盤古大陸是一塊巨大的超級大陸,形成於 3.2 億至 1.95 億年前。當時,沒有七大洲,而是一個巨大的大陸,被稱為 Panthalassa 的單一海洋包圍。
對盤古大陸形成的解釋開創了現代宇宙論,它假設地球的外殼被分解成幾個板塊,這些板塊在地球的岩石殼(地函)上滑動。
在地球 45 億年的歷史進程中,由於佔地球體積 84% 的地函的攪動和循環,幾個超級大陸已經形成和分裂。根據美國地質調查局。超級大陸的分裂和形成極大地改變了地球的歷史。
“這就是推動整個隨時間變化的地球。這是地球的主要後退,」新斯科細亞省安蒂戈尼什聖弗朗西斯澤維爾大學地質學教授布倫丹墨菲說。
存在,羅迪尼亞和哥倫比亞(也稱為努納)在它之前。在成為盤古大陸的一部分之前,也存在著一塊名為岡瓦納大陸的巨大陸地,但它是否可以被歸類為超級大陸存在爭議。
科學家有什麼證據證明盤古大陸的存在?
一個多世紀前,科學家阿爾弗雷德·韋格納(Alfred Wegener)在匯總了多條證據後,提出了古代超級大陸的概念,並將其命名為盤古大陸(Pangea)(有時拼寫為Pangea) 。 “Pangaea”這個詞來自希臘語“pan”,意思是“所有”和“gaia”或“地球”,根據線上詞源詞典。
墨菲說,關於盤古大陸存在的第一個也是最明顯的線索是“大陸像舌頭和凹槽一樣組合在一起”,這在任何精確的地圖上都非常明顯。地質記錄中另一個明顯的暗示表明地球上的各大洲都是一塊陸地。賓州發現的煤礦成分與同時期波蘭、英國和德國發現的煤礦成分相似。這顯示北美和歐洲一定曾經是一塊大陸。地質沉積物中磁性礦物的方向揭示了地球如何墨菲說,隨著地質時間的推移而遷移。
在根據記錄,相同的植物,例如已經滅絕的種子蕨類舌羊齒,在現在分佈廣泛的大陸上被發現。現在分佈在不同大陸上的山脈,例如美國的阿巴拉契亞山脈和橫跨摩洛哥、阿爾及利亞和突尼斯的阿特拉斯山脈,都是中央盤古山脈的一部分,是由超級大陸岡瓦納和勞俄羅斯碰撞形成的。
盤古大陸是如何形成的?
超級大陸的形成是經過數億年的漸進過程。
運動是盤古大陸形成、分裂的原因,也是當今大陸仍在移動位置的原因。地球的最外層由幾個構造板塊組成,這些板塊在地球的內層(稱為地函)上滑動。當這些板塊移動時,它們會導致陸地慢慢靠近、分裂和變形。
盤古大陸的時間線跨越數億年。根據科學書籍中的一章,在顯生宙早期(距今5.41億年前至今),幾乎所有大陸都位於南半球,其中最大的大陸岡瓦納大陸,橫跨從南極到赤道“古代超級大陸和地球的古地理「(Elsevier,2021)。北半球大部分被泛海海洋覆蓋。在古大陸勞倫大陸、波羅的海大陸和岡瓦納大陸之間,另一個海洋——稱為土衛八,以希臘神話中的泰坦命名,在奧陶紀時期(485 年)開始閉合。(4.44 億至 4.19 億年前),當波羅的海和阿瓦隆尼亞與勞倫大陸相撞形成勞俄羅斯時,根據該章,“顯生宙古地理與盤古大陸」。
最後,大約 3.2 億年前,從地質學角度來說,發生了重大地質碰撞,岡瓦納大陸、勞俄羅斯大陸和其他附近的陸地碰撞在一起,形成了盤古大陸。
然而,盤古大陸並不像多數人想像的那麼大。本章稱,「盤古大陸在任何時候都從未包含過所有大陸」。例如,在石炭紀時期(距今 3.59 億至 2.99 億年),古特提斯洋將盤古大陸與東部的亞洲大陸分開,包括塔里木、北、華南和安娜米亞。
後來,在根據該章,(2.99 億至 2.51 億年前),「許多前岡瓦納大陸地體從岡瓦納大陸東北部邊緣漂流出來,開始了新特提斯洋的開口」。
盤古大陸是如何及何時分裂的?
盤古大陸在 1.95 億至 1.7 億年前分幾個階段分裂。分手早在年初就開始了,根據該章,大西洋中部開放時。這片超級大陸主要沿著以前的縫線斷裂。
(現在的非洲、南美洲、南極洲、印度和澳洲)首先從勞亞大陸(歐亞大陸和北美洲)分裂出來。然後大約 1.5 億年前,岡瓦納大陸解體了。 《印度》雜誌 1970 年的一篇文章稱,印度與南極洲分離,非洲和南美洲出現裂痕。地球物理研究雜誌。大約六千萬年前,北美從歐亞大陸分離出來。
盤古大陸的氣候如何?
擁有一塊巨大的陸地,適合截然不同的氣候週期。墨菲說,例如,非洲大陸的內部可能完全乾燥,因為它被鎖在巨大的山脈後面,阻擋了所有的水分或降雨。
但墨菲說,在美國和歐洲發現的煤炭礦床表明,赤道附近的古代超級大陸的部分地區一定是茂密的熱帶雨林,類似於亞馬遜叢林。 (當死去的植物和動物沉入沼澤水中時,就會形成煤炭,在沼澤水中,壓力和水將物質轉化為泥炭,然後轉化為煤炭。)
墨菲告訴《生活科學》雜誌:“煤炭礦藏本質上告訴我們,陸地上曾經存在過豐富的生命。”
根據該雜誌 2016 年的一篇文章,氣候模型證實盤古大陸的大陸內部具有極強的季節性古地理、古氣候、古生態學。這項研究的研究人員利用莫拉迪組(尼日爾北部的層狀古土壤(化石土壤)區域)的生物和物理數據來重建盤古大陸存在時期的生態系統和氣候。與現代非洲納米布沙漠和澳洲艾爾湖盆地相比,這裡的氣候普遍乾旱,伴隨短暫、反覆的潮濕期,偶爾會出現災難性的山洪爆發。
氣候也影響動物的居住地。該雜誌 2011 年的一項研究顯示,在三疊紀晚期,原科動物科中類似爬行動物的動物生活在一個地區,而哺乳動物親戚(稱為犬齒獸)則生活在另一個地區。美國國家科學院院刊成立。犬齒獸棲息在盤古大陸的熱帶地區,每年會下兩次類似季風的降雨。在北方,原蜥蜴生活在溫帶地區,那裡每年只下一次雨。研究人員表示,犬齒獸類動物可能需要一個富含水的區域,這限制了它們在盤古大陸的活動。
「有趣的是,像身體如何處理廢物這樣基本的東西可以限制整個群體的運動,」懷特塞德在一份聲明中說。懷特塞德說,在乾燥地區,“爬行動物比哺乳動物具有競爭優勢”,這可能是它們留在那裡的原因。
盤古大陸上生活著哪些動物?
盤古大陸存在了一億多年,在此期間許多動物群繁衍生息。在二疊紀時期,甲蟲和蜻蜓等昆蟲以及哺乳動物的前身合弓動物蓬勃發展。但盤古大陸的存在與史上最嚴重的大滅絕-二疊紀-三疊紀(P-TR)重疊。也稱為大滅絕,它發生在大約 2.52 億年前,導致 96% 的海洋物種和大約 70% 的陸地物種滅絕,根據美國地質學會的數據。
早期的見證了主龍的崛起,這一類動物最終演化了鱷魚、鳥類和大量爬行動物,包括。大約 2.3 億年前,一些最早的盤古大陸上出現了多種恐龍,其中包括獸腳亞目恐龍,它們主要是肉食性恐龍,它們的骨骼和羽毛與鳥類相似,大多具有充滿空氣的骨骼和羽毛。
盤古大陸如何影響演化?
可能存在像盤古大陸這樣的超級大陸。
當盤古大陸存在時,陸橋區域之間的遷移為不同物種提供了關鍵的遷移途徑。這些橋樑使包括早期恐龍在內的物種得以穿越非洲大陸並適應當地環境。這些遷徙走廊對於超級大陸內多樣化生態系統的發展至關重要,因為物種可以迅速擴散到有利的地區。
盤古大陸分裂後,陸地和陸地上的動物變得更加孤立。數百萬年來,這些孤立的族群遵循著不同的進化路徑。這種現象,稱為異域物種形成,使得獨特的物種在不同的大陸上出現。這種多樣化的一個例子是現在澳洲有袋動物的演化。岡瓦納大陸分裂成較小的大陸後,包括南美洲、非洲和澳大利亞,每個大陸上的動物獨立演化。澳洲的有袋動物適應了其孤立環境中的獨特生態位,發展成為從袋鼠到無尾熊的各種形態,與其他大陸的哺乳動物不同。
還會有另一個像盤古大陸一樣的超級大陸嗎?
目前的大陸配置不太可能是最後的。在地球歷史上,超級大陸曾經多次形成,但最終又分裂成新的大陸。目前,澳洲正慢慢向亞洲靠攏,而非洲東部正慢慢與非洲大陸其他地區分離。
根據該雜誌 2012 年的一項研究,基於前寒武紀超級紀(45 億至 5.41 億年前)其他超級大陸的出現,超級大陸似乎每 7.5 億年定期出現一次岡瓦納古陸研究。
根據 2010 年發表在《自然》雜誌上的一篇文章,大多數科學家認為,超大陸循環很大程度上是由地函中的環流動力學驅動的。地球動力學雜誌。
除此之外,細節變得模糊。雖然地函中形成的熱量可能來自不穩定元素的放射性衰變,例如墨菲說,對於地函內部是否存在微型熱流,或者整個地殼是否是一條大的熱傳送帶,科學家們並沒有達成一致。
盤古大陸的研究現狀
科學家們創建了數學 3D 模擬,以便更好地了解大陸運動背後的機制。在 2018 年雜誌上的一篇文章中地球科學前沿,Masaki Yoshida 和 M. Santosh 解釋了他們如何模擬大約 2 億年前盤古大陸分裂以來的大規模大陸運動。這些模型顯示了構造板塊運動和地函對流力如何共同作用來分裂和移動大片陸地。例如,盤古大陸的巨大質量將下面的地函隔離開來,引起地函流動,引發了超級大陸的最初分裂。上地函的放射性衰變也提高了溫度,導致地函向上流動,使印度次大陸分裂並引發其向北運動。
吉田和桑托斯創建了額外的地質模型來預測未來 2.5 億年的地函對流和大陸運動模式。這些模型表明,數百萬年後,隨著澳洲、北美、非洲和歐亞大陸在北半球匯聚,太平洋將會閉合。最終,這些大陸將合併,形成一個名為「阿瑪西亞」的超級大陸。剩下的兩個大陸,南極洲和南美洲,預計將保持相對靜止,並與新的超級大陸分離。
也提出了另一個被提議的超級大陸,稱為終極盤古大陸(Pangea Ultima)。這將涉及大西洋和印度洋的閉合,並將美洲與歐洲和非洲連接起來,最終連接地球上所有的陸地。
未來板塊構造:Pangea Proxima - Vignette 10 - YouTube
觀看如果終極盤古大陸(Pangea Ultima)——也稱為比鄰盤古大陸(Pangea Proxima)——形成,地球可能會變成,根據 2023 年發表在該雜誌上的研究。研究人員對擬議的超級大陸的氣候條件進行了建模,發現它會比今天的地球熱得多。
廣闊的陸地將缺乏海洋的冷卻作用,而老化的太陽將更加活躍,導致地球吸收更多的輻射。最後,大陸合併引發的火山活動將導致二氧化碳濃度大幅上升。據此,他們計算出最終盤古大陸中只有 8% 適合哺乳動物居住。
「雖然今天有一些非常專業的哺乳動物可以棲息在撒哈拉等地區,但這些哺乳動物是否會被優先選擇以及它們的後代是否會重新輻射到終極盤古大陸並佔據主導地位還有待觀察,」第一作者亞歷山大法恩斯沃斯英國布里斯託大學的一位氣候學家當時告訴Live Science。 “也許爬行動物更適應?或者完全不同的東西?”
《Live Science》撰稿人 Carol Stoll 的補充報導
其他資源
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