵蘭島冰蓋,為滯留在偏遠營地的氣象觀察員提供補給,之後他們再也沒有出現過。Wegener在氣候學家和地質學家中都很出名。大約15年前他出版了一本書,提出,在過去大陸像一塊巨大的拼圖一樣拼在一起,形成了一個巨大的超大陸 (Pangaea)。隨著時間的推移,這些大陸分裂並移動到它們現在的位置。他將這一過程命名為大陸漂移。
Wegener和其大陸漂移模型
為什麼Wegener提出Pangaea大陸曾經存在,後來分裂成幾個大陸?讓我們看看Wegener的關鍵觀察。
幾乎描繪大西洋的地圖一出現,學者們就指出,非洲和歐洲看起來緊密相合。Wegener進一步闡述了這一概念,他指出,所有的大陸都可以組合在一起,很少有重疊或縫隙。愛德華布拉德(Edward Bullard)用計算機將大陸拼接在一起,並證明了差距和重疊是多麼微小。
1965年大陸的Bullard Fit
不同的緯度分布著不同的氣候帶。例如,極地氣候位於高緯度地區,炎熱乾燥的氣候位於亞熱帶,潮溼的氣候位於熱帶。Wegener推測,如果大陸從一個緯度漂移到另一個緯度,該大陸某個地方的氣候會隨著時間變化,而保存在該地點的沉積巖層會記錄下這一變化。為了證實這個觀點,Wegener首先尋找確定古時代冰原或大陸冰川分布的證據,因為這些冰川往往在高(極地)緯度地區發展。他的研究得到了回報。Wegener發現了冰川在美洲、非洲、印度和澳大利亞留下的刻痕,這些陸地地區現在都位於非極地緯度。
沿澳大利亞南部海岸在基巖表面上的晚古生代的冰川條紋
Wegener還發現了由冰川留下的獨特沉積物組成的古生代沉積層。他意識到古生代的冰川特徵不可能在它們現在出現的緯度形成。這表明,如果大陸曾經在泛古陸(Pangaea)聯合起來,而泛古陸的南部位於極地冰蓋之下。
在Wegener對泛大陸的重建中,冰川區連接起來,勾勒出一個晚古生代南極冰冠區域
如果泛大陸的南部在晚古生代橫跨南極,那麼北美南部,南歐和非洲西北地區會橫跨赤道並形成利於沼澤和珊瑚礁發育的熱帶氣候。Wegener預測該區域晚古生代巖層包括豐富的煤和熱帶樹木的化石。他還發現了石灰巖,其中含有喜歡溫水的生物化石。熱帶氣候帶的兩邊都是亞熱帶氣候帶,這裡多沙漠和淺海。該區域晚古生代的沉積層包括在沙漠沙丘或極鹹水中形成的沉積物。
Pangaea地圖上由不同的巖石類型所表明的氣候帶
現今不同的大陸為不同的物種提供了家園。但Wegener推測,在泛古大陸存在的時候,陸地動物和植物可能遷移到今天被大片海洋隔開的地區。為了驗證這一觀點,他繪製了在泛古大陸存在時可能生活在陸地上的物種化石的位置。正如他所預測的那樣,這些物種的化石出現在大陸的沉積層中,儘管它們現在是分開的,但在他重建泛大陸時它們是相鄰的。
化石位置表明,中生代陸生生物出現在多個大陸上
Wegener在重建泛大陸時推測,不同的巖石類型應該可以從一個大陸的海岸追溯到鄰近大陸的海岸。具體地說,他在南美洲東部發現了非常古老的巖石帶,它們看起來和非洲西部的巖石帶一樣。此外,他還預測,以前連接在一起的大陸海岸線上的山地帶應是相似的。當他檢查古代山帶的描述時,他發現美國和加拿大的阿巴拉契亞山脈與英國同樣古老的山脈帶相接,斯堪地那維亞半島和非洲西北部泛大陸。
南美洲獨特的巖石帶與非洲相似的巖石帶排列在一起,但沒有大西洋
關於大陸漂移的證據似乎很有說服力,但他那個時代的主要地質學家認為漂移是不可能的。此外,Wegener還提出