地球第一塊大陸,比過去估計還提早 7 億年浮出海面

作者 | 發布日期 2021 年 11 月 11 日 11:39 | 分類 自然科學 Telegram share ! follow us in feedly


地球陸地的出現是生命史上一個關鍵時刻,但我們尚不清楚這些陸塊首次出現在地球上的確切時間,以及構建它們的過程。最近,地質學家重新估算了地球第一個克拉通古陸核的年齡,發現它約 32 億年前就浮出海平面了──比過去研究估計的 25 億年還早許多。

克拉通(craton)是指目前大陸地殼上古老而穩定的地方,一般存在大陸內部,由古代結晶基底構成,成分主要是長英質火成岩(如花崗岩),有根部深深插入地函,可達 200 公里處,且克拉通在最近 5 億年內的大陸、超大陸聚合分裂過程中幾乎沒發生變化。

印度西新奔縣(Singhbhum)內便有古老的克拉通大陸,澳洲蒙納許大學地質學家 Priyadarshi Chowdhury 團隊最近重新分析了當地沉積物,發現岩石存在類似風和海浪在沙灘留下痕跡的波紋特徵,為了確認它們的確切年齡與性質,研究人員像大海撈針般從岩石中尋找是否有稱為鋯石的微小晶體──直徑僅幾十微米。

好不容易收集到鋯石後,團隊使用質譜技術以雷射切割晶體確認化學成分,由於鈾以固定速率衰變成鉛,因此只要檢查樣品中鈾與鉛的比例便能確定岩石年齡;據此,研究人員估計最古老、完整的克拉通大陸約 32~33 億年前便從海面上浮現。

然而當時地球還沒有如今豐富的板塊構造,是什麼力量將 Singhbhum 克拉通大陸擠出海面?團隊建立的模型表明,地殼下方的熱岩漿流導致克拉通部分增厚、富含有浮力的材料,和與周圍緻密岩石相比,使得克拉通具有足夠浮力浮出水面。

有趣的是,與之年齡差不多的沉積岩也出現在於澳洲和南非最古老的克拉通中,表明此時全球可能出現多個大陸陸塊,堧對此科學家仍有其他疑問:究竟有多少陸地同時暴露?這些陸地在海面上停留了多長時間?

研究人員指出,即使克拉通在首次浮出水面後不久就又下潛回海中,也會引起重大變化,比如陸地的風化侵蝕過程會從大氣中吸收二氧化碳,從而稍微冷卻地球,同時還會將磷等元素帶入海洋,為地球第一個生命提供關鍵成分,也許進一步促成藍綠菌誕生,並透過光合作用局部增加大氣中氧含量,隨後一步步引領複雜生命問世。

新論文發表在《美國國家科學院院刊》(PNAS)。

(首圖來源:pixabay

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