(圖片來源:Hannah S. Davies /葡萄牙裡斯本大學)
不可思議的年代以前,地球各大洲都不在他們現在的位置。一個巨大的大陸佔據了整個地球,一個超大陸被追溯稱為Pangea(或者,如果您願意,可以叫Pangaea;無論哪種方式,它都是「全地球」的希臘語)。經過漫長而無限緩慢的破裂和大陸漂移過程,我們最終來到了我們熟悉的七大洲。
這就是您可能學到的故事-但這不是全部。從人類的角度來看,當前的世界地圖似乎是既成事實。但是板塊構造是一個連續的過程。即使是現在,我們仍在經歷著我們無法察覺的長期變化,這一變化持續了數億年。在Pangea之前有超大陸。如此深不可測的年齡,因此可能會有其他人。
革命的動搖者
十六世紀的製圖師亞伯拉罕·奧爾特裡烏斯(Abraham Ortelius)首次設想到美國,歐洲和非洲的海岸線像拼圖一樣可以相互配合。基巖中的地質相似性進一步表明,這些大陸曾經是單一塊體的一部分。地球物理學家和氣象學家阿爾弗雷德·韋格納(Alfred Wegener)在1900年代初就闡述了這一想法,稱其為「大陸漂移」。
但是,由於韋格納的模型缺乏進行大陸運動的合理機制,因此該時代的大多數思想家都沒有意識到他的漂移。的確,直到1950年代,韋格納的想法才基本被否決,當時英國地質學家亞瑟·霍爾姆斯(Arthur Holmes)提出,地球地幔中的對流推動海底擴散。
福爾摩斯的見解激發了全球物理學家,地質學家和地震學家的後續研究。到1960年代後期,越來越多的證據使共識朝著接受板塊構造新科學的方向發展。這種範式轉變是如此迅速和完整,以至於有人稱其為「板塊構造革命」。
用高度簡化的術語來說,發生大陸漂移是因為地球物質中只有相對較小的一部分是固體。行星表面,包括陸地和海底,實際上都由巖石板組成,每個板厚約100公裡。這是巖石圈,位於一層過熱的巖石,即軟流圈上。在溫度約為1300°C的兩個區域之間的邊界處,地幔起著稠密的高粘性流體的作用,使剛性地殼浮起來。巖石圈的各個部分(七個主要的板塊和數十個微板塊)以極慢的速度在軟流圈上滑動,就像冰球在空氣曲棍球檯上一樣,在熱對流,重力和旋轉力的共同作用下移動。
超大陸的周期
這些大陸板塊的運動可能始於大約35億年前,隨著時代的發展,產生了許多構造,其細節在很大程度上是推測性的。早期的超大陸是在陸地仍從海洋中冒出時形成的,因此它們遠小於Pangea。第一個是Ur(當時是地球上唯一的陸地),形成於30億年前。它的遺骸構成了澳大利亞,印度和馬達加斯加的一部分。在接下來的3億年中,通過火山作用形成了另外的土地,與Ur聚在一起形成Kenorland。1億年後,肯諾蘭(Kenorland)分崩離析,並且循環重新開始。
隨著新的構造板塊的形成,它們與現有的陸塊相撞,形成了一系列越來越大的超大陸:哥倫比亞,羅丹尼亞和最近的Pangea,它們形成於大約3.35億年前,沿著中緯度從極點延伸到極點。大西洋。
決鬥假設
下一個Pangea會是什麼樣子?很難說。板塊構造的人類可觀察到的影響微乎其微-年位移量約為4釐米,這是蜜蜂翼展的寬度-如此好運,可以通過日曆和直尺進行跟蹤。儘管如此,研究人員已經從理論上推測了許多可能的結果。
1982年,美國地質學家克里斯多福·斯科塞斯(Christopher Scotese)提出了Pangea Proxima (字面意思是「下一個Pangea」)。(蘇格蘭人最初將他的假設稱為Pangea Ultima,意思是「最終的Pangea」,之後才最終對衝了他的賭注。)根據對先前超大陸形成的研究,Scotese想像出一個環形大陸。在他的情況下,美洲對接非洲向東傾斜,與歐亞大陸對接;後者已垂直翻轉;南美和印度形成了內海的海岸線。
在接下來的十年中,美國和南非研究人員提出了另一種安排,稱為Amasia。從大西洋的逐漸擴張推斷,他們設想太平洋將隨著美洲向西漂移,與澳大利亞融合,然後順時針旋轉到西伯利亞而「關閉」。歐亞大陸和非洲保持目前的縱向位置,但向北移動,整個團塊圍繞北極盤旋。南極洲仍然是一個獨立的大陸。
在1990年代後期,英國地球物理學家羅伊·利弗莫爾(Roy Livermore)提出了一種他稱之為新羅萬加(Novopangaea)的構造。在這裡,美洲形成了它的東部邊緣,它們的西部海岸線像鉗子一樣搖擺在一起,在樞紐處擁抱南極洲和澳大利亞的對接。非洲向西北延伸。
2016年提出的最新預測Aurica建立在美國地球物理聯合會的研究基礎上,該研究將海洋潮汐與超大陸循環聯繫起來。Aurica與Novopangaea大致相似,但造成了中國和印度與歐亞大陸其他地區之間的裂痕,導致前者從西方與澳大利亞相撞,而後者則向東環繞地球,然後與新的超大陸對接。
進化的繁榮
但是,下一個超大陸出現了,該循環將產生災難性的環境影響。每當兩個板塊相遇時就會發生暴力後果。碰撞會產生山脈或火山;平行滑動的板塊會產生地震不穩定的斷層線。Kenorland和Rodinia的解體引發了天氣模式,導致冰河時代長達數百萬年。
但是,5.5億年前羅迪尼亞的解散也為陸地生活創造了必要條件。大陸板塊的碰撞抬高了海床,形成了較淺的盆地,使水生生物得以進化到旱地。周期的未來迭代可能同樣會引發進化熱潮。
當前的構造活動似乎相對穩定,並且可能會保持數千年。任何變化都至少在未來1億年之內–到那時我們都將不再受到關懷。(正如利弗莫爾(Livermore)在2007年打趣的說: 「這一切的美妙之處在於,沒人能證明我做錯了。」)但是,思考我們留給那些追隨我們的人們的世界的形狀是令人著迷的-遙遠的生物就像人類來自恐龍一樣。