地质之谜：地球某些部分30亿年间几乎没有变化

yzzhaoyun

位于西澳大利亚皮尔巴拉的米尔溪国家公园。

上个世纪，在地球是如何形成的，以及板块运动如何持续塑造陆地、海洋和山脉方面，我们取得了飞快的进展。但是地质学家尚未达成共识的是：板块形成前的地球是什么样子的?

有一种理论认为早期的地球火山活动非常活跃，并且今天还能看到板块活动的证据，发表在《地质学》杂志上的一项新研究对这种理论提供了支持。

在墨尔本大学攻读博士期间主要研究早期地球动力学的Adam Beall认为，地质学建立在均变论这个想法之上，即我们可以研究今天发生的地质过程，并利用这些过程来理解地球如何在数百万年的过程中进行运转的。但这种方法无法用来理解早期的地球，因为早期的地球非常热，并以完全不同的方式运转。在构想地球上最古老的陆地如何形成上，地质学家们面临着困难。

墨尔本大学地球科学学院的Louis Moresi教授介绍，一种观点认为在板块运动之前只存在着尘雾；另一种观点是地球最初的10亿年与现代板块构造完全不同。

地球内部的放射现象对地球进行持续的加热，而这种热量需要释放到某处。板块运动（有时被称为大陆漂移）就是地球释放热量的一种方式。

科学家们认同，早期的地球要比如今更热，放射现象也更多。如果没有板块运动，这些热量哪里去了？

地质学家们开始在太阳系中寻找另一种解释。Io是木星的69个卫星之一，也是太阳系中火山活动最活跃的地方，Moresi教授认为，这可能是古代地球的一个模型。“在Io上，内部的热量以火山的形式释放出来，所以就有无止境的火山喷发。”这个知名度越来越高的理论被称为“热管地球”(Heat-pipe Earth)。

在Louis Moresi的指导下，Beall博士和来自于华盛顿州立大学的Katie Cooper助理教授利用一个名为Underworld的程序为早期地球版块构造的变迁建立了一个模型。

来自澳大利亚西部皮尔巴拉的一个克拉通。

利用这个工具，他们可能会解决第二个地质之谜——为什么地球上的某些地区不受板块构造的影响?

虽然地球上的大部分地壳受到板块运动不断的挤压、融化、抬升和侵蚀，但被称为克拉通的某些区域在数十亿年里都没有改变。这些大量的平坦地貌位于西澳大利亚、亚马逊盆地、非洲南部和加拿大部分地区。我们仍然在某些地区看到40亿年前原始的、早期的结构。

澳大利亚的部分地球就是由这些古老的克拉通构成的，它们还是当今很多矿产的来源，包括西澳地球大量的铁矿储备。

Moresi教授认为，热管理论解释了这些岩石起初是如何形成的，但却没能解释为什么他们如此坚硬。

通过对较厚火山岩层的研究，地质学家们认为克拉通地壳起初是通过多次火山喷发而形成的。但该过程应该形成比较薄的岩层，而克拉通非常厚，超过200公里，没人能解释其中的缘由。

几年前，副教授Katie Cooper提出了一种假设，即随着冰冷的地幔岩石下沉，克拉通变得越来越厚。研究人员用计算机模型测试了这个想法，在模拟中，在从热管到板块构造的剧烈过渡过程中形成了克拉通。

Moresi教授说：“在过渡到板块构造的过程中，地球经历了这个彻底的颠覆过程。它在很短的时间内释放出储存了约10亿年左右的大量能量，因此创造出这些令人难以置信的坚硬岩石，然后持续几十亿年，并且在地球演化历史上没有重复。”

编译：谷氨酸 审稿：阿淼 编辑：程建兰

来源：https://phys.org/news/2018-05-earth-billion-years.html


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