超级大陆的出现——合体的哥伦比亚

我们的地球在远古与今日有着截然不同的面貌。曾经出现过超级大陆，又分崩离析。它们的形成和瓦解深刻地改变了地球上的生态、地质和气候。这一过程引发了海平面的涨落、火山的喷发，还有巨型山脉的诞生。

 

1. 什么是超级大陆

 

在地质学中，超级大陆指的是地球上大部分或全部大陆块体或克拉通组合在一起形成的一个单一的大陆地块，也称泛大陆或联合古陆。然而，一些地质学家使用另一个不同的定义，即“以前分散的大陆的集合”，这留下了解释的余地，并且更适合于前寒武纪时期。为了将超级大陆与其他组合区分开来，提出了一个界限，即一个大陆必须包括至少约占当时地球上已经存在的大陆地壳的75%才能被视为超级大陆。

 

根据现代的定义，超级大陆在今天并不存在。最接近的是目前的非洲-欧亚大陆，它占地球总陆地面积的约57%。大陆陆地靠近彼此的最后时期是在3.36亿～1.75亿年前，形成了盘古超级大陆（Pangaea）。在此之前，超大陆还多次聚合出现，包括罗迪尼亚超级大陆（Rodinia：11.3亿～7.5亿年前）和哥伦比亚超级大陆（Columbia：18.2亿～13.5亿年前）。后者被认为是地球上最早的超级大陆，但在它之前还可能有凯偌兰超级大陆（Kenorland：27.2亿～21.4亿年前）、乌尔超级大陆（Ur：28.03亿～24.08亿年前）和瓦巴拉超级大陆（Vaalbara：36.36亿～28.03亿年前）等。据推测，地球上新的超级大陆可能在未来2.5亿年内形成。

 

2. 板块构造

 

要深入了解超级大陆的形成和瓦解，我们必须先了解板块构造。板块构造这一概念直到最近才被科学界广泛接受。阿尔弗雷德·魏格纳通过他的“大陆漂移”理论首次提出了这个概念。他认为大陆在海底漂浮，因为南美洲和非洲的形状可以完美契合在一起。

 

尽管魏格纳关于移动大陆的机制的想法是错误的，但他认为大陆在地质时期中会移动的观点却是完全正确的。早在16世纪初，地图制作者就开始怀疑大陆可能会随着时间的推移而移动。

 

目前被广泛接受的大陆移动机制是板块构造的概念。板块构造指的是地球地壳由形状奇特的拼图状板块组成的理念。这些拼图板块，也称为地壳板块，位于地球的地幔上。地幔是地球的熔融中心，这个熔融中心有着类似于海洋的流动。英国地质学家亚瑟·霍尔姆斯在1928年发表了“地幔对流说”以揭示地球内部存在对流。霍尔姆斯支持魏格纳的大陆漂移学说，认为大陆漂移的原动力是地球内部的“热对流”，超热的熔融地幔流动导致了上覆板块的移动。

 

地球上的板块究竟有多少个还存在不小的争议，有些人认为只有十几个，而另一些人则认为有超过150个。太平洋板块是最大的，它覆盖了太平洋海底约20%的地球面积。最小的板块可能比一座城市还要小，为278平方公里！

 

3. 俯冲与抬升

 

俯冲，这个词在地质学中有着特殊的意义。当两个板块相向移动，其中一个板块在碰撞时会向下俯冲到另一个板块之下。这种现象通常发生在洋壳和陆壳之间。洋壳是地球表面较薄（5～7km）的板块，而陆壳则更为厚实（10～70km），前者主要由玄武岩构成，而后者主要由花岗岩组成。让我们用一个简单的类比来解释：假设有一艘巨大的集装箱货船和一艘小船相撞，哪一艘会沉没到另一艘之下？显然，货船会将小船碾过去，使其沉入水下。这是因为货船有更大的质量和浮力，所以会保持在水面上，而小船则由于浮力不足而下沉。同样的道理，洋壳相对于陆壳来说，密度更大但厚度却更薄，因此质量和浮力更小，在俯冲时会被挤压到地幔深处。

 

当洋壳向地幔俯冲时，它们形成了俯冲带。这些地带经常形成沿海山脉、内陆火山山脉和地震，是地球表面最活跃的地区之一。

 

洋壳（左）俯冲潜入陆壳下方，进入地幔的洋壳熔融形成一座火山

 

在地质学中，还有一个相关的概念叫做隆起。隆起是指地球地壳的垂直运动，导致陆地表面海拔或高度增加。这种现象可能由板块构造活动引起。当两个板块碰撞时，一个板块可能被挤压到另一个板块之上，从而导致隆起。这种地壳的隆起可能暴露于侵蚀作用，进而进一步塑造地貌。

 

喜马拉雅山脉是地表隆起的绝佳实例（起源于印度板块与欧亚板块的碰撞）

 

4. 哥伦比亚超级大陆

 

地球上最初诞生的“大陆”仅是岛屿一般大小的陆地，各个小的“大陆”自42亿年前形成后就不断发生碰撞，且每次碰撞后都因聚合而变大，终于在约19亿年前形成了可以匹敌北美大陆的超级大陆——哥伦比亚超级大陆。

 

1997年，保罗·霍夫曼提议将这个超级大陆命名为“努纳”（Nuna），之后Rogers和Santosh（2002）提议用哥伦比亚作为超级大陆的名称，这是因为北美哥伦比亚地区与印度东部之间的关系为证实超级大陆的存在提供了关键证据。

 

哥伦比亚超级大陆是沿着21亿～18亿年前全球范围内的碰撞造山带聚集而成，几乎包含了地球上所有的大陆地块。据估计，其从北到南最宽的地方大约有12900公里。在哥伦比亚超级大陆内，印度东海岸与北美西部相连，澳大利亚南部与加拿大西部相连。超级大陆内的大陆接合处发育造山带，其规模或可与喜马拉雅山脉相匹敌。迄今为止，全球已发现了19处20亿年前～18亿年前的造山带。在约15亿～13.5亿年前，受地幔对流影响，哥伦比亚超级大陆发生裂解。

 

注：图片来自网络。

 

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编辑：郭俊丽

校对：张   凡

审核：梁   忠

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