赖柏林:冰臼是雪球地球理论的有力证据
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- 最后修订:
- 2020-11-03 10:40:51
摘要:
“雪球地球”理论认为,地球在距今8亿年到5.8亿年前曾经经历了一次极其严重而漫长的冰河时代——瓦兰吉尔期。当时不仅陆地全部被冰川覆盖,海洋表面也被完全冻结,液态水靠来自地球核心的热量支持,存在于2公里厚的冰层下。如果从太空看,地球完全是一巨大的“雪球”。“雪球地球”假说最早由美国地质学家约瑟夫·可西文克博士1992年首先提出。“雪球地球”的假说有哪些根据?第一,地球在距今6亿到8亿年间广泛发育了一层或多层称为“冰积岩”的冰川沉积,它代表了全球性的寒冷气候。最著名的一次冰期发生在距今6亿年左右,几乎在现今所有大陆上都留下了可靠的记录,地质学上称为瓦伦格冰期。不管怎样,在地球上很好保存了距今6亿到8亿年的地层中,几乎都能找到同期的冰川沉积。很显然,这个寒冷气候是一个全球性事件。第二,在地球的历史中,很多数据表明,地球在距今6到8亿年间,冰积岩大多沉积在中、低纬度附近,换句话说,也就是赤道和赤道附近,也是陆地主要分布的区域。这方面的资料得出一个结论:广泛的寒冷气候发生在地球的赤道及其附近区域。然而“雪球地球”理论对形成“雪球地球”的原因却不清楚,对“雪球”为什么融化,变成现在的地球的原因也不能做出解释,证据不够充分,“雪球地球”理论还没有被科学界所接受。其实冰臼就是雪球地球理论的有力证据。
冰臼是指史前时期的冰川融水携带冰碎屑、岩屑物质,沿冰川裂隙自上而下以滴水穿石的方式对下覆基岩进行强烈冲击和研磨所形成的石坑,因其形态很像古代舂米的石臼而得名。在河北省丰宁县喇嘛山山顶发现大量冰川遗迹——冰臼群,从而改写了我国仅在西藏、黄山等地有冰臼的零星记录。此后,从高纬度的北国边陲到低纬度、低海拔的海南岛,从舟山群岛到新疆阿拉山口,冰臼被广泛发现,在世界各地也普遍发现冰臼的存在。关于冰臼形成的原因,科学家们提出了风成说、水成说和冰成说等理论。当前主流的理论是冰成说。冰成说认为,低纬度的冰臼是第四纪冰川全球泛大冰盖形成的。然而,在低纬度地区是不会有第四纪冰川的,这是冰成说无法解释的。地球膨裂说认为,这些冰臼是“雪球地球”(也就是震旦纪大冰川)形成的。证据:
1、冰臼都是由花岗岩组成的。地球膨裂说认为,岩石圈是花岗岩形成的。46亿年前地球形成之后熔融的地球在万有引力的作用下,铁、镍等重的物质下沉向地心集中形成地核;镁、铝、上浮,40亿年前,因为地球温度逐渐降至400-700摄氏度形成了封闭的岩石圈。因为花岗岩岩浆的密度最小,因此,封闭的岩石圈是由花岗岩形成的。
目前世界上发现的最早的8亿年前的陆相沉积层,是我国地质学家李四光在长江三峡发现的莲沱组。既然陆相沉积层最早是8亿年前的,这说明8亿年前海洋海覆盖着整个地球,所以大陆上不可能形成8亿年前的陆相沉积层。只有海洋开始从大陆上退却之后,大陆上才可能形成陆相沉积层。发现最早的8亿年前的陆相沉积层,这证明海洋是8亿年前开始从大陆上退却的。
地球历史上曾多次出现过气候异常的时期,比如5500万年前,地球的平均气温迅速上升了9℃,成为了地球历史上最热的时期之一;2.1万年前,北美和欧洲的大部分地区被厚达2公里的冰层覆盖,并且导致海平面下降了120米之多……而地球历史上最极端的气候时期,很可能属于6亿或7亿年前的“雪球地球”(Snowbal Earth)。3月5日的《科学》杂志刊登了美国哈佛大学的地球学家麦克唐纳(Macdonald)与其合作者的一项研究。在这项研究中,他们对加拿大的一些夹在冰川沉积物之间的火山灰进行了精确的同位素定年,认定这些冰川沉积物是在大约7.16亿年前沉积的。通过进一步的对比,他们还确定在7亿多年前这些沉积物并不像今天这样接近北极圈,而应该在赤道附近,也就是说当时的冰川来到了赤道附近。这无疑为“雪球地球”的假说提供了新的地质学方面的支持。
从上述3个事实可以看出,既然岩石圈是由花岗岩形成的,8亿年前海洋还覆盖着整个地球,水结成2公里厚的冰(玄武岩洋壳是两亿年前形成的),又因为8亿年前的2公里厚的冰川融化后的海水必然从2公里高的地方跌落到花岗岩形成的岩石圈上形成冰臼,所以冰臼必然都是由花岗岩组成的。既然冰臼是由花岗岩组成的,这说明冰臼都是8亿年前形成的。既然冰臼都是8亿年前的2公里厚的冰川融化后的海水形成的,那么这个冰川必然是“雪球地球”。
2、其他的沉积岩都没有形成冰臼。广东省梅州市3处连同德庆县已发现的壶穴(冰臼)场,发育于岩性为花岗岩的河床上。而在龙鯨河壶穴群上游约30米处花岗岩上见一颜色较深(相对于浅色花岗岩)的岩浆岩俘虏体(或二次侵入岩体)其周围则未形成壶穴。梅县小桑河上游花岗岩河床亦可见二次侵入岩体(前泥盆纪变质岩),右岸河床坡谷上可见明显岩层层面,此处并未见壶穴形成。从上述事实可以看出,之所以没有其他沉积岩形成的冰臼,是因为冰臼是8亿年前的“雪球地球”形成的,而其他沉积岩是8亿年前以后形成的。