澳大利亞的古代巖石研究表明，板塊構(gòu)造至少在30億年前就開始了 _澳大利亞

位于西澳大利亞皮爾巴拉地區(qū)卡里吉尼國家公園的諾克斯峽谷。（圖片來源：Posnov/Getty Images）
據(jù)美國生活科學(xué)網(wǎng)站（Evan Howell）：科學(xué)家可能在澳大利亞西北部偏遠(yuǎn)的沙漠中發(fā)現(xiàn)了世界上最古老的弧形斷層。這一發(fā)現(xiàn)表明，板塊構(gòu)造過程至少在30億年前就已經(jīng)開始運(yùn)作，這加劇了正在進(jìn)行的科學(xué)爭論。
“這項(xiàng)研究清楚地表明了30億年前的水平板塊運(yùn)動，”該研究的合著者、中國地質(zhì)大學(xué)全球構(gòu)造中心主任Timothy Kusky告訴Live Science 。
在7月15日發(fā)表在《地質(zhì)學(xué)》雜志上的這項(xiàng)新研究中，研究人員透露，大約30億年前，大型城市大小的巖石塊水平移動了至少19英里（30公里）。這些模式類似于地質(zhì)學(xué)家所說的弧形切割轉(zhuǎn)換斷層，在安第斯山脈和蘇門答臘島等活動火山弧中可見。研究人員表示，如果這些發(fā)現(xiàn)是正確的，這些破碎的巖石可能是水平板塊運(yùn)動的最早證據(jù)，盡管并非所有專家都相信。
板塊構(gòu)造是支撐地球地質(zhì)活動的理論，它通過山脈、大陸移動和地震動蕩塑造了我們的星球。然而，確定這一基本過程的起源仍然是一個有爭議的爭論。
模型表明，早期地球驅(qū)動板塊構(gòu)造所需的對流不太發(fā)達(dá)，這表明厚而堅(jiān)硬的地殼形成了一個“停滯的蓋子”，限制了動態(tài)的水平運(yùn)動。雖然巖漿體可能已經(jīng)上升并固化，但剛性板塊無法碰撞或俯沖形成今天觀察到的火山山脈。爭論的焦點(diǎn)是對流何時形成，使地球的“停滯蓋”破裂成單個構(gòu)造板塊。
一些科學(xué)家認(rèn)為，板塊構(gòu)造始于40多億年前的冥古宙。其他人認(rèn)為，直到大約10億年前，原始的“單蓋”或“停滯蓋”主導(dǎo)了早期地球。
最近的人工智能建模表明，構(gòu)造活動可能可以追溯到40多億年前的冥古宙。然而，用地球上最古老、保存很少的巖石的直接線索來驗(yàn)證模型是一個巨大的挑戰(zhàn) 。
由于古代巖石的稀缺，研究這些早期過程很困難。但澳大利亞皮爾巴拉克拉通及其35.9億年前的巖石是了解板塊構(gòu)造起源的重要地區(qū) 。Kusky說：“皮爾巴拉克拉通是地質(zhì)學(xué)家首次定義‘停滯蓋’假說的地方。” 。Mulgandinnah剪切帶——皮爾巴拉克拉通內(nèi)一個廣泛的強(qiáng)烈變形區(qū)域，包括水平斷層——可以為這場爭論提供關(guān)鍵的見解。

西澳大利亞皮爾巴拉克拉通的假彩色航空圖像。（圖片來源：美國國家航空航天局地球觀測站圖片，由Joshua Stevens拍攝，使用了美國國家航空和宇宙航行局/日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省/日本航空航天技術(shù)研究所/日本ASTER科學(xué)團(tuán)隊(duì)的數(shù)據(jù) 。）
研究人員使用經(jīng)典的現(xiàn)場觀測和高分辨率的磁性數(shù)據(jù)將埋藏特征與地表地質(zhì)聯(lián)系起來。他們基于之前的研究，將這一運(yùn)動追溯到大約30億年前，利用結(jié)構(gòu)地質(zhì)學(xué)技術(shù)重建了大型曾經(jīng)連接的巖體的位移至少19英里（30公里）。
當(dāng)板塊在今天的火山弧中以奇怪的角度碰撞時，弧形切割轉(zhuǎn)換斷層就會發(fā)育，從而實(shí)現(xiàn)水平和垂直運(yùn)動。由于Mulgandinnah剪切帶的巖石類型和破壞模式與現(xiàn)代火山弧非常相似，Kusky解釋說，只有一個板塊在另一個板塊下方滑動的深俯沖才能解釋這些觀測結(jié)果。因此，這些發(fā)現(xiàn)驗(yàn)證了最近的人工智能模型，該模型表明板塊構(gòu)造至少在30億年前是活躍的，可能在40億年前就已經(jīng)活躍了。
Kusky說，這些研究“代表了停滯的蓋子主宰早期地球的神話的最后一根釘子” 。
并非所有人都認(rèn)為這項(xiàng)新研究解決了這場爭論。瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院地球科學(xué)教授Taras Gerya沒有參與這項(xiàng)研究，他仍然持謹(jǐn)慎態(tài)度。他告訴《生活科學(xué)》雜志：“關(guān)于皮爾巴拉的俯沖證據(jù) ，目前還沒有達(dá)成共識。” 。他建議其他過程也可以產(chǎn)生類似的觀察結(jié)果。“這種斷層模式也可能在所謂的軟蓋狀態(tài)下發(fā)展，”他補(bǔ)充道，并指出了一種中間狀態(tài)，即地球的巖石圈表現(xiàn)得像一個“軟”或半剛性層，而不是一個完全剛性的板塊。
然而，新西蘭惠靈頓維多利亞大學(xué)Te Herenga-Waka地質(zhì)學(xué)副教授Simon Lamb對這項(xiàng)研究進(jìn)行了審查，發(fā)現(xiàn)這些證據(jù)很有說服力。蘭姆告訴《生活科學(xué)》雜志：“很難想象在沒有俯沖的情況下會發(fā)生如此大的位移。因此，我認(rèn)為這是板塊構(gòu)造的有力證據(jù) 。” 。
Kusky總結(jié)道：“如果它看起來像，聞起來像，那很可能就是它。”