來，看一眼恐龍時代的地球
巴西烏魯庫姆高原赤鐵礦形成了一個保護層，在幾百萬年里阻止了侵蝕作用。 圖片來源：PAULO VASCONCELOS
登上烏魯庫姆高原的山頂，放眼望去是一片銹跡斑斑的紅色土地。這裡毗鄰巴西熱帶草原，儘管該地區有大量侵蝕性降雨，但這座高原的表面在大約7000萬年里基本沒有變化，使它成為地球上已知最古老的景觀。沿著山坡走下去，你就行走在恐龍曾經駐足的地面以下幾米的地方。
這個驚人的畫面來自近日發表在《地球與行星科學快報》的一項研究，該研究由澳大利亞布里斯班昆士蘭大學地球化學家Paulo Vasconcelos領導。
直到最近，科學家還只能通過觀察表面沉積物估計侵蝕程度。但是，Vasconcelos和同事利用其開發的地球化學新工具，測量了古老岩石侵蝕情況。Vasconcelos說：「它們都指向同一個故事，儘管說服人們需要一些時間。」
地球科學家表示，古老景觀可能存在於其他散布在南半球地質平靜地區的孤立高原上，這些地區沒有被板塊構造重塑，也沒有被冰原夷為平地。地質學家曾懷疑，這些在巴西、澳大利亞和非洲南部發現的高原是古老的，因為侵蝕破壞了其周圍的景觀。而「這裡就像電影里一樣，好像能看到奇異的動物四處遊盪」，美國加州大學伯克利分校的地貌學家William Dietrich說。
幾十年來，地貌學家一直專註於被板塊構造加速地質變化、抬升山脈、打開裂縫、形成油氣的地區。伯靈頓佛蒙特大學地質學家Paul Bierman問道：「大多數地質學家都去了哪裡？他們去了山裡，或油田。」但是，新地球化學工具正使科學家被地球緩慢變化的魅力所吸引。
Vasconcelos團隊使用了4種不同的地球化學年代測定系統充實烏魯庫姆高原及其鄰居聖克魯斯的歷史。其中一種利用了地表第一次暴露在雨水中時形成的礦物錳氧化物顆粒。這些顆粒中含有微量的放射性鉀元素，自那以後，鉀元素就逐漸衰變為氬元素，這就為人們提供了一個時鐘，顯示了7000萬至6000萬年前形成的地貌。
里約熱內盧 概念圖
另一種測量侵蝕方法來自氦、鈹和鋁的同位素，這些同位素是在宇宙射線撞擊地表岩石時形成的。它們的高丰度表明這些高原每1000萬年才會脫落1米的物質，該研究組認為，周邊景觀的侵蝕速度可能是這個速度的100倍。Dietrich說：「他們綜合了一段非常引人注目和特殊的侵蝕歷史，時間測量十分巧妙。」
加州聖地亞哥斯克里普斯海洋學研究所地貌學家Jane Willenbring表示，研究結果還提出了一個新問題，「是什麼讓景觀能持續數百萬年？」到目前為止，已知的最古老地表是在乾旱地區發現的，比如智利的阿塔卡馬沙漠，或者南極洲的乾旱山谷，因為那裡的水土流失非常緩慢。
不過，這篇論文的作者之一、加州理工學院地球化學家Ken Farley表示，相反，巴西高原的壽命依賴於水。它們富含一種叫做赤鐵礦的氧化鐵，赤鐵礦能與溶解在雨水中的石英發生反應，形成堅硬的岩石塊保護土壤。「只有氧化鐵，沒有其他物質。」Farley說。
類似的被鐵或二氧化硅保護的高原，可能存在於所有變化緩慢的土地中。聖保羅聯邦大學地貌學家Fabiano Pupim提到，「Vasconcelos的發現有可能促使其他研究人員回到古老而緩慢變化的地形上來。」
其中一個誘惑是它們擁有悠久的歷史。「這個表面經歷了許多地球化學過程。」Vasconcelos說，「如果整個地球發生了非常劇烈的變化，應該留下一些痕迹。」他表示正在開發一種技術，從針鐵礦的氧同位素中梳理出降雨和溫度的歷史。針鐵礦是一種鐵氧化物，覆蓋著巴西和澳大利亞的鹽鹼地。
巴西 亞馬遜河/概念圖
這些表面還可以幫助科學家判斷板塊內罕見的強烈地震襲擊一個地區的頻率。Bierman說，如果古老的冰帽完好無損，那麼在冰帽下方岩石中發現的任何斷層都必定與更早的地震有關。
此外，這些古老高原還有另一份禮物：濃縮了鐵礦石的沉積物，可以防止被不透水的表面沖刷掉。如果不予理會，烏魯庫姆高原可能還會存在3000萬年。但是現在，人類活動加速了其變化。Farley提到，當研究組在本世紀初訪問那裡時，高原的大部分地表已經被採礦活動破壞。「如果現在回到那裡，我不確定這些材料是否還會留下來。」（唐一塵）
相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.epsl.2019.04.014
TAG:科學網 |