第七章 古气候论据

从本书上一版问世以来，柯本和我[151]对地质早期的气候问题作了系统的研究，这一项工作的规模并不亚于本书。虽然在此主要涉及搜集地质和古生物资料，而且在这方面气候学家和地球物理学家当然会遇到一些内行才能够避免的困难和误解，但我们仍然认为有理由要作这样一次尝试，因为古气候学只有综合上述这些科学部门才能得以进展，而现有的文献非常清楚地表明，它迄今使用的气象学和气候学基础是不够的。本章中将广泛地引用上述方面的详细论述。

不过并非想在这里报导我们那本书的整个内容。它的任务是理清地质时期的气候变化；大陆移动只是气候变化的几种原因之一，而且对比较年轻的时代，甚至不是最重要的原因。相反，本书中要研究的问题只在于早期的气候能为证实大陆移动论的正确性提供多少特征，而且我们只引用为此所需的石化气候证据。这样，就几乎完全排除了探索第四纪冰川形成的原因这个问题；因为到第四纪时各大陆的相对位置和现在的已很相似，所以从这个时期起很少能得出大陆移动论的古气候证据。

但是对较老地质时代，这种证据就多了，并且正是在这里存在着大陆移动论无可非议的极其令人信服的证明，恰恰由于这些原因而附和该理论的作者不在少数。

对此作出正确判断需要有两件事：对现今气候系统及其对无机界和有机界的知识，与对气候证据化石的知识及正确解释。这两个研究分支都还处于开始阶段，而且大量问题今天仍未解决。因而重视它们迄今已取得的成果就更形重要。

大家知道，今天的气候系统是由柯本整理出来的，并用一幅全球气候地图予以表示[156]。这幅地图对很多其它目的仍不够详尽，但对我们的目的却已经是内容甚为丰富了，因为石化的气候证据，只允许对气候作出极为概略的估计。我们在本书中代之以简化了的现代主要等温线及干旱地区图，并示于图 32 中，它包含了为我们的目的需要的所有主要内容。我们可以看到一个有雷暴雨的赤道雨带，它不间断地环绕着整个地球；与此相接的是在有下降气流的无风高压带中的干旱地区，它们总是在大陆的东缘为季候风雨区所中断，在西海岸则相反伸入海洋中很远的地方；在大型大陆的内部，则向地极方向延伸。接着的是北半球和南半球的温带雨区，有气旋雨，在这两个区之外是冰冻程度不等的极地冰盖。温暖海水区完全夹在南北纬度约 28°或 30

°之间。所有等温线都显示出各种气候的分带排列在起主导作用，但也存在着由海陆分布情况造成的特征性偏离：众所周知的与树木上限惊人吻合的最热月份 10°——等温线，在陆地上就比在海洋处于较高的纬度，因为陆地具有比海洋大的年波动幅度。大致上相当于永久冻土线的年平均温度-2°具有不同的走向。当它位于比树线高的纬度时，就同时代表着造成内陆冰盖的气候（格陵兰、南极洲）；在它处于较低纬度的地方，如西伯利亚，则在冻土带里也生长森林。所有内陆冻盖均局限于 60°以上地区。

作为补充，我们在图 33 中根据帕斯辛格[157]和柯本[158]的资料，示出在不同纬度上雪线的高度。雪线在温带高压带达到超过 5，000 米的最大高

度。上属图示适于单个的山体和山脉。在广阔的高地上它还要高得多。

这个气候体系的地质和生物作用是很复杂的。我们想和目前掌握的石化气候证据一起来讨论这些作用。

也许可以说，以前内陆冰盖遗留下来的痕迹是最重要的气候证据，虽然不一定可靠。因为夏季温度低是形成内陆冰盖的决定性条件，而在大片大陆内部，由于那里的气温年变化大而不能满足这个条件，所以极地气候并不总是可以通过内陆冰川痕迹辨认出来。但是反之，如果找到了这种痕迹，则无疑是极地气候的产物。最常见的是块粘土，它的名称就恰当地表示出从最细到最粗物质无选择的混杂，这是冰碛石的标志。较老时代的块粘土大多已硬结成坚硬的岩石，即冰碛岩。人们已在阿尔冈纪、寒武纪、泥盆纪、石炭纪、二叠纪、中新世、上新世和第四纪岩层中，发现了或者相信发现了这种岩石。遗憾的是，这种当时大陆冰盖的最常见痕迹与其它“假冰成”砾岩，有时相似得使人混淆，后者则只是普通的堆积建造。其中甚至也会出现岩石的磨光现象和擦痕，它们会使人误认为是受刻括的漂砾，而实际上成因是滑动擦痕。人们一般习惯于认为，完全肯定地证实冰成性质的前提是能够在底冰碛的块粘土之下，再找到出露岩石磨光的表面。

另外一组重要的气候证据是煤，它应被看成为石化了的泥炭层。一个水盆地要变成沼泽，首先必须由淡水填充，这只能出现在地球的雨带，不能出现在干旱地区。也就是说，煤炭证实多雨气候，但既可能在赤道雨带，也可以在温带雨区，也可以是大陆东缘季风地区的亚热带多雨气候区。现在在很多赤道附近的沼泽中生成泥炭，当然还有潮湿的亚热带，同样还有温带，那里最早为人所知的是欧洲北部第四纪和第四纪后的泥炭沼泽。也就是说，单纯由于煤层的存在并不能得到关于温度的根据；为此还必须引用植物区系的特点，其痕迹出现在煤层和其相邻地层中。煤层的厚度也可以看作一个小小的迹象，但是不应过高估计它的作用。这种办法的出发点是热带植物生长不间断而比较茂盛，在相同的条件下，能比中纬度上生长较慢的植物产生较大厚度的泥炭层。

一组特别重要的气候证据是干旱地区的产物，特别是盐、石膏和荒漠砂岩。岩盐是由海水蒸发生成的。在大多数情况下，涉及到的是陆地上较大面积的淹没（海侵），并且由于地面运动而与海洋完全隔开，或者起码在足够的程度上隔离开。在多雨气候下，这种水域会逐步淡化，像波罗的海那样。但是在干旱气候下蒸发大于降水量时，泛滥水域在完全割断联系后，由于变干而越来越小，盐溶液则越加浓缩，直至最后盐析出沉淀。最先沉淀的是石膏，然后是食盐（岩盐），最后是易于溶解的钾盐。因此石膏沉积一般分布面积最广，其中会散布着一些岩盐层，只在很罕见的情况下会在有限的范围内出现钾盐。覆盖大得多的面积的，是当时荒漠中硬结成砂岩的移动沙丘， 它们的特点是缺少植被和动物有机体。但它们作为干旱气候的证据不如石膏和盐类可靠，因为沙和沙丘也可以在多雨气候下作为海岸建造出现，虽然伸延范围较小，例如在现在的德国北部，甚至在大陆冰川边缘前面如冰岛的桑得尔（Sandr）。温度状况的一个虽然不甚有力的迹象，是这些砂岩的颜色， 因为在热带和亚热带地表建造以红色为主，在温带和高纬度则为褐色和黄色。海岸沙滩在热带自然也是白色的。

海洋沉积的规律是，厚石炭岩层只能在热带和亚热带的温热水体中生成。原因是，虽然细菌活动看来能起一定作用，最可能的则在于极地的冷水

能溶解大量的钙，因而是不饱和的；而能溶解钙量少得多的热带温热水是饱和或过饱和的（可比较水垢的析出）。在热带，有机体的钙析出一般要大得多，这一点显然也与此相关，首先是珊瑚和钙藻类，还有贝类和蜗牛。纯石炭岩层的沉积，在极地气候下看来是完全不可能的。同样，石炭在真正的深海沉积物中，也会由于深海水温度低而消失。

除了这些无机的气候证据外，还有植物界和动物界的证据。对它们当然需要更为谨慎，因为有机体具有很大的适应能力。因此很少能根据一个唯一的标本作出一项结论；相反，如果纵观某一个时期的植物界和动物界的整个地理分布，则总是能得出有用的结论。通过对比各个大洲上同时出现的植物区系，大都能够以很大的可靠性判定两者中那一种是较热的，那一种是较凉的，虽然也只能对较年轻的地质层系作出温度绝对值的估计，因为这些层系中的植物已经和现代的相似，而较老植物区系的温度值往往仍然难于决定。树木中年轮的缺失，表明它们生长于热带而带有强烈温和气候的迹象，但不乏偏离这个规律的例外。如果生长高大的树木，我们大概可以假设这一古老时代最热月份的温度在 10℃以上。

动物界也提供大量气候特征。爬行动物本身不产生热量，在冬季寒冷的气候中无法抵御严寒。因此它们如果想要在这种气候中生活，就必须象蜥蜴和熇尾蛇那样小得易于躲藏起来。如果象在极地那样也缺少夏季的温暖，那么它们的卵也不能为太阳孵化，因而它们在这里就完全没有尚能过得去的生活条件。所以，如果这个族支系特别多并大量发育，就可以断定为热带或者至少是亚热带气候地区。一般说，食草动物可以提供关于植被并从而关于雨量的特征；快速奔跑的动物如马、羚羊、驼鸟表明草原气候，因为它们的躯体结构适应于掌握广阔的空间。攀登动物如猴或树懒栖息于森林中。

这里不可能深入探讨所有这类气候证据；但是上文提到的已足以给人一个大致的概念，指明究竟如何取得关于古代气候的结论。

极其大量能以这种方式作为气候证据化石加以利用的事实，出乎意外地表明，在地球上绝大多数区域古代的气候和今天是完全不同的。例如已经知道，欧洲在地史的绝大部分时间中，曾是亚热带至热带气候。第三纪开始时， 中欧还是赤道雨带气候；接着在这个时期的中期形成了大的盐层，也就是说干旱气候，后来到第三纪末，则大致与今天的气候相当。然后接着而来的是大陆冰川泛滥，也就是说至少在欧洲北部是极地气候。

大规模气候变化的一个特别引人注目的例子还有北极地区，尤其是最为人熟悉的斯匹次卑尔根，它和欧洲之间只为一个浅海地区所隔，也就是欧亚大陆地块的一部份。今天斯匹次卑尔根为大陆冰川所覆盖，是严寒的极地气候；但是在第三纪早期（当时中欧处于赤道多雨带），那里生长着种类丰富的森林，比今天在中欧所找到的还要丰富。那里发现的不仅有松树、云杉和观音杉，而且还有菩提树、山毛榉、白杨树、榆树、橡树、槭树、常春藤、乌梅、榛树、山楂树、天目琼花、槭木，甚至有如此喜热的植物如睡莲、核桃、红豆杉（Taxodium）、巨大的稀桂、法国梧桐、栗树、银杏、木兰、葡萄！显然当时在斯匹次卑尔根的气候肯定和今天法国的气候相仿，也就是说年平均温度比现在高约 20°。如果我们看更老的地史时期，还可以找到更热的迹象：那里在侏罗纪和石垩纪早期，生长着今天只产于热带的西谷棕榈、银杏（现在只在中国和日本南部有唯一的一个种）、羊齿树等等。在石炭纪， 可以发现在那里既有表明亚热带干旱气候的厚石膏层，也有具有亚热带特征

的植物区系。

这种巨大的气候变迁——欧洲由热带气候变为温带气候，在斯匹次卑尔根则从亚热带变到极地气候——马上会使人联想起两极和赤道，从而还有整个气候分带系统的移动。而这种假设还可以找到一个不可辩驳的确证，那就是南部非洲——欧洲以南 80°，斯匹次卑尔根以南 110°——在同一时期也经历了巨大而正好是反方向的气候变化：在石炭纪时埋没于大陆冰川之下， 亦即为极地气候，今天则是亚热带气候！

这些完全肯定的事实不能作别的解释，只能看作地极漂移①。对此我们还可以作一次检验。如果斯匹次卑尔根—南部非洲子午线经历了最大的气候变化，那么位于它以东和以西 90°的子午线，在同一时期的气候变化就必然应该是零，或者总之是很微不足道的。实际情况也正是如此：因为位于非洲以东 90°的巽他群岛，肯定在第三纪早期就已和现在一样是热带气候，这一点已表现在无变化地保留了大量古代的植物和动物，如西谷棕榈或貘。最近在那里还发现了一些石炭纪植物，这个植物种在欧洲是已知的，并且最好的内行认为它是热带植物。南美洲的北部也处于相似的位置，那里貘，还有其它种也保存下来了，而它在北美洲、欧洲和亚洲则只有化石，在非洲完全则找不到。可是南美洲北部的气候恒定性，并不如巽他群岛那样完全；我们在下文中将会看到这是大陆移动的结果；南美洲以前并不位于斯匹次卑尔根—南部非洲子午线以西 90°处，而是近得多。

根据上述，人们在试图论证古代的气候变化时，很早就已经并且总是反复借助于地极漂移，就不足为奇了。赫德尔在其人类历史哲学的思想中，就已指出过对古代气候的这样一种解释。后来很多作者也程度不同地持这种观点，他们是埃文斯（1876）、泰勒（1885）、冯·柯尔贝格（1886）、奥尔德姆（1886）、诺麦尔（1887）、纳特荷斯（1888）、亨逊（1890）、森珀

（1896）、戴维斯（1896）、赖比许（1901）、克赖希高尔（1902）、戈尔弗尔（1903）、西姆罗特（1907）、瓦尔特（1908）、横山（1911）、达奎

（1915）、凯萨（1918）、埃克哈特（1921）、柯斯马特（1921）、里查兹

（1926）和很多其他人。阿尔特[159]汇集了至 1918 年的文献，但是自那时以来，主张地极漂移的作者迅速增加了。

以前，这个学说在比较核心的地质学术界遭到相当普遍的反对，除了诺麦尔和纳特荷斯的著作外，大多数地质学家都完全拒绝地极漂移的说法。在上述那些著作以后，情况发生变化，地质学家中地极漂移说的支持者虽然缓慢地但却是在增加，今天可以说是绝大多数地质学家都赞同凯萨在其地质学教科书中提出的观点，即无论如何第三纪大幅度地极移动是“难于回避”的， 尽管也有几位反对者在几年前还以难于理解的激烈程度反对这个观念。

尽管在地球历史中，地极漂移的理由是如此肯定，可是另一方面，不可否认的是贯穿整个地史时期连续地确定两极和赤道位置的尝试总是导致混乱，而且荒唐得无怪乎使人怀疑自己对地极漂移的假设完全走上了歧途。这种往往是局外人所作的系统试验，因而也从未得到承认。冯·柯尔贝格[4]、赖比许[161]、西姆罗特[162]、克赖希高尔[5]、雅可比蒂[164]都作过这类试验。其中赖比许的观念，本来对白垩纪以后的时期是完全符合实际情况的， 却被套到两极严格环绕一个“振动圈”“摆动”的紧箍咒中，这种摆动作为

① 关于地极漂移的概念，请参看第八章。

物理学的陀螺定律也许是错误的，至少是没有根据的，并且导致和观测结果的大量矛盾。西姆罗特为了证明摆动论，搜集了广泛的生物方面的事实资料， 这些资料虽然包括能证实地极漂移的有力证据，却并不能使人相信所断言的严格的往返摆动规律。当然更为正确的应该是纯粹的归纳法，那就是对结果预先不带成见，而从气候证据化石直接推导出两极的位置。克赖斯高尔在其写得很明确的书中，正是采用了这种方法，虽然他除了真正的气候证据外， 还依靠了没有充分理由的关于山脉排列的教条。几乎所有这些试验，对较近的时期都得出了大致相同的结果，包括柯本和我本人，即第三纪开始时，北极的位置在靠近阿留申群岛处，然后从那里移向格陵兰，第四纪开始时出现在该地区①。对这几个时期也确实没有什么相互不符之处，可是对白垩纪以前的时期就不一样了。对此，不仅上述作者的意见相去甚远，而且由于所有这些复原设想，都把各大陆相互位置的不变性作为当然的前提而导致无法解决的矛盾，况且奇怪的是，这些矛盾的特点，是对任何一个可能设想的两极位置都构成无法逾越的障碍。

相反，如果立足于大陆移动论，也就是说，把气候证据化石填入按这个理论及对相应时期绘制的底图，那么这些矛盾就会全部消失，所有气候证据就会自然而然地归并入我们从现代条件所熟悉的气候带图景：两个干旱带， 在它们之间有一个潮湿带沿纬线环绕地球，而且它们和后者一起具有表明热带炎热气候的所有证据；由此向外两侧相连的是两个潮湿带；极地气候证据出现的中心距离最中间的潮湿带纬度 90 度，距它以外的干旱带为纬度 60 度。

我们先把石炭纪看作迄今根据大陆移动论绘出的地图的最古老时代。在这里我们马上就遇到以前古气候学的最大困难，它表现为石炭二叠纪的冰川痕迹。

所有今天的南方大陆（以及德干地区），在石炭纪和二叠纪初期都有内陆冰川；相反，除德干地区外，没有一个北半球的大陆在这个时期有过冰川。

作过最详尽研究的是南部非洲的这类内陆冰川痕迹，1898 年姆伦格拉夫在那里的古老冰碛层之下发现了被冰川夷平的岩基，从而排除了对那里的“德维卡砾岩”冰碛性质的最后怀疑[165]。后来的调查，其中特别值得提出的是迪托埃的调查[166]，对这个冰盖提出了一个相当深入的概念。在很多地方， 还可以从夷平的岩基上的痕迹读出冰川的运动方向。这样，可以辨别出一系列冰川中心，冰川就是从这些中心向外放射的，并且人们已经注意到这些中心主要活动时间的微小差异，它大致相当于最大冰层厚度自（今天的）西方向东方迁移。从纬度 33°往南，南部非洲的块状粘土整合地位于海洋沉积物之上，并表现为后者的直接继续。对此只能这样解释，即这里的大陆冰川是作为漂浮的“屏障”而结束的，就象现在南极洲那样，这时在底部消融的底冰碛，堆积在以前的海洋沉积之上而作为它的自然继续。亦即这里的雪线， 当时肯定位于海平面上。南部非洲这个冰川的规模，几乎相当于现在格陵兰的冰川，这也就证明了它是真正的大陆冰川，并非只是山岳冰川。

但是完全相同的冰碛堆积，也出现在福克兰群岛、阿根廷和巴西南部、

① 第四纪早期的这一个两极位置，最近又由于冯·依赫令[122]从南美洲提供的一系列生物事实，再次得到引人注目的证实，柯本[127]曾经指出过这一点。冯·依赫令本人固然想在现在地极位置固定的情况下，通过洋流的变化来解释这些事实，我认为他所用的办法是不能接受的。这里不能深入论述，因为这个问题不在我们这本书的领域范围内。

前印度和澳大利亚西部、中部和东部。在所有这些地区中，由于整个层序完全相同而认为硬化了的块状粘土，其冰川成因是完全肯定的。它们也都和在南部非洲一样位于内陆冰川之下。在南美洲和澳大利亚也找到了相叠的块状粘土层，中层夹着间冰期沉积物——与北欧的冰期和间冰期完全相对应。在东澳大利亚中部（新南威尔士）有两层冰碛为含煤的间冰期层所隔；也就是说，这里的陆地两次为内陆冰川所覆盖，而在其间的时期，在冰碛地带上存在过沼泽化的淡水湖。在此以南，即维多利亚，却只有一个冰成层位；在此以北，即昆士兰，则一个也没有。也就是说，东澳大利亚最南部份，在这期间持续地被埋于冰层之下，冰川只有两次前进到中部，完全没有达到北部。这样，在这里开始揭示出来的图景，就与我们早就了解的欧洲和北美洲第四纪冰期完全一样。对后者，可以把冰期和间冰期的相互交替归因于地球运动， 从而也就接受了辐射的周期性变化这种想法；至于在整个地球历史过程中存在过的这种波动，则应认为是肯定的。但只有在极地存在内陆冰川的时期， 这些波动才会留下明显的痕迹。——所有这些细节都清楚地表明，南方大陆的二叠石炭纪冰期是真正的大陆冰川。

但是二叠石炭纪冰期的这些痕迹，今天相隔甚远，并占据整个地球表面的将近一半！

让我们看一看图 34。即使我们把南极置于想象得到的最合适位置，即这些痕迹的中心处，相当于南纬 50°东经 45°，那么就如相应这一地极位置的赤道所表明，在巴西、前印度和东澳大利亚处，离地极最远的大陆冰川痕迹的地理纬度还不到 10°，那就是说，极地气候几乎要达到赤道。而象我们预先说过的，在另一半球则只有热带和亚热带炎热的痕迹，一直达到斯匹次卑尔根。不用说也很清楚，这个结果是荒唐的。实际上，科肯[167]在 1907 年当南美洲的标本还被认为是不落实的时候，就已经证明了用气候方面的原因来解释这些冰川痕迹是不合理的：因为他的结论，即认为唯一的办法，就是所有这些冰川痕迹都是在很大的海拔高度处形成的假设无法成立，原因是即使这样大规模的高地也不能在热带产生大陆冰川，并且观察结果正好相反地证明，在这里雪线一直下降到海平面。事实上，此后也没有人再尝试从气候角度去解释这些现象了。

因此，这些冰川痕迹明显地否定了大陆不动性假说。如果大陆移动论在其搜集的大量材料中有某一点导致了某些荒谬的结果，我们又会如何看待它呢？大陆地块位置的不变性，直至现在一直被视为无需证明的经验真理。但是它实际上仍然只是一种假说，必须在观察中加以验证。而我十分怀疑地质学是否能够对其结果中的任何一项，提得出比对二叠石炭纪冰川痕迹证明不动性假说的不正确更为严格的证明。

我们在此不准备引用文献来论证上述说法。谁都可以看到的东西也就无需外界意见的支持；但是谁要是不愿意去看，那也毫无办法。

对我们来说，现在的问题已经不再是大陆地块是否曾经移动过（因为这是不可能再有怀疑的）？而是：它们是否真象大陆移动论具体设想那样移动过？

这里我们不能忽略在很多地点的二叠石炭纪堆积中还找到了砾岩，它们迄今同样被地质界看作是冰川成因的，并且就它们的位置而言，与大陆移动论的具体假设不甚或者有一部分完全不相符合。

例如有人报道过非洲中部有这类二叠石炭纪（还有三叠纪）的砾岩[216]，至今都把它们鉴定为相当于南部非洲的德维卡砾岩，并解释为大陆冰川的底冰碛。刚果地区的二叠石炭纪冰川痕迹，必要时似乎还可以和大陆移动论的假设凑合（三叠纪的则甚为勉强），但我认为恐怕需要在气候学方面为此作出难以置信的假设。可是在这里冰川成因解释的可靠性如何呢？上面已经指出过，在完全不同的气候下（特别是干旱气候），也能形成带有经磨光块体的、相似得使人混淆的“假冰成”砾岩，并且可以证明确实形成过。但是直至目前，在刚果地区没有任何地方找到过上文曾经提到的冰碛之下经磨平的基岩，也就是说，迄今只掌握了对假冰川成因也是典型的那些迹象。此外，对那里的层序已知的也只是小片断——甚至划入二叠石炭纪也还不是肯定的——因此还不能说由于整个层序相同而证实了其冰川成因。关于这些地层，我们所知甚少，已知的情况看来相反表明是一种基本不同的建造，也就是说是在不同的气候下形成的。无论如何不能认为这里的冰川成因，其解释已经是肯定无疑的。此外还有一个直接的矛盾，就是人们相信在南部非洲已经可以确定大陆冰川的北界。很难相信与此同时在非洲中部存在另一个单独的冰盖。因此有理由在考虑气候证据时，暂且把非洲中部的砾岩搁置起来。我认为将来很有可能证实它们的假冰川成因性质。

这一点对科埃特在多哥发现的二叠石炭纪砾岩就更为可能了，根据现有的尚不深入的研究，它们同样被说成是冰川成因的，但我认为极有可能是在干旱气候下生成的。

但是北美和欧洲另一系列被说成为冰川成因的砾岩，却和由大陆移动论导出且在其它方面如此顺理成章的整体图景甚不合拍。霍布森以为在鲁尔盆地石炭系中，车尔尼雪夫则在乌拉尔的上石炭系中发现了冰川痕迹。道森于1872 年同样在新斯科舍岛上发现了据说是冰川痕迹，科勒曼在 1925 年还加以证实；韦特曼（1923）在俄克拉何马州的阿巴克尔和威奇塔山脉中找到了这类痕迹；伍德沃斯（1921）在俄克拉何马的“肯内页岩”；尤登在得克萨斯州的二叠系；许斯米尔希和大卫也提到科罗拉多州的“喷泉”—砾岩。这些情况，今天绝大多数地质学家都已认为是假冰川成因的，这显然是有道理的，因为如果解释为冰川成因，则正好与这些地区的所有其它气候证据相矛盾。范·瓦特舒特·范·德·格拉赫[210]对此写道：

“我们对‘冰碛岩’必须十分谨慎。我认为得克萨斯、堪萨斯、俄克拉何马，尤其是科罗拉多等地的二叠石炭纪砾岩中，没有一个是已证明能被看作冰川起源的。熟悉大暴雨，特别是沙漠或干旱带边缘出现的那种大暴雨的人，对于不经筛选、多半为碎屑质，部分为有稜角的巨厚层物质是不会感到奇怪的，这种物质是由这类暴雨造成的洪水堆积起来的。这种洪水虽然持续时间短，却极为猛烈。往往河流中所含泥沙比水还多，这种混合物的比重很大，以致不仅能搬运难以置信的巨大石块，而且妨碍了对物质的任何筛选分离。并不需要用冰川来对此进行解释。我们现在可以在所有沙漠，也包括美洲西部的沙漠中，看到同样的过程。

“在本来是细粒的海相沉积物中，个别的大石块不一定需要由浮冰搬运。大树也可以造成同样结果，它们能够把自己根部夹着的石块一起带到海洋中去。

“就是磨光并且刻划过的石头，也不一定必需是冰川成因的，除非擦痕很多，而且石块很密致、坚硬。那些西北欧的二叠纪砾岩与冰川成因的石块

及漂石惊人地相似，并带有‘冰川成因’特征的明显标志，它们现在也被视为只是由于滑动造成擦痕的碎片。我自己 1909 年也错误地把欧洲这类砾岩中的一种，描述为冰碛岩了。”

但除了上文引述的情况外，还有一个特别引人注目的现象，那就是在北美洲波士顿附近发现的二叠石炭纪砾岩，它获得了“斯克万图木冰碛岩”

（Squantum Tillit）的名称，以前所有的观察者，特别是对此作过极其详尽描述的塞尔斯[168]都把它解释为固结了的冰碛石。这些堆积覆盖着几乎有冰岛伐特纳冰原那么大的地域。砾岩含有磨光了的石块，这些石块被看作经过冰川刻划的漂砾，而在这个地区的周围发现过固结了的粘土层，它们与德·耶尔考察过的瑞典第四纪及第四纪后的纹泥相似。可是所有这些现象，也都可能是假冰川成因的。直到现在，没有在任何地方在这些所谓的冰碛石底下找到过经磨平的基岩。

正如我不久前强调指出过的[217]，从气候学立场出发，存在着对这种斯克万里木冰碛岩的冰成说法极为严重的疑虑，而且与大陆移动论完全无关。所有其它北美洲二叠石炭纪异常丰富的气候证据，都明确无误地证明美国地区的西部，在整个这段时斯是炎热沙漠气候，而其东部在石炭纪还处于赤道多雨带。但到二叠纪时，则同样在炎热沙漠区。下文中还要提到关于这些气候证据的详情，在这些证据中，盐和石膏沉积以及珊瑚礁起着主要作用。可是从图 33 中可以看出，生成这类沉积的气候地区正是整个地球上雪线位置最高的。它在美国范围内，当时恐怕也位于 5，000 米高度以上。显然完全不可能在这种沉积之间出现过象伐特纳冰原那样大的冰体，或者甚至象某些人设想的那样，在生成珊瑚礁的同一个海中漂浮着冰山。这在物理学上是不可能的，因为气候不可能在同一个时间既是冷的又是热的。即使假设这些冰成建造是在很大的高度上形成的也无法解决。因此，我认为斯克万图木冰碛岩很可能也会表明是假冰川成因的，就象某些其它砾岩所已经证实了的那样。

这里要注意的是，对斯克万图木冰碛岩冰川成因性质的这些气候学上的疑虑，来自北美洲地块中时间与空间上和它相邻的沉积，也就是说，与大陆移动论完全无关，并且抛开它也同样需要作出解释。

由于这个原因，把斯克万图木冰碛岩看成一个障碍是不合逻辑的。因此， 不论怎样对待这种冰碛岩，我们也很自然地必须遵循大量可靠而且彼此相符的证据，而不是那一个与此相偏离的证明，况且它也已经在很多情况下表明是假象。

我在此较为深入地讨论了二叠石炭纪假冰川成因现象，因为直至目前， 在反对斯克万图木冰碛岩的冰川成因解释方面，我似乎还是孤立无援的①，为此不得不对此作较深入的论证。现在我们就转而检验一下在大陆移动论的基础上，石炭纪和二叠纪的可靠气候证据又会是怎样的情况！

这些证据中最主要的已经算在附图 35 和 36 中了。真正的冰川痕迹用字母 E 表示。可以看到，当时的所有冰冻地区都围绕着南部非洲，并在地表上占据一个约 30°半径的盖。同时期的极地气候证据，则局限在与我们现在的气候体系相同的地域内。这就再理想不过地证实了我们的假设②。

① 只有范·瓦特舒特·范·德·格拉赫似乎同意我的怀疑。

② 有人毫无道理地指责：由于南半球各大陆的冰川不完全是同时的，因此也可以根据今天各大陆的位置进行解释，只要加上（可必须是很大幅度和迅速的！）地极漂移。但是澳大利亚的第一次冰期在石炭纪就已

那么为什么北极地盖没有形成与南极大陆冰川丰富的证据相对应的东西呢？其解释在于当时北极位于太平洋中，这个地点远离所有各大陆。

两幅插图中均以冰区中心为南极，从这点展开，也画上了对应的赤道、南北纬 30°和 60°的纬向平行线，以及北极。当然这些曲线，在插图的投影中显得大大变形；赤道实际上应该是球体面上的一个大纬线圈，图中则以弯曲的稍粗线条表示。那么与此相应的其它气候证据如何分布呢？

巨大的石炭纪硬煤带穿过北美洲、欧洲、小亚细亚和中国，在我们的复原图中（不是在今天的地球上！）形成一个大纬线圈，而且它的极位于冰区的中心；这个圈和我们复原的赤道相重合。

象已提到过的那样，煤意味着多雨气候。这样一条以大纬线圈形式环绕地球的多雨带，自然无疑只能是赤道圈。如果此外还能象这里那样确定它距离一块巨大冰区的中心 90°，那么我们就更有理由推论它处于赤道的位置。认清下面这一点是重要的，就是这个推论完全是必然的，不管我们是否

立足于大陆移动论。欧洲的石炭纪煤田，正好位于同一时期在南部非洲经过深入研究并且已经肯定的大陆冰川痕迹以北 80°处，在这里我们有证据表明，雪线正如今天只能在南极洲所看到的那样下到海平面上。由于阿尔卑斯在第三纪的挤压，这个距离在石炭纪时期应比现在大 10°—15°，但除此以外，欧洲与南部非洲的相对位置不可能经历过显著变化。因此丝毫不应怀疑， 欧洲的石炭纪煤层在形成的时候，距离一个巨大的大陆冰川地区的中心正好是地球周圈的四分之一，而不管对当时其它大陆的位置作怎样假设。距离地极 90°，无论如何只能位于赤道上。斯匹次卑尔根也仍在欧洲大陆地块上， 就是说，在石炭纪时，它与欧洲的相对位置必然与现在基本相同。它的大型石膏层证明了亚热带干旱气候，同时指明北半球亚热带气候带，当时还在欧洲煤层以北 30°处。

据此，欧洲石炭纪煤层形成于赤道多雨带，这个结论是无法回避的，而且对它的论证根本用不着考虑大陆移动论。这个证明是如此具有说服力，以致于此外的其它特征都必然大为逊色。可是提出下列问题当然还是有道理的，那就是在欧洲石炭纪煤层以及与其相邻地层中的植物残留体的特点，是否与这个结果相一致。按照欧洲石炭纪植物区系最优秀的内行波多尼的判断，实际情况正是如此。他关于这方面的研究[169]至今仍是最深入和最好的；他纯粹基于植物学观点得出的结论是，欧洲石炭纪煤层为热带浅沼泽性质的泥炭沼泽化石。

当然，波多尼为这种看法提出的理由并不具有绝对肯定的性质；因为判断如此古老的植物区系的气候特性是十分困难的。现在的古植物学家中有不少人反对他，并且十分强调这种理由的不可靠性。可是很明显的是，就我所知，他们没有能够对波多尼提出的植物区系特征找到其它更加令人信服的气候解释，从而驳倒他的理由；或者说，他们也未能提出波多尼未曾论述过而却又表明另一种气候的该植物区系其它特性。相反，波多尼的反对者，提出的都是一般性的指责。波多尼的植物学论证看来仍完全未受触动，正是由于

出现，和南美洲及南部非洲同时，而当南极作大幅度漂移时，北极必须横越墨西哥，那里恰恰是炎热的沙漠气候。况且所有其它分布于全球地表的气候证据，都极其肯定地反对如此猛烈的地极漂移。

这个原因，了解一下他的这些论证还是有意思的。他主要提出了植物区系的六个特征，以支持热带起源的说法：

  1. 如果能根据蕨类化石的生殖器官作判断，则它们显示出与今天生长于热带的很多科有亲缘关系。其中值得提出的是很多石炭纪蕨类植物，与现代的观音座莲类的亲缘关系。

  2. 在石炭纪植物中，非常突出的是桫椤科和匍匐或卷曲的蕨类。总是占优势的是木本植物，其中有些种类现代多半是草本的。

  3. 某些石炭纪蕨类如蕨羊齿（Pecopteris）具有歧脉，即不规则分叉的羽叶长于小羽轴处，这和其它的蕨类叶规则羽状分叉明显不同。它们还在幼嫩正常羽叶捲曲时就已长成。这种歧脉现在只能在热带蕨类中看到。

  4. 相当多的右炭纪蕨类叶子很大，只产于热带。有些蕨类叶大到几个平方米。

  5. 欧洲石炭纪乔木树干完全没有生长带（年轮）。也就是说，它们的生长既不为周期性的干旱期也不为周期性的寒期所中断。我们现在还可以补充说：在福克兰群岛和澳大利亚（两者如图 35 和图 36 所示均位于高南纬度处）， 相反都已发现了有明显年轮的二叠石炭纪树木。

  6. 已确定花生长于树干上的有“木贼和石松，而且后者中有某些鳞木属

（疤木类，它甚至完全基于树干残体上的大印痕，相当于生长在树干上的花） 和封印木属⋯⋯现代树木中凡花由旧木质（树干和树枝）侧面长出的，几乎完全局限于热带雨林⋯⋯也许原因在于由茂密的热带植被引起的激烈的争夺阳光，它表现在需要阳光的树叶往往完全占据最顶上的位置，而繁殖器官则出现在植物较少接受阳光的部位。它们在这个位置，无论如何不会妨碍树叶丰富的生命活动。”

即便人们认为上文提到的这些植物学结论是不落实的，可是有两点是可以肯定的：这种植物既不生长于极地气候，也不生长在它们现在产地中起作用的温和气候，而只能是热带或亚热带气候。其次，所有迹象，都极好地符合我们通过完全不同但可靠得多的途径取得的结果，即这些煤层是在赤道多雨带生成的。

波多尼的反对者们大多主张这里涉及的不是热带而是亚热带气候这种看法。他们以前用以论战的基础（我不知道现在是否还有人这样做），是断言在现在的赤道多雨带不应该也不可能有泥炭沼泽，因为据说由于在高温下植物各部份分解较快，所以在某一温度线以上即不再生成泥炭。反驳这种提法的最简单事实，就是近来在现在的赤道多雨带几乎到处都发现了泥炭沼泽， 尤其在苏门答腊、锡兰、坦噶尼喀湖附近和英属圭亚那（现为圭亚那合作共和国。——译者）。可能还会有很多存在于刚果河和亚马孙河沼泽地区，虽然对它们还没有直接的了解，但是很多当地河流的茶色“黑水”，表明它们的存在是很可能的。也可以说这种指责不过是一种谬误，造成这种谬误的原因是热带沼泽难以进入考察，因而我们至今缺乏对它们了解。在石炭纪的赤道附近，形成泥炭沼泽的条件显然特别优越，原因是当时开始了石炭纪褶皱地壳运动，它使自然水流受到破坏，并造成了特别广阔的沼泽地。

人们还引用了另一个原因来论证亚热带气候的假设，那就是在石炭纪煤炭中常见的桫椤属，现在较少出现在热带，较多地出现在亚热带，并且是在潮湿的山坡。但一方面，这不是必然的理由，因为桫椤属现在确实也产于赤道多雨带泥炭沼泽中，因而很可能它们在这里现在只是部分地被更好地适应

环境的种属所取代，这些种属在石炭纪还不存在，因而不能否定前者。另一方面，在这一点上和今天的亚热带比较是不合适的。今天的亚热带除季风雨区外，在大陆的东侧都是干旱的，因而相当于石炭纪煤区那么长的沼泽带， 从气候上说是无法放到亚热带中去的。煤炭带只能对应于赤道，或者冷温带气候。但是在冷温带气候下又不可能有桫椤属。

最后，如果说某些作者怀疑波多尼的解释，所持的理由是因为他在对第三纪褐煤所作的气候解释中也犯了错误①，那我们恐怕可以不去管它，因为谁只要错了一次就必然永远是错的这种结论，肯定反而不如波多尼关于欧洲石炭纪煤炭的热带性质所作的证明可靠。

围绕这些煤炭是热带还是亚热带性质的整个争论，所引用的理由都不具有必然的性质，这对如此古老的植物来说是不足为怪的。但是我重复一遍， 这些煤炭的位置，与极地大陆冰川地区中心的距离为一个地球象限，这一点对于它们在赤道多雨气候条件下形成是完全必然的理由，并且如已经强调过的，与大陆移动问题完全无关。

大陆移动论只是借助这条巨大煤炭带的欧洲以外环节来完善上述证明， 这些环节如果不考虑大陆移动，则会矛盾重重。

北美洲、欧洲、小亚细亚和中国的巨厚石炭纪煤层，在植物区系包括气候生成条件方面相同，现在是普遍公认的。由于欧洲的煤层必然要在赤道多雨带中生成，那么同样的情况也必须适用于这条煤带的其它环节。它们今天的排列为大陆移动提供了一个直接的证明，因为它现在并不满足所有这些煤层必须位于同一个纬线圈的要求。为了便于阐述我们在图 37 中引用克赖希高尔[5]为石炭纪所绘的世界地图，地图中包含他假设的赤道，我们可以在这里看到不用大陆移动论可能得到的图景：就欧洲、非洲和美洲而言与我们的大致相符。但是在他的图中，赤道通过按气候证据不应通过的美国东部，而应通过它不可能存在过的南美洲，之所以不可能，是因为离上述赤道不到 10° 纬度就伸展着大陆冰川。在这里，当然又是前印度和澳大利亚的位置与它们的大陆冰川痕迹无法相容这一点特别引人注目。

石炭纪主煤带煤层所以如此宝贵，是在于它们的巨大厚度，这是与它形成于赤道多雨带极其相符的。南方各大陆上二叠纪时，在溶融的大陆冰川底冰碛之上（参看图 36）生成的煤层要薄得多。与此相应并以草木蕨类舌羊齿命名的植物区系是一种寒冷植物，在这里遇到的是南半球亚极地多雨带的沼泽，它们的形成完全与北欧和北美第四纪及第四纪以后的泥炭沼泽相同。这些煤系和舌羊齿植物区系也要求把上述地区连接起来，这些地区今天所占的空间，对于它们当时的气候来说是实在太大了。

石炭纪和二叠纪的其它气候证据，也证实了我们在图 36 和图 37 所表示的结果，其中的分带排列只有当按大陆移动论来假设各大陆的位置时才能实现。

在包括干旱地区的两条亚热带气候带中，北半球的一条，在石炭纪和二叠纪时特别易于看清，而且不仅是它的存在，还有它在二叠纪时向南的推移，

① 我不想参加古植物学家的争论，只愿借此机会指出，就气候证据的整体看，无疑，中欧在第三纪前期还位于赤道多雨带，在第三纪中期处于亚热带（部分地是干旱带）气候下，而在第三纪后期则大致相当于现在的气候。因此中欧的第三纪煤炭，肯定随其年龄而在很不相同的气候下生成的。在此也应注意，由当时欧洲的气候证据化石的整体所确定的气候，要比成煤植物提供的一组证据可靠得多。

这样就使得赤道多雨带被挤离北美和欧洲，并为干旱气候所取代：石炭纪时在斯匹次卑尔根和北美洲西部进行着大规模的石膏沉积（图 35 中的 G），美洲西部巨厚的二叠石炭纪红层表明到处都是荒漠气候。只有在北美洲西部蜿蜒着赤道多雨带。但是二叠纪时，整个北美洲和欧洲都是荒漠性质的：在纽芬兰，石炭纪晚期在最后的煤层之上已经出现盐层（图 35 和图 36 中的 S）， 二叠纪时在衣阿华州、得克萨斯州和堪萨斯州形成了巨厚的石膏层，在堪萨斯州还有盐层。石炭纪时，赤道多雨带穿过欧洲，那里到二叠纪时生成了德国、阿尔卑斯南部、俄国南部和东部的大型盐矿。单只在德国，阿尔特[11] 就举出了九个二叠纪盐矿，其中包括著名的施塔斯富特盐矿。欧洲气候带的这一南移和北美洲气候带的同时向东南方向移动，加上大陆冰川从南部非洲向澳大利亚的迁移，证明了从石炭纪到二叠纪时，地极作了中等规模的漂移。

如果直至目前的观察结果允许作出结论的话，那么可以说，南半球的干旱带，在石炭纪时主要在撒哈拉范围内留下了痕迹，那里生成了为数众多的大型盐矿，此外还有埃及的荒漠砂岩。当然这些沉积，尤其是它们的准确年代划分方面的研究程度，远不如欧洲的那样深入。

最后，欧洲（爱尔兰到西班牙）和北美洲（密执安湖到墨西哥湾）的珊瑚礁，以及二叠纪时阿尔卑斯、西西里，还有亚洲东部造石炭岩礁的李希霍芬石，也都可以毫不勉强地归入有关的气候带中。

从上述内容中可以看到，不仅二叠石炭纪的冰川痕迹，而且还有当时的整个气候证据，如果应用大陆移动论，都可以纳入一个完全与现今气候体系相应的系统中去，只是要把南极移到南部非洲一带。相反，按各大陆现在的位置，则完全不可能把它们归纳成为一个可以理解的气候体系。这样，这些观察结果就成了大陆移动论正确性的最有力证明。

如果大陆移动论的古气候证明只能用于石炭纪和二叠纪，而对以后的时期无效，那么它当然是不完全的（对此前的时期，暂时还不能进行，因为目前还不存在这些时期的地图基础）。但是情况绝非如此。我在一本和柯本合写的书[151]中，以同样的方式依次讨论了所有此后的地质时代，就象这里—

—简要地——对石炭纪和二叠纪所作的那样。因篇幅所限，在此不能重复那些论述，因而我们不得不请读者参阅我们的那本书。但是结果都是相同的： 如果使用根据大陆移动论所作的复原图为底图，则总能把那些气候证据纳入一个和现在基本相同的系统，而单纯以各大陆今天的位置为基础，则将矛盾百出。越接近现代，矛盾自然越小，因为各大陆的位置也随之更为接近今天的状况，从而使这些证据对大陆移动论正确性的说服力减弱。

此外还要指出，地极漂移，尤其是对较晚的时代，在解释古代气候中起着至为重要的作用。地极漂移和大陆移动互相补充，在这里形成一个组合法则，应用这个法则后，以前杂乱无章甚至看来互相矛盾的单个事实，就会归并成一个经常使人感到惊奇地简单的图景，这个图景由于和现在的气候系统完全类同而具有极大的说服力。但是这一点最后还是要归功于大陆移动论， 因为没有它的话，地极漂移论至多只能对最年轻的时期提出一个勉强令人满意的解决办法。