无聊十亿年

无聊十亿年是古生物学家马丁·布拉西尔提出的从18亿年前至8亿年前的地球历史时期。属于元古宙,表现为环境、生物进化岩石圈异乎寻常的稳定。[1]其确切起止时间与持续时长在学界有不同观点,开始时间可能从24亿年前至18亿年前,结束时间从8亿年前至5亿年前。这段地球历史时期也被称为“贫瘠十亿年”(Barren Billion),[2]“地球枯燥时代”(Dullest Time on Earth)[3] ,“地球的中世纪”。[1] 虽然被称为“无聊”,但这一时期板块构造、环境条件、真核生物进化仍然是可观的。[4][5]

简介

地球地质史上的大气氧气含量

在无聊十亿年之前的地质时期,地球经历了多次广泛的冰河时期真核生物出现、蓝细菌进化导致氧气释放入大气层、大气层中出现拦截紫外线臭氧层,大洋中铁的氧化等等。[6]无聊十亿年之后,大气层经历了快速变化,大气层氧气含量上升到现代水準,寒武纪大爆发期间大多数现代主要动物的出现,海洋中大型动物出现。[6]

相反,在无聊十亿年时期内部,气候稳定、大气层氧气含量低、相对缺乏生物圈事件、大气层与海洋的组成成分缺乏大变动。[4][7][8] 这种稳定性可能是由于相对稳定的超大陆产生于17亿年前一直持续到7.5亿年前才瓦解。[6]

在无聊十亿年时期,绿色和紫色光合作用细菌看起来在缺氧与亚硫酸海洋中很繁育。[6]这种海洋的生产力远不如现代海洋,释放着亚硫酸气体包括有毒的硫化氢,营养成分非常有限(特别是钼、铁、氮、磷)。[9][10] 在无聊十亿年中,渐渐地真核生物从这种海洋的古菌祖先中进化出来。[11]无聊十亿年结束时,第一种陆生生物出现了。[12] 无聊十亿年以非常寒冷,原因不明,遍布整个地球的大冰河时期(雪球地球)为结束标志。

板块约束

地球的生物圈、大气圈与水圈的演进,关联于超大陆旋回,即大陆地壳经历周期性汇聚与分散。无聊十亿年经历了两个超大陆演进:哥伦比亚超大陆罗迪尼亚超大陆。哥伦比亚超大陆形成于20亿年至17亿年前,保持准稳定直至13亿年前。发生了几次不成功的分裂。地质学与古地磁学证据支持哥伦比亚超大陆在11亿年前至10亿年前只经历了小变化就形成了罗迪尼亚超大陆。古地理学重建支持该超大陆位于赤道及温带气候区,几乎没有陆地在极区。[13]18亿年至8亿年期间,一系列有限的陆壳破裂所以被动边缘缺乏。[14] 这种洋陆稳定的配置是环境稳定的基本约束。7.5亿年前罗迪尼亚超大陆的破裂终结了无聊十亿年。[1]

一种机制被用来解释如此低的板块变化:在地球演化的早期阶段,软流圈温度太高以至于不能保持现代板块构造;代替板块在俯冲区的回收,板块连接在一起直至7.5亿年前地幔冷却到启动板块俯冲。[15]启动之初,由于地壳很厚,板块俯冲消减非常强烈。[1]

宇宙活动

缺少冰河时期也可能与宇宙射线流强度有关。冰河时期一般宇宙射线流强度较低,引起太阳风波动。[16]即,地球遭受较强宇宙射线可能引发冰河期的来临。另一个可能原因是银河系恒星形成,20亿年前至10亿年前的冰河时期少与恒星形成减少相关。[17]太阳系进入或离开银河系的某条旋臂,意味着宇宙射线增多或减少。因为宇宙射线的来源——超新星通常在银河系悬臂中产生。

缺少较长冰河期

与地球地质史的可观察到的正常周期相比,无聊十亿年缺少显著较长的冰河期。

一些研究[18][19]表明,这一时期较低浓度的大气层氧气含量,导致缺少臭氧层,再加上较低的太阳活动强度[20],即使没有很高的温室效应,仍然排除了缺乏冰河期的可能性。因此,缺少冰川记录可能是数据不准确而不是那个地质时期真就如此。在西澳大利亚金伯利地区发现了18亿年前古冰川切槽。[21]

参见

参考文献

  1. Cawood, Peter A.; Hawkesworth, Chris J. . Geology. 2014-06-01, 42 (6): 503–506 [2019-08-01]. Bibcode:2014Geo....42..503C. ISSN 0091-7613. doi:10.1130/G35402.1. (原始内容存档于2020-04-18) (英语).
  2. Young, Grant M. . Geoscience Frontiers. 2013-05-01, 4 (3): 247–261. doi:10.1016/j.gsf.2012.07.003.
  3. Buick, Roger; Des Marais, David J.; Knoll, Andrew H. . Chemical Geology. 1995-06-20, 123 (1–4): 153–171. Bibcode:1995ChGeo.123..153B. doi:10.1016/0009-2541(95)00049-R.
  4. Roberts, Nick M. W. . Geoscience Frontiers. Thematic Section: Antarctica – A window to the far off land. 2013-11-01, 4 (6): 681–691. doi:10.1016/j.gsf.2013.05.004. 已忽略未知参数|df= (帮助)
  5. . Science News. [2016-03-01]. 已忽略未知参数|df= (帮助)
  6. Lenton, Tim; Watson, Andrew. . 2011: 242–261. ISBN 9780199587049. doi:10.1093/acprof:oso/9780199587049.003.0013.
  7. Holland, Heinrich D. . Philosophical Transactions of the Royal Society of London B: Biological Sciences. 2006-06-29, 361 (1470): 903–915. ISSN 0962-8436. PMC 1578726. PMID 16754606. doi:10.1098/rstb.2006.1838 (英语).
  8. Lyons, Timothy W.; Reinhard, Christopher T.; Planavsky, Noah J. . Nature. 2014, 506 (7488): 307–315. Bibcode:2014Natur.506..307L. PMID 24553238. doi:10.1038/nature13068.
  9. Anbar, A. D.; Knoll, A. H. . Science. 2002-08-16, 297 (5584): 1137–1142. Bibcode:2002Sci...297.1137A. ISSN 0036-8075. PMID 12183619. doi:10.1126/science.1069651 (英语). 已忽略未知参数|df= (帮助); 已忽略未知参数|citeseerx= (帮助)
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