看一眼恐龙时代的地球

巴西乌鲁康高原的赤铁矿形成了一层保护层，数百万年来一直防止侵蚀。资料来源:PAULO VASCONCELOS

爬上乌鲁孔高原的顶端，我们可以看到一块生锈的红色土地。它毗邻巴西大草原。尽管这个地区有大量侵蚀性降雨，但这个高原的表面在大约7000万年里基本保持不变，这使它成为地球上已知的最古老的景观。沿着山坡往下走，你会走到恐龙曾经站立的地面以下几米的地方。

这张惊人的照片来自最近发表在地球和行星科学快报上的一项研究，由澳大利亚布里斯班昆士兰大学的地球化学家保罗·赛洛斯领导。

直到最近，科学家只能通过观察表层沉积物来估计侵蚀的程度。然而，赛洛斯和他的同事使用他们开发的新的地球化学工具来测量古代岩石的侵蚀。赛洛斯说:“他们都指向同一个故事，尽管说服人们需要一些时间。”

地球科学家表示，这一古老的景观可能存在于南半球地质平静地区的其他孤立的高原上，这些高原没有被板块构造重塑，也没有被冰盖夷为平地。地质学家曾怀疑在巴西、澳大利亚和南非发现的这些高原是古老的，因为侵蚀破坏了周围的景观。“就像电影里一样，你可以看到奇怪的动物在四处游荡，”加州大学伯克利分校的地貌学家威廉·迪特里希说。

几十年来，地貌学家一直关注板块构造加速地质变化、抬升山脉、打开裂缝并形成油气的地区。伯灵顿的佛蒙特大学地质学家Paul Bierman问道:“大多数地质学家去了哪里？他们去了山区或油田。”然而，新的地球化学工具正吸引着科学家去领略地球缓慢变化的魅力。

赛洛斯团队使用了四种不同的地球化学年代测定系统来丰富乌鲁科姆高原及其邻居圣克鲁斯的历史。其中一种是使用矿物锰氧化物颗粒，这种颗粒是在地球表面第一次暴露在雨水中时形成的。这些粒子含有微量的放射性钾。从那以后，钾逐渐衰变为氩，提供了一个时钟显示7000万到6000万年前形成的地貌。

另一种测量侵蚀的方法来自氦、铍和铝的同位素，它们是宇宙射线撞击岩石表面时形成的。它们的高丰度表明这些高原每1000万年脱落1米的物质。研究小组认为，周围景观的侵蚀速度可能是这个速度的100倍。迪特里希说:“他们结合了非常惊人和特殊的侵蚀历史，时间测量非常聪明。”

加利福尼亚圣地亚哥斯克里普斯海洋研究所的地貌学家简·威伦布林说，研究结果还提出了一个新问题:“是什么让地貌延续了数百万年？”到目前为止，已知最古老的地表是在干旱地区发现的，如智利的阿塔卡马沙漠或南极洲的干旱河谷，那里的土壤侵蚀非常缓慢。

然而，加州理工学院的地球化学家、该论文的作者之一肯·法利说，恰恰相反，巴西高原的生命依赖于水。它们富含氧化铁，被称为赤铁矿，可以与溶解在雨水中的应时反应，形成坚硬的岩石块来保护土壤。"只有氧化铁，没有其他物质."法利说。

类似的由铁或硅石保护的高原可能存在于所有缓慢变化的土地上。圣保罗联邦大学的地貌学专家法比亚诺·普平姆说，“赛洛斯的发现可能会促使其他研究人员回到古老而缓慢变化的地形。”

其中一个吸引人的地方是它们有着悠久的历史。"这个表面经历了许多地球化学过程."赛洛斯说:“如果整个地球经历了非常剧烈的变化，那么应该留下一些痕迹。”他说，他正在开发一种技术，从针铁矿的氧同位素中整理降雨和温度的历史。针铁矿是一种氧化铁，覆盖巴西和澳大利亚的盐碱土壤。

这些表面还可以帮助科学家确定板块内部某个区域发生罕见强震的频率。比尔曼说，如果古老的冰盖完好无损，那么在冰盖下的岩石中发现的任何断层都肯定与早期地震有关。

此外，这些古老的高原还有另一个礼物:浓缩的铁矿床可以防止它们被不透水的表面冲走。如果忽略不计，乌鲁库姆高原可能还会存在3000万年。但是现在，人类活动加速了它的变化。法利提到，当研究小组在本世纪初访问那里时，大部分高原表面已经被采矿活动破坏。“如果我现在回去，我不确定这些材料是否会留下。”(唐毅宸)

相关论文信息:https://doi.org/10.1016/j.epsl.2019.04.014

《中国科学日报》(2019-07-04第三版国际版)