地質之謎：地球缺失長達10億年的岩石層
【大紀元2021年09月27日訊】（大紀元記者張雨霏編譯報導）一個半世紀以前的一支美國探險隊在考察科羅拉多大峽谷期間，意外發現一宗神祕的失蹤事件，即地球失去了長達10億年時間的地質年代，而這一失蹤事件讓隨後的地質學家一直困擾到今天，科學界的爭論仍在進行中。
1869年，自學成才的獨臂地質學家約翰·威斯利·鮑威爾（John Wesley Powell）率領10人組成的一支小隊展開一項長達10個月的探險之旅。他們的任務很簡單，沿流經懷俄明州（Wyoming）科羅拉多河的支流格林河（Green River）順流而下1609公里，考察大峽谷（Grand Canyon），沿途記錄他們的發現。
雖然在探險過程中危機重重，但他們卻有幸目睹了很多自然奇觀，宏偉的懸崖、鬼斧神工的絕壁，以及千奇百怪、稜角分明、高聳入雲的高崖。但在所有這些自然奇景中，鮑威爾對懸崖尤其感興趣，他後來描述大峽谷懸崖為「眾神的圖書館」，是五顏六色岩層構成的「一本偉大著作的岩石書頁」，一行一行地閱讀這本書，可知地球形成的歷史。
但隨後鮑威爾在大峽谷絕壁仰望令人頭暈的高處時，發現了一些反常的東西。
站在懸崖底向上仰望，鮑威爾可以看到一大片堅硬的結晶岩石，大部分是花崗岩，以及片岩（即受到強烈壓力的板岩或頁岩），以不同尋常的垂直層狀排列。在結晶岩石層上面是305米厚的紅色砂岩帶，就像所期望的那樣呈現整齊的水平排列。
但這裡發現了一個問題。鮑威爾數過垂直結晶岩的層數後，估計這部分岩石本應該有3050米的厚度，但實際測量後卻發現只有152米厚。也就是說，整整二千多米厚的岩石竟然完全消失了。他將這一怪事稱為「地層大角度不整合」（ The Great Unconformity）。
現在的地質學家們都知道，堅硬的結晶岩石最年輕的也有17億年的歷史，而砂岩層中最古老的岩石最早則形成於5.5億年前。這意味著我們地球的地質記錄中有超過10億年是空白的。直到今天，沒有人知道中間這層岩石為何消失了。
地層不整合現象普遍存在
雖然岩層缺失在美國大峽谷特別明顯，但這種現象在全球都可以見到。
美國伊利諾伊大學地質學系名譽教授馬夏克（Stephen Marshak）對英國廣播公司（BBC）解釋說，在任何大陸的中心地帶，無論是美國、西伯利亞還是歐洲，如果向地層下鑽得足夠深，就會碰到這種神祕的兩岩石層不整合現象。「所以這個地質現象很普遍，這告訴我們地球歷史中有一個我們還未搞明白的，非常非常重要的故事。」
正如馬夏克所暗示的，要想弄清楚在這消失的10億年裡，地球發生了什麼事件，以及導致了什麼事件，這並非是無關緊要的一件小事。原因有二。
首先，這個地層不整合恰好發生在另一件令人費解的事件之前，即5.41億年前地球生命的多樣性突然爆發性的激增，這就是我們所稱的寒武紀生命大爆發（Cambrian explosion）。
寒武紀生命大爆發是指地質史這樣一個年代，原來海洋生命僅是零落分布怪異奇特，生物學很難分門別類的生物，比如狀似科幻片巨型三葉裂變植物的奇怪東西，以及如同壓扁了的巨大橢圓生物，但隨後突然之間豐富多樣的生物竟在海洋中出現，許多主要的生物門類至今仍然存在於地球上。而更神奇的是，這個生命的突然大爆發發生在1300萬年至 2500萬年前「一眨眼」的時間段內。
其次，有科學家認為地球在失去地質年代的10億年裡經歷了劇烈的氣候變化，可能變成了一個巨大的冰球，地球表面幾乎完全凍結。至於「雪球地球」（snowball Earth）如何形成，地球生命又如何活過10億年的嚴寒，目前科學界所知甚少。
然而，如果我們知道在這個史前黑暗時代發生了什麼，也許我們就能解答這些棘手的科學難題。
地層不整合現象的可能原因
理論一：雪球地球
關於長達10億年地質年代消失的原因，有一種觀點是受今天地球冰川狀況的啟示。比如說今天地球上第二大冰體格陵蘭冰蓋（Greenland Ice Sheet），這個巨大冰蓋覆蓋了格陵蘭80%的面積，大約170萬平方公里。
就像河流一樣，冰川也會移動，但移動得非常緩慢。冰川移動時，會逐漸沖刷掉冰層下的地表。如果這種情況持續數萬年甚至數百萬年，最終這種侵蝕會沖刷掉大量的岩石層。
雪球地球理論認為，當地球還是一個巨大的雪球時，格陵蘭冰川侵蝕地表的過程也適用於當時的整個地球表面。
美國新罕布什爾州（New Hampshire）達特茅斯學院（Dartmouth College）地球科學系的助理教授凱勒（C Brenhin Keller）帶領的研究小組猜測，這個開始於大約7.17億年前，結束於大約5.8億年前的前寒武紀大冰期，有能力將地表厚達3,000至5,000米的岩石層搬移原處，這一模式足以解釋地層大角度不整合現象。
理論二： 超級大陸（supercontinent）的死亡
另一種理論是，造成10億年岩層消失的罪魁禍首可能是羅迪尼亞（Rodinia）超級大陸。這是遠古時代曾出現過的超級大陸，結合了今天的南極洲東部、印度、西伯利亞、中國、南美洲、北美的一大塊地區和非洲的一部分，大約在10億年前形成，然後逐漸分裂，直到7.5億年前瓦解。
根據這一理論，羅迪尼亞超級大陸在長達2億年的時間裡應該看起來就像一個巨大無比、沒有任何生命的丘陵高原，而當時的生命仍然只局限於圍繞超級大陸的廣闊海洋中。最終導致10億年岩層被侵蝕到幾乎為零。
理論三：岩層消失不是源於單一事件
然後最新提出的一種理論是，長達10億年時間的岩層消失，只有兩種可能。一是沒有岩石沉積，一是所有岩石全部被移走，或者兩者都有。
最近科學家對環繞加拿大東北部哈德遜灣（Hudson Bay）的一大片裸露的古代岩石盤，即加拿大地盾（Canadian Shield）開展了一項研究，結果有了重大發現。
參與這項研究的科羅拉多大學（University of Colorado）地質科學系副教授弗勞爾斯（Rebecca Flowers）接受BBC採訪時說： 「看來，大峽谷的岩石大侵蝕發生在雪球冰川作用之前，而加拿大地盾則發生在雪球地球冰川作用期間或之後。」
這表明，地質記錄中的這一巨大的岩層中斷不是單一孤立現象，而是至少為兩個較小的間斷，因為大約發生在同一時間，看起來像同一個大間斷一樣。
2021年早些時候，又出現了一個令人意外的發現。在鮑威爾那次決定性的探險剛剛過去150年，弗勞爾斯和她的同事們回到大峽谷進行了他們自己的調查。他們驚奇地發現：即便是大峽谷消失的10億年岩層，也可能不是同時消失，而是在幾億年時間發生的幾個獨立事件中消失的。
如果遺失的兩組岩石真的是各不相干，這表明其岩石層的遺失根本不是由雪球地球這樣的特殊事件造成的。在這種情況下，弗勞爾斯認為可能是地質構造過程將地殼大幅向上推動而造成。或許也沒有什麼冰川侵蝕的作用，有可能是地殼大幅上升後，高海拔使得沉積物難以沉積成岩石，因此在這個時期就幾乎無岩石層可言。
一個未解之謎
然而，有關地層大角度不整合現象仍沒有定論。爭論仍在繼續中，專家都強調需要更多的數據才能做結論。幸運的是，這可能很快就會改觀。
參與大峽谷地層研究的加州大學聖巴巴拉分校（University of California, Santa Barbara）地質學教授麥克唐納（Francis Macdonald）表示，改變遊戲規則的一項主要技術是一種稱為熱年代學（thermochronology）的技術，是通過測量岩石形成以來的溫度變化來推斷岩石的歷史。
麥克唐納說，「這項技術基本上給了我們一個窗口來找回這段岩層失蹤時間的記錄。」
馬夏克解釋說，「例如，（用較老的年代測定方法），如果有人說他們測定一塊花崗岩的年代，結論有1億年的歷史，他們通常指的是這塊花崗岩是從岩漿冷卻成固體的這個時間。」
「使用熱年代學，你不是測定岩石形成的時間，而是這塊岩石大致在什麼時候被推到地球的表面，這可以披露很多有關遠古時代地球深處發生的未知事件。」
地球到底隱藏了什麼祕密？只有到揭曉時我們才會知道。
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