我们的星球总是在运动。地球的表面是由巨大的地壳板块组成的拼图,这些板块不断地互相推挤、滑入和分离,在强大的过程中建造高耸的山脉,用新鲜的熔岩铺设新的土地,并雕刻出巨大的海洋。但在 23 亿年前,这种运动减缓到了爬行速度。
这种奇怪的中断现象出现在地质记录中一个神秘的空白中,在 1 月 29 日发表在《自然地球科学》杂志上的研究中揭示出来。“这里的最终结果是,地球历史上缺失了一个章节,”澳大利亚科廷大学的地质学家、合著者罗斯·米切尔说。由于推挤运动会在我们的星球上留下痕迹和轨迹,包括新岩石的形成,而这些岩石的缺失表明运动急剧减少,仿佛地球大约在 23 亿年前猛踩刹车并保持了很长时间。“这几乎就像有一个 1 亿年的速度限制,”米切尔说。地球的板块减速到蜗牛般的速度,山脉被削短,火山陷入休眠。世界变得安静而静止。
尽管各种数据集都暗示可能存在这样的差距,但许多科学家仍然持怀疑态度。例如,耶鲁大学的地质学家大卫·埃文斯(David Evans)没有参与这项研究,他认为随着地质学家随着时间的推移翻开越来越多的岩石,这些差距肯定会填补上。为了试图解决这个问题,来自科廷大学的地质学家克里斯托弗·斯宾塞(Christopher Spencer)以及米切尔和其他同事决定汇编迄今为止最大的统计样本。他们仔细研究了包括超过 40 万种矿物和 70 万个各种类型的岩石样本的数据集——从由硬化岩浆形成的岩石到当大陆板块褶皱并被向上推起形成山脉时形成的岩石。但最终,他们根本找不到任何出现在 23 亿到 22 亿年前的岩石或矿物。
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这让埃文斯信服了。尽管他承认他忍不住担心南极洲广阔的冰盖下许多无法到达的岩石,但他更确定这种平静期将经受住时间的考验。“这篇论文无疑是对这个主题最详细的研究,”他说。“在这方面,它是最先进的,应该让我们长时间讨论这个问题。”
斯宾塞和他的同事认为,这种停顿反映了地球历史上大陆被焊接成一个名为“苏佩里亚”的超大陆的时期。这是一个地质学家很熟悉的故事:大陆似乎有秩序地结合在一起和分离。大约在 2.75 亿到 2 亿年前,地球上的所有大陆都聚集在一起,形成了一个名为“盘古大陆”的超大陆。再将时钟拨回更早的时候,就会出现其他超大陆,如努纳和罗迪尼亚。但时间更早的苏佩里亚是不同的。事实上,一个更合适的称呼它可能是“迷你超大陆”,因为斯宾塞和他的同事认为它只有南极洲的大小。当时大陆板块的表面根本不大。
地质停顿可能是这些表面增长的原因。当陆地像一块新完成的拼图一样聚集在一起时,它们停止了推挤并保持不动。但随着板块构造的停止,地球也失去了它排出热量的机制——这意味着长达 1 亿年的平静期实际上将地球变成了一个压力锅。米切尔说,把盖子盖上一段时间,积蓄的能量将导致板块构造卷土重来。岩浆房最终开始爆发,导致苏佩里亚伸展和撕裂,再次分裂成几个不同的大陆。更重要的是,这些岩浆房向地球表面倾注了如此多的液态岩石,以至于它硬化成固体陆地——建造了比以前更大的大陆。多亏了这种平静期后的爆发,地球在其大陆板块上增加了一大块质量,为大约 16 亿年前形成的第一个真正强大的超大陆努纳铺平了道路。“它超越了以前的任何事物,”米切尔说。
并非所有科学家都相信这种爆发产生了如此多的新地壳。但许多人确实认为这是真正的地质差距的第一个证据,并且很可能与超大陆的周期有关——即使细节需要充实。如果全球性的地壳混合创造了这样的一个停顿,那么其他超大陆的聚集也可能创造了其他停顿。事实上,没有参与这项工作的伍兹霍尔海洋研究所的地质学家马克·本(Mark Behn)在 2008 年与他人合著了一项研究,发现大约在 9 亿年前,在超大陆罗迪尼亚形成后,可能出现了一次平静期。因此,他渴望看到斯宾塞和他的同事开发的相同方法应用于更近的时期。它可以帮助他们理解世界是如何一次又一次地被塑造和重塑的。