地球大陆板块演变

地球大陆板块演变

前寒武纪晚期的超大陆与"冰屋"世界

形成于11亿年前的超大陆"罗迪尼亚(Rodinia)"在前寒武纪晚期开始分裂，此时的气候与今天非常 类似，是一个"冰室"

的世界。

由于缺少具有硬壳的化石以及可信的古地磁资料，使得我们要重建前寒武纪时期的古地理图非常地困 难，依据我们所能获得的资料，这张六亿五千万年前的古地理图是我们所能描绘出最古老的时期了。

然而在前寒武纪晚期是一个特别有趣的年代，因为所有的大陆互相碰撞，形成了超大陆"罗迪尼亚 "，同时地球的气候是属于一个大冰期的年代。

大约在11亿年前，超大陆"罗迪尼亚"聚合而成，虽然它的正确大小与组成我们并不清楚，但它显 示北美洲当时位于罗迪尼亚的中心，北美东岸紧连着南美的西岸，而北美西岸则是连接着澳洲大陆与 南极洲。

罗迪尼亚大约在七亿五千万年前分裂成两半，打开了古大洋(Panthalassic Ocean)。北美洲往南向着 冰雪覆盖的南极旋转。罗迪尼亚大陆的北半部基本上包括了：南极大陆(Antarctica)、澳洲(Australia)、 印度(India)、阿拉伯(Arabia)，以及成为今天中国的一部份大陆碎块(North China, South China)，以逆时 针的方向旋转，向北穿越严寒的北极。

介于分成两半的罗迪尼亚大陆之间，是第三大陆 ­ 刚果地盾(Congo)，它组成了中、北非洲的大 部分。当罗迪尼亚大陆的两半互相碰撞在一起的时候，刚果地盾就正好被挤在中间，因此在前寒武纪 即将结束之 际，大约距今五亿五千万年前，这三个大陆再次因为碰撞而形成了一个新的超大陆潘诺西 亚(Pannotia)，与这次碰撞相关的造山运动事件则被称为泛非 (Pan­African)褶皱造山活动。

如同我们先前所提到，在前寒武纪晚期的地球气候是非常寒冷的。我们可以在所有邻近大陆上找

到冰河的证据，但是为什么严寒的气候如此广泛地分布各地，至 今仍困惑着地质学家们，曾经有很多 假设被提出来，却一一都被否定。其中一个假设认为：地球曾经倾斜到北极一侧向着太阳，而南极一 侧则背对着太阳，这样的情 形导致地球有一半会受到太阳持续烧烤 6 个月，而另一半的地球则有 6 个月冷到结冰。虽然可能，但是并没有任何一种机制可以说明地球的自转轴可以倾斜到如此极 端的状 况。

另一个不尽相同的假设认为地球曾经被由岩石或冰所组成的"环"所围绕，就像今天的土星和海王 星一样，这个"环"造成了地球上的阴影，冷却了地球上的气候。然而并没有任何有关这个环的遗迹曾 经被发现过。

而目前最受认同的假设则是认为，当时整个地球的海洋都被冰冻，成为一个巨大的雪球，这个大 雪球假说(Snowball Earth)同时可以解释表层岩石中，同位素异常的特征。

现在我们知道在前寒武纪的晚期其实并没有不寻常的现象进行，这三个假说由于没有把当时古地 理图分析仔细，而显得有些解释得太过头，对于前寒武纪"冰室 世界"的神秘，我们今天已经能够加以 解释，那是因为当时大陆的碰撞与超大陆的形成，许多大陆不是紧邻北极就是南极，导致全世界进入 一个全球的"冰室"(就 像今天的世界)，不过当时位于赤道附近的澳洲却出现冰的遗迹，则是个很有趣 的例外。

全球洪水泛滥的年代

在寒武纪时， 具有硬壳的动物第一次大量地出现， 许多大陆都被浅海所泛滥，超大陆刚瓦那(Gondwana)

则正在南极附近形成。

形成于前寒武纪末期(大约距今六亿年前)的超大陆潘诺西亚(Pannotia)，在古生代的时候开始分裂，

一个新的海洋--巨神海(Iapetus Ocean)在劳伦西亚(Laurentia,北美)、波罗地(Baltica,北欧)和西伯 利亚(Siberia)这几个古大陆之间扩张。超大陆冈瓦那 (Gondwana)则在泛非褶皱带上组合而成当时最 大的大陆，范围从赤道延伸到南极。

在奥陶世时期， 温暖的海水把石灰岩和盐岩沉淀在冈瓦那大陆的赤道地区(Australia澳洲、 India 印度、 China中国与 Antarctica南极洲)， 同时在冈瓦那大陆的南极地区(Africa非洲与South America 南美)则沉淀了冰河的沉积及冰漂的碎屑。

揭开冰河时期的序幕

在奥陶世的时期，古海洋把劳伦西亚(Laurentia)、波罗地(Baltica)、西伯利亚(Siberia)和刚瓦 那(Gondwana)这几个古大陆分隔了开来。到了奥陶世结束时，气候进入了地球上最寒冷的时期之一，

冰雪覆盖了整个刚瓦那大陆的南半部。

在奥陶纪时，许多张裂的海盆使得古大陆劳伦西亚、波罗地、西伯利亚和冈瓦那大陆分离开来，包括 巨神海(Iapetus Ocean)隔开了波罗地和西伯利亚大陆，后来巨神海闭合时，形成了加里东山脉 (Caledonide Mts.)以及北阿帕拉契山脉(Appalachian Mts.)。还有古地中海(Paleo-Teyhys Ocean) 把冈瓦那大陆从波罗地和西伯利亚大陆分隔了开来，而巨大的古大洋(Panthalassic Ocean)则覆盖了 当时大部分的北半球。

在奥陶世"冰室"世界的末期，进入了一个大冰期。冰原的厚度可以达到3 km，覆盖了大半非洲 (Africa)的北部与中部以及部分的南美洲(Amazonia,亚玛逊盆地)。从冰帽中流出冰冷的融冰水，冻结 了世界各大洋，导致生活在赤道附近暖水种的生物大量灭绝。

由珊瑚礁统治的时期

劳伦西亚(Laurentia)与波罗地大陆(Baltica)的碰撞，使得巨神海(Iapetus Ocean)的北面分支被关 闭，并形成了「老红砂岩(Old Red Sandstone)大陆。珊瑚礁四处扩张，陆生植物则开始往荒芜的大陆

「移民」。

在古生代的中叶(大约四亿年前)，巨神海的闭合使得劳伦西亚与波罗地大陆碰撞在一起。这次的大陆 碰撞中，许多地方都出现了大陆边缘岛弧的上覆运动，导致了 斯堪地那维亚半岛(Scandinavia)上的加 里东山脉(Caledonide Mts.)形成，以及大不列颠(Great Britain)北部、格陵兰(Greenland)和北美(North America)东部海岸的北阿帕拉契山脉(Appalachian Mts.)都在同时形成。

同样在古生代中叶，非常类似的情况出现在北中国陆块(North China)与南中国陆块(South China) 自冈瓦那大陆(Gondwana)的「印度－澳洲」(India­Australia)边缘漂移开来，往北移动并穿越了古地中 海(Paleo ­tethys Ocean)。从整个古生代的早期到中叶，范围宽广的古大洋(Panthalassic Ocean)就覆盖了 大部分的北半球，同时在海的周围还环绕落隐没带，像极了今日太平洋周围的「火环」(ring­of­fire)。

鱼的世界

当古生代的海洋闭合，各大陆开始互相碰撞。劳伦西亚(Laurentia)与波罗地大陆(Baltica)的碰撞， 使得巨神海 (Iapetus Ocean)的北面分支被关闭，并形成了「老红砂岩(Old Red Sandstone)大陆。珊瑚礁 四处扩张，陆生植物则开始往荒芜的大陆「移民」

。

泥盆世时期是属于「鱼类的世界」，在早泥盆世演化出的有颔鱼类到了晚泥盆世成为最顶尖的掠食者。

植物此时也开始大量出现在陆地上，同时最早形成于热带沼泽地区的「煤」，则是覆盖了大半今 天加拿大极区附近的岛屿、北格陵兰(Greenland)以及斯堪地那维亚(Scandinavia)等地。

洪水泛滥了整个大陆

古生代早期的海洋在泥盆纪时期闭合，形成「盘古」(Pangea)大陆的前身。淡水鱼类开始自南半球 的陆地迁徙到北美(North America)和欧洲(Europe)。森林则是首次出现在赤道地区的古加拿大

(Canada,今天的北极附近)。

在石炭纪早期，位于欧美大陆(Euramerica)及冈瓦那大陆(Gondwana)之间的古生代海洋开始闭合，形成 了阿帕拉契山脉 (Appalachian Mts.)和维利斯堪山脉(Variscan Mts.)。同时南极(Antarctica)开始形成冰 帽，四足的爬虫类开始演化，赤道地区开始形成煤的沼泽。

在晚石炭世时，由北美及北欧所组成的大陆与南方的冈瓦那大陆(Gondwana)发生碰撞，形成了盘 古大陆(Pangea)的西半部。冰雪此时覆盖了泰半的南半球，而巨大的沼泽区煤田则形成于赤道附近。

到了古生代末期，绝大部分在潘诺西亚(Pannotia)超大陆支解期间张开的海洋，都由于后来大陆与 大陆之间碰撞，并形成了新的超大陆盘古 (Pangea)之后耗尽了。以赤道为中心，盘古大陆从南极延伸 至北极，并将古地中海(Paleo­Tethys Ocean)与古太平洋(panthalassic)分隔在东、西两侧。

在晚石炭世到早二叠世的期间，盘古大陆的南部(包括 South America 南美洲南部、Africa 非洲南 部、Antarctica 南极洲、India 印度、印度南部以及 Australia 澳洲)是被冰河所覆盖。 同时证据也显示 在二叠纪晚期，当时北极的冰帽出现在西伯利亚(Siberia)东部。同时在石炭纪晚期，位于盘古大陆中部 宽广的山脉则形成了赤道高地，当 地并成为赤道雨林带形成煤炭的场所。在二叠纪中叶，盘古中央山 脉往北移动到北美及北欧内部的干燥气候区，变成类似沙漠的天气。持续抬升的山脉则阻挡了赤道 风 带吹送而来的水汽。

「盘古」这个字的意思是「所有的大陆」，虽然我们称为「盘古」的这块超大陆形成于古生代末期， 但是这块超大陆在当时似乎仍未包含所有的陆地，就在东半 球 － 古地中海的右侧，仍然有分离于超 大陆之外的陆地。这些大陆就是南、北中国陆块(South,North China)，以及一块长形「挡风玻璃」状的 辛梅利亚(Cimmeria)大陆。 辛梅利亚大陆包含的部分有土耳其(Turkey)、 伊(Iran)、 阿富 汗(Afghanistan)、 西藏(Tibet)、印度支那(Indochina)和马来亚(Malaya)。这块大陆似乎是晚石炭到早二叠的期间，从 冈瓦 那大陆(Gondwana)「印度­澳洲」(India­Australia)的边缘分离开来。结合了中国陆块，辛梅利亚大陆朝 着欧亚大陆往北移动，最终在晚三叠世时，撞上了西伯利亚 (Siberia)的南缘。于是就在亚洲这些破碎 陆块互相撞击之后，世界上所有的陆地于是全部加入了超大陆，形成名符其实的盘古大陆。

大灭绝事件

有史以来最大的灭绝事件就发生在二叠纪结束之时。在二叠纪时期，巨大的沙漠覆盖了盘古大陆 (Pangea)的西半部，同时爬虫类分布整个超大陆的表面。但是在古生代结束的时候，地球上99%的生

命都遭受到了灭绝事件的劫难。

这是一个大陆张裂、海洋形成的年代

大约在三叠纪时期组合而成的盘古大陆(Pangea)，使得陆地上的动物得以从南极迁徙到北极。生命 在经过二叠­三叠的大灭绝之后，重新开始多样、丰富起来。同时暖水种生物的分布则横越了整个古地 中海.

。

由一片片组合而成的盘古大陆，它的形成是始于泥盆世，经由大陆与大陆彼此之间持续的碰撞，一直 持续到三叠纪晚期，才导致了这块超大陆的成形。

盘古大陆并没有立刻就支解开来，它是以相类似的三个阶段分裂成较小的陆块。第一阶段在侏罗 世中叶(大约距今一亿八千万年前)，张裂的活动开始进行。经 过一个阶段，沿着北美(North America) 东岸、非洲(Africa)西北岸和大西洋(Atlantic Ocean)中央的火成活动，将北美向西北方推移了开来。在 南美与北美互相远离的同时，墨西哥湾(Gulf of Mexico)开始形成。就在同一个时刻，位于另一边的非 洲，由于延伸在东非、南极(Antarctica)和马达加斯加(Matagascar)边界的 火山喷发，预告了西印度洋 (West Indian Ocean)的形成。

在中生代的时期，北美和欧亚大陆是同一块大陆，我们有时称之为劳伦西亚(Laurentia)。当中央大 西洋开始张裂，劳伦西亚大陆于是顺时针旋转， 把北美洲往北方推送，欧亚大陆则向南移动。侏罗世 早期在东亚大量出现的煤炭已不复见，由于亚洲大陆潮湿的气候带移往副热带的干燥区，因此取而代 之的是晚侏 罗世时期沙漠及盐的沉积。劳伦西亚大陆这种顺时针的运动，导致了当初将它从冈瓦那大 陆分离开来的V型古地中海(Paleo­Tethys Ocean)开始闭合。

恐龙的年代

恐龙在侏罗世时期，遍布整个盘古大陆

在早侏罗世，东南亚(Southeast Asia)聚合而成。一片宽广的古地中海将北方的大陆与冈瓦那大陆 (Gondwana)分隔两处。虽然此时盘古大陆(Pangea)仍是完封不动，但是最早关于大陆分裂的传闻已经可 以隐约的听见了。

盘古大陆(Pangea)在侏罗世中期开始分裂，到了晚侏罗世，中央大西洋(Central Atlantic Ocean)已经 张裂成一狭窄的海洋，把北美与北美东部分隔开来。东冈瓦那(Gondwana)也同时与西冈瓦那开始分裂。

新的海洋开始形成

在白垩纪时期， 南大西洋(South Atlantic Ocean)张开。 印度(India)从马达加斯加(Matagascar)分离开来， 并加速向北，往欧亚大陆(Eurasia)碰撞的地点前进。值得注 意的是北美洲(North America)与欧洲此时 仍然相连，而且澳洲大陆(Australia)此时也还属于南极洲(Antarctica)

的一部份。

盘古大陆(Pangea)分裂的第二个阶段开始于白垩纪的早期，大约一亿四千万年前。冈瓦那大陆(Gondwana)不断地变得 破碎，包括南大西洋的张 裂，隔开了南美和非洲；以及印度和马达加斯加一起从南极洲漂移开来；还有发生在澳洲 西缘的东印度洋张裂等等。此时的南大西洋并没有立刻打开，而是像拉开拉 链一般地由南向北渐渐张开。这也是为 什么南大西洋比较宽的原因。

另外有一些重要的板块运动事件也发生于白垩世时期。这包括：北美与欧洲开始漂移开来，伊伯利亚半岛(Iberia) 以逆时针方向旋转离开法国 (France)， 印度从马达加斯加分离开来， 古巴(Cuba)与希斯盘纽拉(Hispaniola,西印度群岛) 从太平洋(Pacific Ocean)衍生出来，洛矶山脉(Rocky mountains)的抬升，外来的陆块蓝格尔(Wrangellia,阿拉斯加附近)、 史提金尼亚(Stikinia,加拿大附近)到达北美洲西缘。

白垩纪时期全球的气候与侏罗纪、三叠纪时期类似，比今天要温暖许多。恐龙与棕榈树可以出现在今天的北极 圈(Artic)，南极 (Antarctica)以及澳洲(Australia)南部地区。虽然早白垩世时期的极区可能会有一些冰帽存在，但是整 个中生代都没有任何大规模的冰帽 出现过。

白垩纪时期这样温和的天气状况，部分是因为浅海覆盖了大部分的陆地所导致。温暖的海水从赤道地区可以被 往北输送，为极区带来温暖。这些浅海同时也使得部分地区的气候变得温和，就像今天的地中海可以改善欧洲的气 候一样有用。

由于当时海水面的高度要比今天高出 100~200 公尺，使得这些浅海得以覆盖许多陆地。造成高海水面的部分原 因是由于新海盆开始张裂，大洋中的中洋脊 取代了海水，使得海水溢到陆地上来。白垩纪同时也是海盆迅速张裂的 时期，由于它们宽阔的外形和和迅速扩张的中洋脊取代更多的海水，因此在海床迅速扩张的时期，海水面会趋于上 升。

恐龙的末日新生代

黄色标志的位置指出了恰克斯拉伯(Chicxulub)撞击的地点，这个直径 10 mile(16 km)大小的彗星撞击结果，导致 全球气候的变迁，杀死了恐龙以及其它许多形式的生命。海洋在白垩世晚期便得更为宽阔，而印度(India)也越来越接 近亚 洲(Asia)

的南缘。

印度开始撞击亚洲大陆

大约在五千万到五千五百万年前，印度(India)开始撞上亚洲大陆(Asia)，形成了西藏高原(Tibetan) 和西马拉雅山(Himalayas)。原本与南极大陆(Antarctica)相连的澳洲陆地(Australia)，也在此时开始迅速

向北漂移。

盘古大陆(Pangea)分裂的第三个阶段，也是最后一个阶段，在新生代早期开始发生。北美(North America)与格陵兰(Greenland)从欧洲(Europe)漂移开来，南极大陆释放出澳洲陆块，正如同五千万年前 释放出的印度板块，后来迅速 向北移动并撞上亚洲的东南位置。今天大部分的张裂活动，都是发生在 两千万年前，包括有：红海(Red Sea)的张裂使阿拉伯半岛(Arabia)自非洲(Africa)漂移开来，东非张裂系 统的产生，日本海(Japan Sea)的张裂，让日本往东移动进入太平洋(Pacific Ocean)，以及加里福尼亚湾 (Gulf of California)的开启，使得墨西哥(Mexico)北部及加州(California)一起往北运动。

虽然许多新的海盆在新生代时张开，但是过去六千六百万年以来的地球历史可以说是各大陆在激 烈碰撞的时期。其中最具代表性的碰撞就是大约五千万年前印度撞上欧亚大陆的事件。

在白垩纪晚期的时候，印度是以每年 15 － 20cm 的速度在接近欧亚大陆，这可以说是板块运动 速度的世界记录了。经过白垩纪晚期与边缘岛弧的碰撞之后，北印度（Great India, 大印度）开始隐没 到欧亚大陆之下，抬起了西藏高原。令人惊奇的是亚洲，甚至印度，由碰撞所造成地壳变动的作用至 今仍然持续着，这是因为印度是一片固态的大 陆地壳岩石圈「骑」在主要由较坚硬的海洋地壳岩石圈 所构成的板块之上，而另一方面亚洲则是由较松散的大陆碎块接合、拼凑而成。因此在碰撞带(或称缝 合带) 的地区，由于欧亚大陆内这些碎块与碎块之间仍然热络，而很容易产生反应。于是当印度撞上 亚洲的时候，这些大陆碎块便沿着滑移断层(顺着老的缝合带)被挤往 北边和东边，而沿着这些断层所 发生的地震则至今仍然持续着。

印度与亚洲的碰撞其实只是古地中海(Paleo­Tethys Ocean)在闭合过程中一系列大陆与大陆碰撞的 一部份罢了。从东到西所有的大陆与大陆之间碰撞包括有：西班牙(Spain)与法国(France)的碰 撞，形

成了本宁山脉(Pyrenees)；意大利(Italy)、法国与瑞士(Switzerland)的碰撞形成了阿尔卑斯山(Alps)；希 腊 (Greece)、土耳其(Turkey)与巴尔干省(Balkan)的碰撞，形成了西奈山(Hellenide)和底那瑞(Dinaride)； 阿拉伯 半岛与伊朗(Iran)的碰撞；以及最后、也是最年轻的碰撞­澳洲(Australia)撞上了印度尼西亚群岛 (Indonesia)。

世界呈现一个新的配置

二千万年前，南极洲(Antarctica)整个被冰雪所覆盖，同时北方的大陆也开始迅速冷却。世界看起 来已经和今天非常类似，不过佛罗里达州(Florida)和亚洲(Asia)

的一部份则还是在海洋的覆盖下。

由于大陆岩石圈受到水平方向的压力，导致了大陆碰撞阶段的山脉抬升作用。虽然此时大陆仍然 占据相同的体积，但是它们的表面积则会稍微地减少。于是就全球的 尺度来看，在新生代的期间因为 大陆被消耗，造成了海盆面逐渐增加的结果，也正因为海盆渐渐增大，容纳海水量变多的缘故，使得 海水面在过去六千六百万年来持 续下降，一般来说在大陆互相碰撞的年代(包括泥盆世早期、泥炭世 晚期、二叠世和三叠世)，海水面都比较低。

在低海水面大陆碰撞聚合的年代里，陆生植物在大陆间的迁徙路线也被开启，地球的气候变得更 具季节性，更重要的是地球的气候趋向冷却下来，这多半肇因于 陆地区倾向将太阳能反射回太空，而 海洋则是把太阳能吸收，同时由于陆地的聚集使得永冻冰层的范围得以扩大雪的冰层，将反射更多的 能量回太空。 因此大陆上冰 原一旦形成， 理所当然的地使海水面更加降低， 于是导致陆地的范围更大， 地球变得更冷，更多的冰在陆地上形成，一直循环下去。在这里我们可以学到一个事实， 那就是一旦 地球开始变冷(或变热)，正向回馈的机制就会把地球气候系统推向愈来愈冷(或愈热)的境地。在新生代 的后半，地球开始变冷，冰原首次在南极洲形 成，然后分布到北半球，于是过去五百年来，地球是进 入了一个大冰期的年代。在地球的历史上只有少数几个时期曾经像过去五百万年来这么冷。

地球在过去三千万年来，进入了「冰室」的气候环境

当地球处在它的'冰室'(Ice House)气候模式时，极区是有冰存在的。极区的冰原扩张则是与地球轨 道的变化(Milankovitch cycles, 米兰科维奇循环)有所关联。最近一次的极区冰原扩张到最盛时期，大约 是发生在一万八千年前。

看今日环球 望诸君活在当下

如果我们今天的板块运动继续进行，大西洋(Atlantic Ocean)会变得更宽，非洲(Africa)会碰撞上欧 洲(Europe)，并将地中海(Mediterranean)关闭，澳洲 (Australia)将会撞上亚洲(Asia)的东南，加州 (California)将会往北滑到阿拉斯加(Alaska)的海岸。

虽然我们并没有办法知道地球未来的地理分布会是怎样， 但是我们可以把目前的板块运动投射到未来， 并作合理的推论。一般来说，大西洋和印度洋(Indian Ocean)会持续扩张，直到新的隐没带把各大陆往 后拉到一起，形成一个未来的盘古大陆。

五千万年后的世界看起来有一点点歪，北美(North America)稍微地逆时针旋转，欧亚大陆(Eurasia) 顺时针旋转，把英格兰(England)带到了北极(North Pole)附近，西伯利亚(Siberia)则往南移动到温暖，副 热带的纬度。

非洲会碰上欧洲和阿拉伯半岛(Arabia)，将地中海和红海(Red Sea)都关闭起来。一个如同喜马拉雅 山脉规模的山脉会从西班牙(Spain)延伸，穿越南欧(South Europe)，经过中东(Mideast)后进入亚洲。类 似的情况是欧洲会成为亚洲东南边缘的海滩，新形成的隐没带会包围澳洲，并且向西延伸穿越中印度 洋。很有趣的是注意到今天板块运动的轨迹可以发现，东非的张裂在未来并不会成长为一个大洋。

未来地理分布的最重要改变之一，就是延着北美和南美东岸的隐没带开始出现。虽然大西洋已经 开张，但波多黎各海槽(Puerto Rican Trough)和苏格兰岛弧(Scotia Arc)仍也许会沿着北美和南美东岸向 北及向南延伸扩张。慢慢地，这些新形成向西倾斜的隐没带将会开始"吞噬"

掉整个大西洋。