研究：第一块陆地出现在地表的时间比人们想象的要早5亿年

大多数人都知道，我们赖以生存的陆地只占地球表面的30%，其余部分都被海洋覆盖。陆地的出现是地球生命史上的一个关键时刻，尤其是因为它们是大多数人类的简陋居所。但我们仍然不清楚这些陆地地块是何时首次出现在地球上的以及是什么构造过程建造了它们。

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日前发表在《Proceedings of the National Academy of Sciences》上的一项研究估算出了来自印度、澳大利亚和南非最古老的陆地碎片（称为板块）的岩石的年龄。据悉，创造这些岩石的沙子曾经形成了世界上最早的一些海滩。

研究得出的结论是，第一批大的陆地是在约30亿年前使其高于海平面--比以前的研究估计的25亿年要早得多。

30亿年前的海滩

当陆地上升到海洋之上时，它们开始被侵蚀。风和雨将岩石分解成沙粒，这些沙粒则被河流运送到下游并沿着海岸线堆积，进而形成海滩。

这些我们今天在海滩上旅行时可以观察到的过程已经运行了数十亿年了。通过在岩石记录中寻找古代海滩沉积的迹象，地质学家可以研究在遥远的过去发生的陆地形成事件。

左图：砂岩地层（用尺子表示）；右图：锆石颗粒（显微图像）

辛格布姆(Singhbhum)板块是构成印度次陆地东部地区的一块古老的陆地地壳，它包含了数个古老的砂岩地层。这些地层最初是由沉积在海滩、河口和河流的沙子形成，然后被掩埋并压缩成岩石。

我们通过研究保存在这些砂岩中的一种叫做锆石的矿物的微观颗粒来确定这些矿床的年龄。这种矿物含有极少量的铀，它通过放射性衰变非常缓慢地变成了铅。这使得研究人员能够估计这些锆石颗粒的年龄，他们通过使用一种称为铀-铅测年的技术来实现。据悉，这种技术很适合为非常古老的岩石测年。

锆石颗粒显示，辛格布姆砂岩是在约30亿年前沉积的，这使得它们成为世界上最古老的一些海滩沉积。这也表明，至少在30亿年前，现在的印度已经出现了一个陆地性陆地。

有趣的是，在澳大利亚（皮尔巴拉和伊尔加恩板块）和南非（卡普瓦尔板块）最古老的板块中也有差不多这个年龄的沉积岩，这表明在这个时候全球可能出现了多个陆地地块。

崛起于海洋之上

岩石陆地是如何设法上升到海洋之上的？陆地的一个独特特征是其厚实的、有浮力的地壳，这使它们能够漂浮在地球的地幔之上，就像水中的软木塞一样。像冰山一样，地壳厚的陆地（通常超过45公里厚）的顶部伸出水面，而地壳薄于约40公里的大陆块则保持在水下。

因此，如果陆地上升的秘密是由于它们的厚度，那么我们需要了解它们首先是如何和为什么开始变厚的。

花岗岩浮力岩

大多数古老的陆地--包括辛格布姆板块--都是由花岗岩构成的，花岗岩是通过地壳底部原有岩石的熔化而形成。据了解，辛格布姆板块的花岗岩在约35亿年前和30亿年前之间形成的深度越来越大，这意味着地壳在这个时间窗口中变得更厚。

由于花岗岩是密度最小的岩石类型之一，辛格布姆板块的古代地壳会随着它的变厚而逐渐变得更具浮力。根据计算，到约30亿年前，辛格布姆板块的陆地地壳已经长到了约50公里厚，这使其具备了足够的浮力并开始上升到海平面以上。

而陆地的上升对早期地球的气候、大气和海洋产生了深远的影响。而这些陆地的侵蚀将为早期光合作用生命蓬勃发展的沿海环境提供化学营养物质、带来氧气产生的繁荣景象并最终帮助创造我们今天的富氧大气。

早期大陆的侵蚀还有助于封存大气中的二氧化碳并带来早期地球的全球冷却。事实上，最早的冰川沉积物也恰好出现在约30亿年前的地质记录中--即第一批陆地从海洋中出现后不久。

关键词： 科学探索 研究：第一块陆地出现在地表的时间比人们想象的