“魔丸”?“冰雪灵珠”?“真的,只是和电影《哪吒》不同的是,这是地球两个时期的状态,准确的称呼是‘岩浆地球’‘冰雪地球’。”中国地质调查局南京地质调查中心副研究员段政说。
今年4月22日是第56个世界地球日。21日,中国地质调查局南京地质调查中心举办第56个世界地球日主场活动,不仅邀请专家进行主题科普报告会,还首次开放了华东实物地质标本馆、“天演”文化广场。走,和记者一起去穿越时空,看看这颗星球的少年轻狂时。
起初“脾气”很“暴躁”,后来有点“不稳定”
一踏入广场,六个巨大的地球情景模型最为引人注目,它们分别是“岩浆地球”“哥伦比亚超大陆”“罗迪尼亚超大陆”“冰雪地球”“潘基亚超大陆”以及未来的“亚美超大陆”。这些模型并非随意选取,而是基于地球演化的科学主线、关键地质变革事件和公众认知共鸣三大维度精心设计而成。
“岩浆地球”,即地球的“魔丸”阶段——约46亿年前,原始地球由星云残骸吸积增生创生而来。因为不断受到星子撞击而产生极高温度,地球表面长期被一片炽热的岩浆海覆盖。

“那时候,地球就像一锅沸腾的岩浆汤,哪哪都像开水一样咕嘟冒泡。”段政介绍,后来经过一亿年的冷却降温,地球表面逐渐升现出原始地壳,“这些原始地壳就像一块块浮在水面上的木板,分分合合,最终在约21至18亿年前,地球上的陆地板块逐渐汇聚形成了首个被广泛认可的超级大陆——‘哥伦比亚超大陆’,那个时候我们中国华北大陆板块开始形成。”
15亿年前,哥伦比亚超大陆开始裂解,各个陆块经过漫长的漂移和碰撞再次在约10至9亿年前聚合而形成罗迪尼亚超大陆。“这一次,我们的塔里木出现,它在超大陆的最北端的尖角上,面朝大海。不过因为当时臭氧层尚未形成,陆地不适合生命生存,罗迪尼亚大陆仍然是个荒地。”段政说。
分久必合、合久必分。到了大约7.5亿年前,罗迪尼亚超大陆又开始裂解离散。
“大陆频繁裂解,消耗了大量温室气体,地球迅速降温,很快变成了‘冰雪灵珠’状态。”段政表示,冰雪地球的出现对地球的生态系统产生了巨大的冲击,但同时也为生命的演化与大爆发提供了新的空间,“单细胞生命为了适应‘冰雪地球’而‘抱团’,多细胞生命诞生。冰雪消融后,地球生态重启和生物多样性爆发,也就是大家熟悉的寒武纪生命大爆发。”

约3至2亿年前,地球陆块再次拼合形成迄今面积最大的超大陆——潘基亚超大陆,又称“盘古大陆”,其几乎包含了地球所有的陆地。后来,潘基亚超大陆的裂解导致了大西洋和印度洋的形成,奠定了现代大陆格局,并驱动了恐龙等生物大规模的迁徙和演化扩散。
地壳运动有“监控录像”?岩石:正是在下
如果石头会说话,华东实物地质标本馆的石头们一定会说:“小眼睛看过来!我们可是地球地壳运动的‘监控录像’。”
最吸睛的莫过于镇馆之宝“欧亚之基”——整个欧亚大陆最古老的岩石之一。记者在现场看到,这是一块形如“船帆”的黑云斜长片麻岩,石体表面颜色深浅不一,有着黑白相间的、流水般的线条。据介绍,这块岩石来自大别山的木子店,形成于38.5亿年前。

“当时我们的地质工作者在大别山采岩石标本,凑巧采了它的一点碎石回来做年份测量。一测发现不得了,38.5亿年。它周围的石头则都在18亿年左右。”段政介绍,“欧亚之基”是块变质岩,它代表了古老地球地壳成岩的形成过程。“比如你所看到的黑白相间的条带,就是岩石在高温高压的成岩过程中,是塑性状态的,流体在岩石中被萃取出来,流体集中的地方是浅色的,主要含石英和长石,而那些较为难熔的物质,则在挤压过程中形成了黑色部分。”
来自浙江龙泉的石英云母片岩样品也相当不一般。南京地质调查中心的地质专家曾在里面发现两颗形成于41亿年前的,仅有0.05mm长的锆石,是目前发现的亚洲最古锆石,记录了地球最原始地壳的珍贵信息。
“古生物化石和岩矿标本是地球演化的忠实记录者,认识它们有助于人们开阔视野,更好地理解人与自然的和谐共生。”段政介绍,标本馆分为太古宇—元古宇、古生界、中生界、新生界四个展区及美洲—大洋洲、沙特阿拉伯两个特展区,展示的标本均由地质工作者在全球各地的高山、峡谷、深海、极地采集而来,共计300件左右。

在中生界展区,段政拿起一块表面鼓起了多个“小球”的岩石,“这块岩石就是我在浙江缙云县挖出来的,它表面的这些‘球’里面其实有气体。”岩石里有气体?段政解释道,“这块岩石是由岩浆喷发至地表快速固结形成的。靠近地面部分和顶部冷却速度快,岩浆中的气体来不及向外扩散,就被快速冷却的岩浆包围形成了球泡。研究它们,对识别古火山通道具有指示意义。”

“分合大戏”仍在上演,2.5亿年后太平洋或将消失
“这场大陆的‘分合大戏’还在继续。”段政带着记者来到最后一个“亚美超大陆”模型地球前,“看出什么来了吗?”“好像没找到太平洋?”
段政介绍,GPS测量显示太平洋板块以每年7—10厘米的速度向西俯冲,欧亚大陆则在向北半球高纬度聚集。据此推算,2.5亿年后太平洋将闭合,美洲与非洲-欧亚大陆终会重新聚合,形成亚美超大陆。
前不久,英国布里斯托尔大学的科学家也在《自然》及《自然地球科学》杂志上发表了相关研究成果。他们通过超级计算机模拟显示,2.5亿年后,地球上所有的大陆将重新汇聚到一起,形成一个完整的“超级大陆”。
段政同时指出,这一预测并非绝对,地幔柱扰动和人类干预等变数都可能改变地球的未来走向。地幔柱的上涌可能撕裂现有大陆,改变板块运动的方向;而人类的大规模地质工程,如碳封存等,虽然当前技术尚难显著干预板块尺度运动,但也可能对地球的未来产生一定影响。
为了让更多的人了解地球演化的故事,中国地质调查局南京地质调查中心精心打造了华东实物地质标本馆、“天演”文化广场,今后将针对不同年龄段的游客设计“感知—探索—反思”递进式科普体系。儿童可以通过集徽章、涂鸦墙等形式进行趣味启蒙;青少年则可以通过模拟实验、参与测试分析等方式进行实践探究。
南京日报/紫金山新闻记者 张安琪