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【导读】最近《美国国家科学院院刊》发表的一项研究，利用一套独特的砂岩地貌，揭示了约7亿年前雪球地球事件期间融水活动的关键信息。研究人员通过对砂岩中的赤铁矿进行铀铅测年，确定了砂岩注入发生在约6.9亿至6.6亿年前，为低纬度冰川作用和融水事件提供了新的时间约束，并且揭示了冰川融化并非一次性完成，而是一个断断续续的过程。很久很久以前，大约7亿年前，地球经历了一段极度寒冷的时期，被称为成冰纪（Cryogenian）。科学家们认为，当时的地球可能从两极到赤道都被冰雪覆盖，就像一个巨大的雪球。这就是“雪球地球”假说。但是，地球上的冰川到底覆盖了多大面积？冰川是如何运动的？这些问题一直困扰着科学家们。此外，地质学家们还发现地质记录中有一段长时间的缺失，被称为“大不整合”。有人认为这是“雪球地球”时期冰川大规模侵蚀造成的，但也有人持不同意见。![]()
最近，科学家们在美国科罗拉多州发现了一些特殊的砂岩，叫做塔瓦凯Tavakaiv砂岩。这些砂岩就像“雪球地球”时期的“日记”，记录了当时发生的故事。这些砂岩侵入17.2亿至10.7亿年前的片麻岩和花岗岩中，呈现出无层理、富含砾石和鹅卵石的石英砂岩特征。研究人员对砂岩岩脉中与之交切的赤铁矿-石英脉进行了原位赤铁矿铀-铅年代学分析，以确定砂岩注入的时间。![]()
通过铀-铅测年，科学家们发现塔瓦凯砂岩的注入时间大约在6.9亿到6.6亿年前，正好对应“雪球地球”中一个叫做Sturtian冰期的时期。砂岩的沉积特征，如缺乏层理和层形、褶皱和断层变形等，都与冰下环境的沉积和变形作用一致。早期的砂岩注入可能与裂谷作用和地热加热导致的基底融化有关，而后期注入则与约6.61亿年前Sturtian冰期消融期间的融水事件有关。这说明当时的“雪球地球”并非完全冰封，融水活动也比较活跃。此外，科学家们还发现，塔瓦凯砂岩周围的岩石并没有明显的被冰川磨损的痕迹，这表明“大不整合”的形成可能与“雪球地球”时期的冰川侵蚀关系不大。![]()
这项研究不仅提供了低纬度地区存在冰川的证据，还揭示了冰川融化并非一次性完成，而是一个断断续续的过程。更重要的是，它挑战了以往对“大不整合”成因的认识，为我们理解地球早期气候和地质演化提供了新的思路。
参考文献：L. Courtney-Davies, R.M. Flowers, C.S. Siddoway, A. Tasistro-Hart, F.A. Macdonald, Hematite U-Pb dating of Snowball Earth meltwater events, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 121 (47) e2410759121, https://doi.org/10.1073/pnas.2410759121 (2024).
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