几十亿年的地质史盘古大陆扮演了什么角色?

20世纪初,德国科学家 阿尔弗雷德·魏格纳 (Alfred Wegener) 发现了一个神奇的现象。

南美洲东海岸和 非洲西海岸非常吻合, 就像拼图上的两块一样。 而马达加斯加正好可以 拼在非洲的一侧, 印度的部分地区 似乎也可以补充进来。

因此,尽管饱受争议, 魏格纳还是在1915年出版了 《大陆和海洋的起源》一书。 推动了他所谓的“Urkontinent ” (原始大陆)的概念。 而在1920年版的书中, 他一度称“原始大陆”为 Panga of the carboniferous。

在经过拉丁化后, “Panga”如今已转变为“Pangaea” 被译为——盘古大陆, 我们可以将其理解为 晚古生代时期全球所有大陆

这张描绘1.9亿年~2.3亿年前 地球大陆情况的地图 目前为地质学家复原的 最为准确的盘古大陆基础形状图, 因此我们将在这张图的基础上 完善整个盘古大陆的真貌!

那么盘古大陆时期的山脉 应该是什么样子的呢? 我们可以从地球上现存的 那些最古老的山脉中 寻找到一些真相。

比如例如美国的阿巴拉契亚山脉、 摩洛哥的小阿特拉斯山脉和 英国的苏格兰高地, 它们都有近5亿年的历史。

结合盘古大陆基本地图可以看出, 这三个山脉正好形成了 横跨超大陆的一个连续山脉, 被称为盘古中央山脉 (Central Pangean Mountains)。

地质学家认为盘古中央山脉是 三叠纪盘古大陆上一个 东北-西南走向的古山脉, 是在两个面积较小的 超大陆劳亚古大陆和 冈瓦那大陆相碰撞 形成盘古大陆的过程中形成的。

尽管如今的阿巴拉契亚山脉、 小阿特拉斯山脉等 盘古中央山脉的 残余部分并不是很高, 但据地质学家们推测, 曾经的盘古中央山脉地壳厚度 约等于喜马拉雅地区, 在规模上,甚至比喜马拉雅还要大, 经过了几亿年的风化剥蚀 才成为了如今的样子。

例如,在格伦维尔造山运动期间, 魁北克附近的劳伦提安山脉 延伸到了格陵兰岛。 而盘古大陆的这一地区 现在主要位于加拿大和美国境内, 是当时地球上山地最多的地方。

然后是圭亚那地盾、 南美洲的一系列山脉和高地, 其历史可以追溯到近17亿年前。 尽管你只能勉强在该地区的 现代高程地图上辨认出来。

当盘古大陆的下半部分, 也就是先前的冈瓦纳大陆开始分裂, 非洲和南美洲分开时, 山脉围绕分界线边缘逐渐形成, 即巴西东部和非洲西部。 实际上,世界上 许多最古老的山脉 都位于南非,其中 最古老的是 马孔多山脉。

而由华力西运动 (Variscan)引起的, 阿尔卑斯山和比利牛斯山脉 在欧洲的生长, 欧亚交界的乌拉尔地槽、 中亚哈萨克地槽及 中国的天山等地槽褶皱回返, 形成巨大山系的现象 也同样出现在了盘古大陆之上。

在盘古大陆地图上, 这些山脉大致沿着这些线排列, 因此关于主要山脉分布的部分 就大致完成了。

首先要提到的就是泛大洋 (Panthalassic Ocean), 泛大洋在希腊文中意为“所有的海洋”, 是个史前巨型海洋, 环绕着盘古大陆。

与“泛大洋到底有多大?”相比, 我们更关心的问题是 “泛大洋究竟对盘古大陆造成了什么影响?” 比如对降雨量、气候和植被等的影响,

在这段时间里, 洋流或者说海水 是如何在世界范围内循环的呢? 虽然并没有显著的化石证据来证明这些, 但我们始终知道地球是如何旋转的, 基本与现在相似。

所以了解了风的运动方向, 我们就可以重建一个 水流循环运动的大致示意图, 至少表层流是这样。

首先在赤道附近, 来自北方和南方的风将海水推向西方, 形成一股洋流穿过赤道水域向西移动。 由于它位于赤道,因此为暖流。

这股暖流到达陆地后, 方向发生了改变。 在北半球,洋流开始向北方流动, 并最终在这个过程中冷却下来。 而南半球也相似, 洋流在被送回东部之前, 水会逐渐冷却。

追踪这些水的运动到大陆的另一边, 由于风的影响, 在赤道处仍然有向西移动的洋流。 在北半球冷却的洋流, 受风向和陆地的影响, 大部分会偏转向下, 逐渐变暖,最终加入赤道流, 完成北大洋环流。

在了解了当时地球上山脉和 海洋的简单特征后, 我们就可以开始分析 其对盘古大陆的具体影响了。

首先,2亿年前大气中 二氧化碳的平均浓度大约是 百万分之1850, 而现在是百万分之400。 也就是说,这一时期的 二氧化碳浓度是现在的5倍, 是工业革命前的6倍。

这将导致全球平均气温 比现代高大约3摄氏度。 虽然这听起来并不多, 但2亿年前来自北极的化石显示, 这里生长着亚热带甚至一些热带植物, 并且目前没有绝对证据 可以表明当时地球上有冰的存在。 换句话说,当时的地球 整体 都处于一个温暖的环境中, 甚至北极都可能被热带植被覆盖。

因此,盘古大陆应该在 两种完全不同的环境中保持平衡, 在湿润的地方有森林, 在干燥的地方有炎热的沙漠, 当然,在雨量适中的地方, 也会存在狭窄的稀树草原 作为两个极端之间的过渡地带。

而利用洋流和山脉, 我们可以找出可能有森林和沙漠的地方, 并用稀树草原填充它们之间的土地。 首先,从洋流的影响开始。

由于寒冷的水流蒸发较少, 使大气中水分很低, 只能产生少量降水。 因此寒流流经的陆地部分 更有可能分布的是沙漠。

而暖流的蒸发量大, 空气中的水分最终 以雨的形式返回到地球。 因此,暖流主要 流经的陆地水分充足, 有利于森林的生长分布。

实际上,这种现象至今仍然存在, 比如在加利福尼亚海岸, 冰冷的海水流动, 使这里的土地变得非常干旱, 创造了像莫哈韦沙漠这样的环境。 而在美国的另一边, 温暖的大西洋水自加勒比海而来 导致美国东部更加潮湿, 南美、非洲和澳大利亚也同样如此。

就降水量而言, 越接近海洋的土地通常降水量越大, 因此在大陆内部,最远离海洋的土地上 同样可能会有沙漠分布。

例如在今天的中亚, 我们就可以看到类似的情况, 由于远离海洋, 干旱地区几乎覆盖了整个中亚。

同样与今天相同的是, 受到赤道季风的影响 一些湿气将被送至内陆, 很可能将部分森林的范围 推向大陆的深处。 森林很可能一直延伸到 盘古中央山脉的中部, 但不会再延伸下去, 这使得山脉的一边潮湿多雨, 而另一边则是干旱和沙漠。

这样的现象我们在今天也能看到, 位于青藏高原南部的 喜马拉雅山脉阻挡了 印度洋吹来的暖湿气流, 从而导致南北坡出现 巨大的气候差异。 北坡雨量少,气候寒冷干燥, 植被十分稀疏, 而南坡雨量却非常充沛, 气候温暖湿润,植被十分茂盛。 这种现象被称为雨影效应, 因此森林的范围 受山脉影响不会 过多向盘古大陆内部延伸。

最后,在各地区边缘增添一些 狭窄的稀树草原带作为过渡区, 这张凭借我们现有知识 复原的 盘古大陆地图就完成了。

数十亿年的时间 是我们难以想象的, 因此要想更详细的 了解大陆和大洋过去的模样, 恐怕需要收集更多的化石, 做更多研究才有可能做到。 对地球过去的 探索之旅还有很长, 而人们的研究也将会 一直进行下去。

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