在大峡谷,岩层保存了可追溯至大约20亿年前的地球地质历史,记录相对连续。但在5.2亿年前到18亿年前之间,这段记录明显空白。就像有人闯进博物馆,搬走了几乎一整翼的岩石,而找出"是谁干的"是地质学中最冷的冷案之一。
现在,研究大峡谷岩石的科学家说,一道巨大的、横跨大陆的悬崖——加上一场全球性冰川事件作为同伙——可能是这起"失窃案"的原因。
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英国南安普顿大学的地球科学家Thomas Gernon和同事在8月17日的《Geology》期刊上报告,这道巨型悬崖大约在8亿年前开始形成,当时一块叫Rodinia的古老超大陆正在裂开。雨水和冰等力量风化、侵蚀岩石,就像海浪一遍遍抹掉沙滩上的一层沙,一层接一层,删掉了地球10亿年的历史。
横跨大陆的悬崖
研究团队用计算机模型模拟了远古地球在数亿年间的演化过程。他们观察到,这道被称为"陡崖"的地形,恰好形成于该地区岩石消失的那段时间。
这道陡崖很可能横跨了Laurentia大陆的大部分区域——那是北美大陆的古老前身。它从后来成为阿拉斯加的地方,一路延伸到亚利桑那,高度大约在1到2公里之间。
Gernon说:"此前没有任何研究提出过大峡谷地区存在大陆级陡崖。我们的研究表明,对于大峡谷发生的巨大侵蚀来说,这是一个合理、直接的解释。"这样一道巨大的悬崖形成了陡峭的坡面,是各种自然力量松动并带走裸露岩石的理想场所。
冰川是帮凶
这道陡崖在"消失行动"中还有很多帮手:冰,大量的冰。岩石消失的时间,恰好和一段极端冰川期重合——那就是"雪球地球"。当时巨大的冰盖形成,可能从两极一直延伸到赤道纬度。冰盖扩张的过程中,侵蚀了大量岩石,帮助制造了岩层记录中的那段空白。
而这道陡崖因为地势高,恰好为雪球地球时期的冰川和冰盖形成提供了理想条件。Gernon和团队在另一篇发表于《Science》的研究中解释过,构造活动形成的陡崖,是大约3400万年前东南极冰盖形成的原因。Gernon说:"陡崖暴露的岩石山峰,就像冰川工厂。"
仍待解决的问题
不过,目前仍不清楚的是:侵蚀掉岩石的过程,究竟发生在雪球地球冰川期之前、期间还是之后。Gernon自己也承认这一点。他说:"那才是真正需要填补的漏洞:把侵蚀历史在空间和时间上,一块大陆一块大陆地、足够精确地确定下来。"
澳大利亚阿德莱德大学的地质学家Alan Collins没有参与这项新研究,但他认为,把岩石消失与Rodinia裂解这类已被证实的地球历史事件联系起来,增强了这个说法的说服力。不仅如此,Gernon团队还指出现代仍有类似侵蚀过程在运作,包括南极洲和南非各有一道类似的陡崖。
这个案子也许还不能算完全了结,但Collins说:"我觉得这非常有说服力。"
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