第五十八章 全球古地理演化一

根據太陽系在銀河系的位置推測中、新元古代超級大陸的變遷。

11~12億年前(元古宙中元古代晚期),太陽系位於遠銀心點附近,地球自轉有加快的趨勢,超級大陸塊更偏於北極,中國、北美阿拉斯加、西伯利亞、波羅的可能曾進入北極圈。

10~8.5億年前(中元古代末到新元古代早期),太陽系在近銀心點附近運行,地球自

轉變慢,中國-澳大利亞-南極陸塊與勞倫大陸(南美、北美)之間的大洋(PANTHALASSIC OCEAN)開裂但尚位於北半球,勞倫至波羅的系列陸塊旋移至環赤道位置。中國可能曾位於北極而非洲可能位於南極,推測約9.5億前左右也曾有過大冰期,但具體情況不明,塔里木古陸北側和揚子古陸南緣的貝義西期冰磧層可能是這一期的冰磧物。

8~7.5億年前(新元古代早期至早震旦世),太陽系向遠銀心點運行,勞倫大陸向南半球高緯度地區漂移,中國、澳大利亞、南極洲地塊則向北極漂移,約在7.5億年前冰川覆蓋極地,中國的揚子、塔里木地塊被冰蓋覆蓋(海冰),形成南沱組冰磧層。

6.5~5.9億年前(晚震旦世),太陽系向近銀心點運行,勞倫大陸進入南極圈被冰蓋覆蓋,非洲(剛果Congo地盾)、南極洲、澳大利亞、中國等形成以赤道爲中心近南北向的聯合大陸塊,中國的華北和塔里木地塊位於北極地區被冰川覆蓋,形成羅圈組冰磧層,華夏陸塊則可能位於低緯或赤道地帶。形成於11億年前的超大陸“羅迪尼亞(Rodinia)”在前寒武紀晚期(元古宙中元古代末期至新元古代)開始分裂,此時的氣候與今天非常類似,是一個“冰室”的世界。由於缺少具有硬殼的化石以及可信的古地磁資料,使得我們要重建前寒武紀時期的古地理圖非常地困難,依據我們所能獲得的資料,這張六億五千萬年前的古地理圖是我們所能描繪出最古老的時期了。

然而在前寒武紀末期(新元古代震旦紀)是一個特別有趣的年代,因爲所有的大陸互相碰撞,形成了超大陸“羅迪尼亞”,同時地球的氣候是屬於一個大冰期的年代。

在11億年前聚合而成的超大陸“羅迪尼亞”,雖然它的正確大小與組成我們並不清楚,

但它顯示北美洲當時位於羅迪尼亞的中心,北美東岸緊連着南美的西岸,而北美西岸則是連

接着澳洲大陸與南極洲。羅迪尼亞大約在7.5億年前(早震旦世)分裂成兩半,打開了古大洋(Panthalassic . Ocean)。北美洲往南向着冰雪覆蓋的南極旋轉。羅迪尼亞大陸的北半部基本上包括了:南極大陸(Antarctica)、澳洲(Australia)、印度(India)、阿拉伯(Arabia),以及成爲今天中國的一部份大陸碎塊(North .China, South China),以逆時針的方向旋轉,向北穿越嚴寒的北極。

介於分成兩半的羅迪尼亞大陸之間,是第三大陸──剛果地盾(Congo),它組成了中、北非洲的大部分。當羅迪尼亞大陸的兩半互相碰撞在一起的時候,剛果地盾就正好被擠在中間,因此在前寒武紀即將結束之際,大約距今五億七千萬年前,這三個大陸再次因爲碰撞而形成了一個新的超大陸潘諾西亞(Pannotia),與這次碰撞相關的造山運動事件則被稱爲泛非(Pan-African)褶皺造山活動。

如同我們先前所提到,在前寒武紀晚期的地球氣候是非常寒冷的。我們可以在所有鄰近大陸上找到冰河的證據,但是爲什麼嚴寒的氣候如此廣泛地分佈各地,至今仍困惑着地質學家們,曾經有很多假設被提出來,卻一一都被否定。其中一個假設認爲:地球曾經傾斜到北極一側向着太陽,而南極一側則背對着太陽,這樣的情形導致地球有一半會受到太陽持續燒烤6個月,而另一半的地球則有6個月冷到結冰。雖然可能,但是並沒有任何一種機制可以說明地球的自轉軸可以傾斜到如此極端的狀況。

另一個不盡相同的假設認爲地球曾經被由岩石或冰所組成的"環"所圍繞,就像今天的土星和海王星一樣,這個“環”造成了地球上的陰影,冷卻了地球上的氣候。然而並沒有任何有關這個環的遺蹟曾經被發現過。

而目前最受認同的假設則是認爲,當時整個地球的海洋都被冰凍,成爲一個巨大的雪球,這個大雪球假說(Snowball .Earth)同時可以解釋表層岩石中,同位素異常的特徵。

現在我們知道在前寒武紀的晚期其實並沒有不尋常的現象進行,這三個假說由於沒有把當時古地理圖分析仔細,而顯得有些解釋得太過頭,對於前寒武紀“冰室世界”的神秘,我們今天已經能夠加以解釋,那是因爲當時大陸的碰撞與超大陸的形成,許多大陸不是緊鄰北極就是南極,導致全世界進入一個全球的“冰室”(就像今天的世界),不過當時位於赤道

附近的澳洲卻出現冰的遺蹟,則是個很有趣的例外。

在寒武紀(570~505MaB.P)時,具有硬殼的動物第一次大量地出現,許多大陸都被淺海所氾濫,超大陸剛瓦那(Gondwana)則正在南極附近形成。

形成於前寒武紀末期(大約6億年前<晚震旦世>)的超大陸潘諾西亞(Pannotia),在古生代(570~248MaB.P)的時候開始分裂,一個新的海洋──巨神海(Iapetus .Ocean)在勞倫西亞(Laurentia,北美)、波羅地(Baltica,北歐)和西伯利亞(Siberia)這幾個古大陸之間擴張。超大陸岡瓦那(Gondwana)則在泛非褶皺帶上組合而成當時最大的大陸,範圍從赤道延伸到南極。

在奧陶紀(505~438MaB.P)時期,溫暖的海水把石灰岩和鹽巖沉澱在岡瓦那大陸的赤道地區(Australia <澳洲>、India<印度>、China<中國>與Antarctica<南極洲>),同時在岡瓦那大陸的南極地區(Africa<非洲>與South .America<南美>)則沉澱了冰河的沉積及冰漂的碎屑。在奧陶紀的時期,古海洋把勞倫西亞(Laurentia)、波羅地(Baltica)、西伯利亞(Siberia)和剛瓦那(Gondwana)這幾個古大陸分隔了開來。到了奧陶紀結束時(晚奧陶世末期),氣候進入了地球上最寒冷的時期之一,冰雪覆蓋了整個剛瓦那大陸的南半部。在奧陶紀時,許多張裂的海盆使得古大陸勞倫西亞、波羅地、西伯利亞和岡瓦那大陸分離開來,包括巨神海(Iapetus .Ocean)隔開了波羅地和西伯利亞大陸,後來巨神海閉合時,形成了加里東山脈(Caledonide .Mts.)以及北阿帕拉契山脈(Appalachian Mts.)。還有古地中海(Paleo-Teyhys .Ocean)把岡瓦那大陸從波羅地和西伯利亞大陸分隔了開來,而巨大的古大洋(Panthalassic Ocean)則覆蓋了當時大部分的北半球。 在奧陶紀"冰室"世界的末期,進入了一個大冰期。冰原的厚度可以達到3 km,覆蓋了大半非洲(Africa)的北部與中部以及部分的南美洲(Amazonia,亞瑪遜盆地)。從冰帽中流出冰冷的融冰水,凍結了世界各大洋,導致生活在赤道附近暖水種的生物大量滅絕。華北板塊於中奧陶世末(455MaB.P)上升爲陸地。

志留紀──由珊瑚礁統治的時期,當古生代的海洋閉合,各大陸開始互相碰撞勞倫西亞(Laurentia)與波羅地大陸(Baltica)的碰撞,使得巨神海(Iapetus .Ocean)的北面分支被關閉,並形成了“老紅砂岩”(Old Red Sandstone)大陸。珊瑚礁四處擴張,陸生植物則開始往荒蕪的大陸“移民”。

在古生代的中葉(大約4億年前),巨神海的閉合使得勞倫西亞與波羅地大陸碰撞在一起。這次的大陸碰撞中,許多地方都出現了大陸邊緣島弧的上覆運動,導致了斯堪地那維亞半島(Scandinavia)上的加里東山脈(Caledonide .Mts.)形成,以及英國(Great Britain)北部、格陵蘭(Greenland)和北美(North .America)東部海岸的北阿帕拉契山脈(Appalachian Mts.)都在同時形成。同樣在古生代中葉,非常類似的情況出現在北中國陸塊(North China)與南中國陸塊(South . China)自岡瓦那大陸(Gondwana)的“印度-澳洲”(India-Australia)邊緣漂移開來,往北移動並穿越了古地中海(Paleo-tethys .Ocean)。從整個古生代的早期到中葉,範圍寬廣的古大洋(Panthalassic .Ocean)就覆蓋了大部分的北半球,同時在海的周圍還環繞着隱沒帶,極像今日太平洋周圍的“火環”(ring-of-fire)。

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