簡介
石炭——二疊紀大冰期:
在地質史上的第一次大冰期——震旦紀大冰期後,地球經歷了長達3.3億年的溫暖時期。在晚古生代,地球又進入第二次大冰期,即石炭——二疊紀大冰期,這次以南半球發育大量冰川為特徵。石炭——二疊紀大冰期出現在距今3.5億~2.7億年以前,發生在石炭紀中期至二疊紀初期,因石炭紀和二疊紀屬於晚古生代,又稱晚古生代大冰期,也是顯生宙中最大的一次冰期。
當時全球氣溫普遍下降。最寒冷時期約為2.8—2.7億年前,溫度下降至少在10℃以上。晚古生代的岡瓦納古陸,雖然在印非之間下沉,海水內侵,卻仍高高隆起,於是岡瓦納古陸的南半球各個大洲及現今處於北半球的印度半島便發生了大規模的冰川作用,形成大面積的冰蓋與冰川,僅巴西境內就超過400萬平公里。持續時間長達8000萬年,是顯生宙中延續時期最長的一次。強度為4—5級。南半球各陸地上普遍存在石炭—二疊紀冰磧層,並與含舌羊齒(Glossopteris)植物群的煤層交錯出現,表明當時古氣候完全一致,經歷了一次大冰期,冰期與間冰期交替出現。
影響地區
從冰磧岩及冰川侵蝕、沉積的其它各種遺蹟的分布看,當時的大陸冰川廣泛分布,大冰蓋分布於古代南緯60°以內的大陸。大冰蓋可能從中非呈放射狀流向一些盆地,並向外延伸至當時與非洲相連的馬達加斯加和南美洲,許多地方發現的冰磧岩厚達1000米左右。
這次大冰期主要影響南半球。包括大洋洲的大部、南美洲南部(巴西與阿根廷的大部)和非洲中部(即現在赤道上的民主剛果與烏干達以及熱帶的安哥拉與莫三比克)和非洲南部(尤其是南非)、南極大陸邊緣和印度、中國的西藏等地。現在的南美和非洲的一些地方,廣泛發現當年冰川活動留下的痕跡。其中澳大利亞東南部和塔斯馬尼亞島是這次大冰期冰川作用最強的地區。巴西聖保羅的冰川沉積的厚度也超過了千米。處在北半球的印度(當時還在南半球),在這次大冰期中,也有1/3的面積被冰川覆蓋。非洲和澳大利亞是岡瓦納古陸上冰川作用最強盛的地區,地面廣為冰川覆蓋。澳大利亞在二疊紀初期可能有一半的面積被冰蓋占據。
形成原因:
關於石炭——二疊紀大冰期成因的探討也很多。一些研究者認為大冰期與太陽在銀河系中的運動周期有關。太陽系在銀河系中的運行,銀河系空間物質的疏密不同,太陽系經過星際物質的稠密地段時,太陽光熱輻射的傳導受阻,地球接受日光能較少,因而出現冷的周期。
也有學者認為,太陽運行到距銀河系中心最近時,亮度也會變小,使行星變冷。太陽最繞銀心一周的公轉周期是大約是3億年左右,不管上述假說哪個正確,太陽繞銀河公轉一周,行星會變冷一次,由於地球表面多水,在這一周期到來時便會產生一次大冰期。
有些研究者發現第四紀大冰期和石炭——二疊紀大冰期在太陽軌道近銀心點附近,認為太陽軌道近銀心點與大冰期可能相對應。斯台奈爾(J•Steiner)經過研究發現,在30億年中的11個銀心點有7個可與已發現的七次大冰期相對應,但平均誤差有0.13億年,這比大冰期延續約幾百萬年的數值還大,因此,其結果不為人們所相信。另有些研究者注意到,這個周期與元古代未期(震旦紀)、石炭——二疊紀及第四紀這3次大冰期的時間間隔是基本吻合的,第四紀冰期與石炭——二疊紀冰期的間隔約為2.9億年,與太陽在銀河系鏇轉一周所需時間2.74億年接近,因而猜測地球冰期的形成與銀河年之間存在聯繫。故此假說基本成立。但在震旦紀以前相隔若干個3億年卻沒有或沒有確切發現冰磧層證據,這是為什麼呢?科學家們認為,這也許與古老岩層的深變質作用有關。
影響深遠:
石炭——二疊紀大冰期是地球歷史上影響最為深遠的一次大冰期。有人認為石炭-二疊紀大冰期引發了二疊紀末物種大滅絕事件。距今約2.5億年前的二疊紀末期,估計地球上有96%的物種滅絕,其中90%的海洋生物和70%的陸地脊椎動物滅絕,它們基本上都是一些早期昆蟲、原始爬行綱和鯊魚形動物。其中有著名的四射珊瑚、橫板珊瑚、筳類、三葉蟲;腕足類也大大減少,僅存少數類別。二疊紀末物種大滅絕事件是地球史上最大也是最嚴重的物種滅絕事件,形成了地質歷史上最嚴重的“生物危機”。
石炭——二疊紀冰川作用,是大陸漂移假說論述岡瓦納古陸的主要證據之一。冰蓋面積這次冰期正好位於當時南極周圍,冰川中心厚,呈放射狀向四周圍擴散,應屬極地大陸冰蓋型。這次冰積物現在的分布位置,恰在非洲南部,印度半島,南美的東緣,如果將這些大陸拼合,便恢復了大陸漂移前的狀況,為大陸漂移說提供了有力的證據。除印度以外的現今北半球各大洲,晚古生代時期沒有發生冰川作用,其原因可能是所處古緯度較低及古北極地區為開闊的海域所致。
石炭——二疊紀大冰期可能也與泛古陸的脆性破裂有聯繫。長時期的寒冷顯然會使岩石圈溫度有一定程度降低,而物質變冷會使它的脆性增加。
對大冰期的質疑:
2007年1月,有人撰文提出了一個令人震驚的理論:外來岩石圈存在表明:不存在前寒武紀、石炭——二疊紀大冰期,也不存在全球範圍內生物界發生的5次生物大滅絕事件,更不存在前寒武紀地殼運動及加里東運動、海西運動、印支運動、燕山運動、喜馬拉雅運動等地殼運動。但鑒於科學界大多已承認石炭——二疊紀大冰期,此種說法還有待推敲。