对澳大利亚古代岩石的研究表明，板块构造至少在 30 亿年前就开始了

研究人员在澳大利亚发现了世界上已知最古老的弧形切片断层，加剧了关于板块构造起源的争论。

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科学家可能在澳大利亚西北部的偏远沙漠中发现了世界上最古老的弧形切片断层。这一发现表明板块构造过程至少在 30 亿年前就已经开始运作，这引发了正在进行的科学争论。

“这项研究清楚地证明了 30 亿年前的水平板块运动，”研究合著者、中国地质大学全球构造中心主任蒂莫西·库斯基 (Timothy Kusky) 告诉《生活科学》。

在 7 月 15 日发表在《地质学》杂志上的新研究中，研究人员发现，大约 30 亿年前，城市大小的大型岩石块彼此水平移动至少 19 英里（30 公里） 。这些模式类似于地质学家所说的弧切片转换断层，这种断层出现在安第斯山脉和苏门答腊岛等活跃的火山弧中。研究人员表示，如果研究结果正确，这些破碎的岩石可能是水平板块运动的最早证据，尽管并非所有专家都相信。

板块构造学是支撑地球地质活动的理论，它通过山脉、大陆移动和地震剧变塑造了我们的星球。然而，确定这一基本过程的起源仍然是一个有争议的争论。

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模型表明，早期地球驱动板块构造所需的对流不太发达，这表明厚而坚硬的外壳形成了“静止的盖子”，限制了动态水平运动。虽然岩浆体可能已经上升并凝固，但刚性板块无法碰撞或俯冲形成今天观察到的火山山脉。争论的焦点是对流何时发展，使地球的“停滞盖”分裂成单独的构造板块。

一些科学家认为板块构造始于 40 亿多年前的冥古宙。 其他人认为原始的“单盖”或“停滞盖”一直主导着早期地球，直到大约 10 亿年前。

最近的人工智能模型表明，构造活动可能可以追溯到 40 亿多年前的冥古宙。然而，利用地球上最古老且很少保存的岩石的直接线索来验证模型是一项巨大的挑战。

由于古代岩石的稀缺，研究这些早期过程很困难。但澳大利亚的皮尔巴拉克拉通拥有 35.9 亿年前的岩石，是了解板块构造起源的重要区域。 “皮尔巴拉克拉通是地质学家首次定义‘停滞盖’假说的地方，”库斯基说。 Mulgandinnah 剪切带——皮尔巴拉克拉通内一个广泛的剧烈变形区域，包括水平断层——可以为这场争论提供重要的见解。

研究人员利用经典的现场观测和高分辨率磁数据将埋藏特征与地表地质联系起来。他们基于之前的研究，将这一运动追溯到大约 30 亿年前，利用结构地质学技术重建了曾经相连的大型岩石体至少 19 英里（30 公里）的位移。

当板块在当今的火山弧中以奇怪的角度碰撞时，弧切片转换断层就会形成，从而实现水平和垂直运动。由于马尔甘迪纳剪切带的岩石类型和破坏模式与现代火山弧非常相似，库斯基解释说，只有深俯冲作用（一个板块滑到另一个板块下方）才能解释这些观察结果。因此，这些发现验证了最新的人工智能模型，表明板块构造至少在 30 亿年前，甚至可能超过 40 亿年前就活跃了。

库斯基说，这些研究“代表了早期地球由停滞的盖子主导的神话的最后钉子”。

并非所有人都同意这项新研究解决了争论。瑞士苏黎世联邦理工学院地球科学教授塔拉斯·格尔亚（Taras Gerya）并未参与这项研究，但他仍然保持谨慎态度。 “对于皮尔巴拉俯冲证据还没有达成共识，”他告诉《生活科学》杂志。他认为其他过程也可以产生类似的观察结果。他补充说：“这种断层模式也可能在所谓的软盖状态下发展。”他指出，在一种中间条件下，地球的岩石圈表现得像“软”或半刚性层，而不是完全刚性的板块。

然而，新西兰惠灵顿维多利亚大学 Te Herenga Waka 地质学副教授Simon Lamb审阅了这项研究，认为证据很有说服力。 “很难想象在没有俯冲的情况下如何发生如此大的位移。因此，我认为这是板块构造的令人信服的证据，”兰姆告诉《生活科学》。

库斯基总结道：“如果它看起来像、闻起来像，那么它很可能就是它。”