瓦巴拉大陸
瓦巴拉大陸（Vaalbara）是一個理論上曾經存在的超大陸，自36億年前開始形成，31億年前成形，28億年前分裂。該超大陸的名稱「Vaalbara」來自南非的卡普瓦克拉通（Kaapvaal craton）和西澳大利亞的皮爾巴拉克拉通（Pilbara craton）。瓦巴拉大陸形成期間這兩個克拉通是相連的。
在形成瓦巴拉大陸的各個克拉通中的最古老撞擊事件噴發物以放射性定年法的結果都是34.7±0.02億年。值得注意的是兩個克拉通之間類似的結構序列年代在35到27億年之間。
來自兩個克拉通的超基性岩古地磁資料顯示，38.7億年前兩個克拉通曾經組成同一個超大陸。重建的兩個克拉通的視極移路線表現出明顯的相似處。皮爾巴拉和卡普瓦克拉通在同時期都有與長英質火山岩漿活動相關的張性斷層存在，並且有同時代的撞擊層。
大陸板塊互相碰撞並在造山運動期間形成超大陸的過程是週期性的。這個超大陸形成、分裂、分散與重組的板塊運動週期大約是4.5億年。
概況
[編輯]- 原屬於瓦巴拉大陸的區域
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皮爾巴拉克拉通是澳洲地圖紅色部分。
瓦巴拉大陸是地球理論上存在的第一個超大陸[1]。該大陸被認為於31億年前形成，而形成它的過程可能開始於36億年前，並於28億年前分裂[1]。
目前仍未確認瓦巴拉大陸開始分裂的時間。地質年代學和古地磁學證據顯示兩個克拉通曾經在27.8到27.7億年前之間發生緯向30°旋轉分離，這代表自28億年以前兩個克拉通就分離了[2]。
瓦巴拉大陸是由南部非洲東部的卡普瓦克拉通和澳洲大陸西北方的皮爾巴拉克拉通組成，而瓦巴拉大陸名稱即來自兩個克拉通名稱後四個字母[1]。
存在時間
[編輯]瓦巴拉大陸何時形成、乃至是否存在過都有爭議。
南非與西澳大利亞的太古代-古元古代(28–21億年前)聯繫首先由A. Button在1976年作出，他發現南非跨瓦爾盆地和澳洲哈默斯利盆地間的相似性。不過Button卻將馬達加斯加放在了非洲和澳洲之間，還認為岡瓦納大陸的穩定地質結構持續了很久。[3]:262, 286相似地，在CITEREFRogers1993、CITEREFRogers1996中，最古老的超大陸是烏爾大陸。不過在Rogers的岡瓦納大陸重建中，卡普瓦爾和皮爾巴拉克拉通被遠遠隔開，這與之後的造山運動矛盾，且與瓦爾巴拉假設矛盾。[4]:145–146
Cheney 1996則發現了三重地層相似性，並假設兩塊克拉通曾形成他所謂「瓦巴拉大陸」。這個模型由Zegers, de Wit & White 1998的古地磁數據支持。[5]:96–98 2.78–2.77Ga兩塊克拉通古緯度的重建則相當含混。在Wingate 1998中結果甚至不一樣，不過在Strik et al. 2003:19–20等更近的研究中得到了相同的結果。
其他學者則認為瓦巴拉大陸不存在，認為兩個克拉通間的相似性是一次全球過程。例如，他們指出，亞馬遜克拉通、聖弗朗西斯科克拉通和卡納塔克克拉通上也有巨厚火山沉積。[6]:186–187
津干克拉通是24.1億年前津巴布韋克拉通和伊爾干克拉通組合成的超克拉通，其概念不同於瓦巴拉大陸。津干克拉通在21–20億年前解體為卡拉哈里克拉通，另一部分在約19.5–18億年前形成西澳大利亞(伊爾干和皮爾巴拉)克拉通。[7]:Abstract
東南極洲毛德皇后地的太古宙-古元古代Grunehogna克拉通充當了至少10億年的卡拉哈里克拉通東部。在中元古代格倫威爾造山運動形成羅迪尼亞超大陸時，Grunehogna才和東南極洲其他部分相撞。新元古代的泛非造山運動和岡瓦納/潘諾西亞大陸的形成在Grunehogna和卡拉哈里克拉通間創造了大量剪切帶。到侏羅紀岡瓦納大陸分裂時，這些剪切帶最終將Grunehogna和剩餘的南極洲從非洲大陸上切落。[8]:2278–2280 在Grunehogna唯一出露的安南達格斯峰，鋯石岩屑定年為39–30億年前，說明地殼內循環是首個克拉通形成的重要過程。[8]:2298
卡普瓦克拉通由劇烈的事件，如布什維爾德火成複合體(20.45億年)和弗里德堡隕石坑(20.25億年)的侵入標記，而沒有證據表明皮爾巴拉克拉通發生過這些事件，說明兩個克拉通在20.5億年以前就已經分裂了。[9]另外，地質年代學和古地磁學證據表明，兩塊克拉通27.8–27.7億年前30°緯度方向的旋轉分裂，這說明那時起，瓦巴拉大陸就已經分裂了。[10]:Abstract而卡普瓦克拉通和皮爾巴拉克拉通在35到27億年前的岩石地層和年代地層結構序列相當類似[11]。在這兩個克拉通內超基性岩體的古地磁資料顯示38.7億年兩者都曾是同一個超大陸的部分區域[11]。對於這兩個克拉通的重建視極移顯示有明顯的相似性和大幅度的重疊[11]。皮爾巴拉和卡普瓦克拉通都有34.7億年前長英質火山活動時的張性斷層，並有同年代的撞擊層[11]。
綜上，瓦巴拉大陸在10–4億年時間內保持穩定，與後世的岡瓦納大陸和羅迪尼亞超大陸相似。[9]:255–257 一些古地磁重構支持古太古代前瓦巴拉大陸，不過36–32億年前存在過的這個超大陸無論如何不可能被確切地重建。[12]:326
瓦巴拉大陸存在證據
[編輯]卡普瓦克拉通和皮爾巴拉克拉通是地球上保存最完好的太古宙克拉通，而這兩個克拉通有相當類似的前寒武紀早期地質序列紀錄[13]。卡普瓦克拉通的巴伯頓花崗岩－綠岩帶地體和皮爾巴拉克拉通的東半部有四個32到35億年前的大型隕石撞擊事件證據[14]（類似的綠岩帶現已在加拿大的蘇必略克拉通發現，而該綠岩帶橫跨了形成岡瓦納大陸和勞亞大陸的克拉通[2]）。
鋯石和鈾鉛定年法都顯示在卡普瓦克拉通和皮爾巴拉克拉通都有年代為34.7±0.02億年的已知最古老撞擊事件噴發物[14]。撞擊時的高溫讓沉積岩混入小顆粒的玻璃質顆粒中[15]:27。在南非發現的35億年前的玻璃質顆粒和在西澳大利亞發現的年代相當接近[15]:27，是至今已知最古老的地球撞擊事件產物[16]。這些顆粒狀物質相當類似由碳質球粒隕石組成的玻璃質隕石球粒，而這樣的物質可在富含碳的隕石或月壤中找到[15]:27。發現的沉積物顯示了與撞擊事件的海嘯相關的全球性物質沉積作用[14]。
形成
[編輯]克拉通是組成大陸的基礎岩體結構，雖然海洋地殼數十億年之間持續生成和摧毀，這些結構仍然保持穩定[1]。包含古老克拉通的大陸板塊會循環性相互碰撞並發生地質年代中的造山運動而形成超大陸[1]。超大陸就是擁有超過一個克拉通的陸塊。
分裂機制
[編輯]超大陸就像一個隔熱層，使地球的內部熱能難以向外擴散，致使軟流圈溫度過高[1]。最後岩石圈底下物質向上衝頂造成破裂，岩漿向上流動使超大陸分裂後的陸塊滑移。今日的東非大裂谷就是大陸分裂的例子[17]。這個超大陸形成、破碎、分散、再聚集的的4.5億年週期性過程稱為超大陸旋迴[15]:90。
參見
[編輯]參考資料
[編輯]- ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 Supercontinents. enotes.com Science: 1–2. [February 28, 2010]. （原始內容存檔於2011-11-01）.
- ^ 2.0 2.1 Paleogeography: Paleogeology, Paleoclimate, in relation to Evolution of Life on Earth: 2. Posted 12/30/2008 at 11:58:00 PM [February 28, 2010]. （原始內容存檔於2020-10-31）.
- ^ Button 1976
- ^ de Kock, Evans & Beukes 2009
- ^ Zhao et al. 2004
- ^ Nelson, Trendall & Altermann 1999
- ^ Smirnov et al. 2013
- ^ 8.0 8.1 Marschall et al. 2010
- ^ 9.0 9.1 Zegers, de Wit & White 1998
- ^ Wingate 1998
- ^ 11.0 11.1 11.2 11.3 Zegers, TE; Ocampo, A. Vaalbara and Tectonic Effects of a Mega Impact in the Early Archean 3470 Ma: 1. Third International Conference on Large Meteorite Impacts; Nordlingen; Germany; August 5–7, 2003 [March 17, 2010].
- ^ Biggin et al. 2011
- ^ Kock, De; Olivier, Michael. Paleomagnetism of selected neoarchean-paleoproterozoic cover sequences on the Kaapvaal Craton and implications for Vaalbara. UJDigiSpace@The University of Johannesburg. August 25, 2008: 1 [March 17, 2010].
- ^ 14.0 14.1 14.2 Byerly, Gary R; Lowe, Donald R; Wooden, Joseph L; Xie, Xiaogang. An Archean Impact Layer from the Pilbara and Kaapvaal Cratons. Science. 2002, 297 (5585): 1325–7 [March 27, 2010]. Bibcode:2002Sci...297.1325B. PMID 12193781. doi:10.1126/science.1073934. （原始內容存檔於2008-05-23）.
- ^ 15.0 15.1 15.2 15.3 Erickson, Jon. Craters, Caverns and Canyons – Delving Beneath the Earth’s Surface. 1993. ISBN 0-8160-2590-8.
- ^ Lowe, Donald R; Byerly, Gary R. Early Archean silicate spherules of probable impact origin, South Africa and Western Australia. Geology (Geological Society of America). January 1986, 14 (1): 83 [March 17, 2010]. Bibcode:1986Geo....14...83L. doi:10.1130/0091-7613(1986)14<83:EASSOP>2.0.CO;2. （原始內容存檔於2011-07-26）.
- ^ Plate Tectonics: Lecture 3, The Wilson Cycle: Rifting and the Development of Ocean Basins: 1. [March 7, 2010]. （原始內容存檔於2021-02-01）.
- Bailey, R.C., Cruden, A.R., and B. Nitescu. (2006) "Crustal structure and implications for the tectonic evolution of the Archean Western Superior craton from forward and inverse gravity modeling." Tectonics, vol. 25. Online Abstract: http://www.agu.org/pubs/crossref/2006/2004TC001717.shtml （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
- Dann, J., M. J. de Wit, S. H. White, and E. Zegers. (1998) Vaalbara, Earth's oldest assembled continent? A combined. structural, geochronological, and palaeomagnetic test." Online: http://www.geo.uu.nl/Research/Paleomagnetism/publications/Zegers98b.pdf （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
- Wingate, M.T.D. (1998) 「palaeomagnetic test of the Kaapvaal-Pilbara (Vaalbara) connection at 2.78 Ga.」 South African Journal of Geology; December 1998; v. 101; no. 4; p. 257-274 Australian National University, Research School of Earth Sciences, Canberra, Australia. Online Abstract: http://sajg.geoscienceworld.org/cgi/content/abstract/101/4/257 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
外部連結
[編輯]- Palaeos.com （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）: General earth history
