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Sep. 25 2019

新的地質重建研究,揭露了一塊失落的大陸

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  • 大科爾諾峰(Corno Grande)矗立在白雲之間,是亞平寧山脈(Apennine Mountains)的最高峰。對於地殼構造的調查顯示,位在義大利中部的亞平寧山脈是大亞德里亞古大陸(Greater Adria)被削去陸塊的一部分殘骸。PHOTOGRAPH BY GUIDO PARADISI, ALAMY STOCK PHOTO

一項研究對過去2億4000萬年的地質史進行了詳細的重建,揭露了被稱為大亞德里亞(Greater Adria)的古大陸的混亂過往。

當你沿著散布在亞德里亞海(Adriatic Sea)周圍的山脈地帶行走時,可能會發現自己正費勁攀爬通過的,是一塊失落已久的大陸坍塌後的殘餘物。

這一堆亂石代表的是一塊格陵蘭大小的大陸地殼在數百萬年前崩壞後的殘骸,科學家在9月的《岡瓦納研究》(Gondwana Research)期刊裡,描述了這個情形。在這份以前所未有的詳細程度重現過去2億4000萬年間,地中海地殼結構史的新報告中,這塊大陸崩毀的故事只是其中的一部分。

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這個模型顯示了這塊大陸最初是如何從現在的西班牙、南法和北非分離出來,形成一塊被研究團隊正式命名為大亞德里亞(Greater Adria)的單獨陸塊。不過由於地球堅硬的板塊持續無情地推擠,這塊大陸之後墜入了數條隱沒帶(subduction zone)──地球毀滅性的地質深淵──之中。

這塊大陸的頂層在它隱沒到地函極深處時被削去,就好像有個巨人替大蘋果削皮一般。殘餘部分就留在上頭的板塊上,準備成為之後沿著義大利、土耳其、希臘、阿爾卑斯和巴爾幹半島隆起地帶上形成的新山脈。

這個大陸有數塊碎片躲過了隱沒作用造成的粗糙「削皮」和緩慢消失的命運。這些大亞德里亞留下來的殘骸,如今可以在義大利靴形國土的鞋跟地區找到,就散布在威尼斯和杜林(Turin)之間,以及克羅埃西亞的伊斯特里亞(Istria)地區──這表示你可以來一趟失落大陸碎片之旅。

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重建地質上的這一段過去,是理解現在地質的關鍵,帶領這次研究的烏得勒支大學(Utrecht University)地殼構造和古代地理專家杜威.凡因斯貝爾根(Douwe van Hinsbergen)說。

「現在我們身邊所看見的東西,除了木材和布料之外,都是地質學家在山裡發現的。」他說。那些如今對文明不可或缺的礦石、金屬和礦物等都能在這些山峰裡找到,而且隨著時間過去,這些資源原來互相連結的儲藏地,也被板塊構造的混亂弄得支離破碎。

像這個新研究中的這種模型,能讓人將時光倒轉觀看解體的發生。例如若在某個國家裡找到有一個銅的礦床,透過重建就能讓我們算出原來和它連在一起的碎片最後可能會落在哪裡,等於有效地創造出現今時代的藏寶圖。

將拼圖重新拼起

重建地中海從三疊紀時期開始的地質演變過程是有一些挑戰性。科學家廣泛了解這個地區的地殼構造歷史已經有一段時間了,不過由於這邊地質的錯綜複雜程度,更詳細的分析一直令人望之生畏。

「地中海的地質情形一片混亂。」德州大學達拉斯分校(University of Texas at Dallas)的板塊構造專家羅伯.史登(Robert Stern)說,他沒有參與這項研究。

在這個混亂的地區,幾位地質學家早先已經找到一塊失落的大陸曾經存在的線索,不過這個故事中的重要細節仍然難以找到。失落大陸的殘骸散落在約30個國家境內,每個國家都有自己的模型、地圖、調查技術和專用術語。這個大陸在文獻裡甚至還有一堆可能的名稱。

為了把事情釐清,這個團隊花了10年時間去收集整個地區大量的地質和地球物理資料,然後使用了一套叫做GPlates 的軟體把資料放進他們的模型裡。在過去大約15年來,這套軟體──凡因斯貝爾根形容是「相當防呆」──讓人們能更精細地微調和視覺化板塊構造系統。 這個團隊刻苦的努力,終於揭露了這塊失落大陸複雜變動過程中的缺失篇章。

大約在2億4000萬年前,大亞德里亞還是盤古大陸的一部分,受到了現在的北非、西班牙和南法的擠壓。在2000萬年後,大亞德里亞從非洲斷開;4000萬年後,又從法國和西班牙分離出來成為獨立的大陸。

雖然現在還不是很清楚它的地理,但可能有點像是大部分埋在水下的西蘭大陸(Zealandia),只有幾大塊陸地(以西蘭大陸來說,是紐西蘭和新喀里多尼亞[New Caledonia])伸出於海面上。它也可能有點像是佛羅里達礁島群(Florida Keys),有著一群從海裡突出來的非火山島嶼。

巨大的成就

大亞德里亞的毀滅確實是在1億年前開始,當時它撞上了現在的南歐,大陸的一部分下沈到這整片區域裡一系列的板塊之下。這種廣泛、隨機般地隱沒意味著這塊大陸「每一塊碎片都經歷了不同的變化,」凡因斯貝爾根說:「然後就有了地中海如今的混亂面貌。」

然而關鍵是,「如果大陸消失,多半會留下痕跡。」凡因斯貝爾根說,而所謂痕跡包括了造山形成的斷崖。

兩塊大陸相撞時會形成山脈,例如喜馬拉雅山脈形成的過程。不過並不是一定要有碰撞帶才能造山;史登說,隱沒板塊的頂層也有可能會被上面的板塊削去,削下來的部分在聚積並壓碎後就可以形成山脈。

這個原則對重建地中海的過去非常重要,凡因斯貝爾根說。地質學家可以把今日看到的這些造山殘骸的數量,拿來和原來大陸中被隱沒到下方地函的部分的長度做配對比較,如此能讓他們對這片古代拼圖的每一小片做出更準確的模型。

這份研究「顯然是一項極巨大的工程。」地球物理學家迪特馬.穆勒(Dietmar Müller)說,他是雪梨大學地球位元組計畫(EarthByte Project)的共同主持人,該研究團隊開發了GPlates。投入這項研究的努力,和他自己的團隊對整個地球的地殼構造故事進行重建所花費的心力不相上下──他說,不過這份新研究在深度上的不足,已經被它驚人的細節所補足。

延伸閱讀:代表好幾億年地球史的地層不見了,究竟發生了什麼事?一場持續了50天的地震,為何眾人一無所悉?

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