由科羅拉多大學博爾德分校領導的一項新研究揭示了大峽谷最著名的地質特徵之一背後的複雜歷史。在峽谷的岩石記錄中，有一個神秘而缺失的時間缺口，涵蓋了數億年的時間。這項研究更接近於解決一個難題，被稱為”大不連貫性”，自從近150年前首次被描述以來，它一直使地質學家感到困惑。
這項新研究的主要作者、科羅拉多大學博爾德分校地質科學專業的研究生Barra Peak解釋說，把大峽谷的紅色懸崖和峭壁看作地球的歷史教科書。如果你順着峽谷的岩壁往下看，你可以跳回地球近20億年的過去。但是那本教科書在這裡卻像是缺了幾頁。在某些地區，價值超過10億年的岩石已經從大峽谷消失得無影無蹤，地質學家想知道原因。
“大不連貫性是北美最早有據可查的地質特徵之一，”Peak說。”但直到最近，我們對它何時或如何發生並沒有很多了解。”
現在，她和她的同事認為他們可能在本月發表在《地質學》雜誌上的一篇論文中縮小了答案範圍。該小組報告說，在一個叫做Rodinia的古代超大陸解體期間，一系列小而猛烈的斷層事件可能已經震撼了該地區。由此產生的破壞可能撕裂了峽谷周圍的土地，導致岩石和沉積物被沖走並進入海洋。
該小組的發現可以幫助科學家們填補大峽谷在這一關鍵時期發生的缺失，今天，大峽谷是北美最重要的自然奇觀之一。
這項新研究的共同作者、地質科學教授Rebecca Flowers說：”我們的實驗室有新的分析方法，使我們能夠破譯整個無整合時期缺失的歷史。我們正在大峽谷和整個北美的其他大不連貫性地方做這件事。”
這是一個可以追溯到很久之前的謎團。約翰·韋斯利·鮑威爾，也就是今天的鮑威爾湖的名字背後的探險家在他1869年乘船沿科羅拉多河激流而下的著名旅程中，第一次發現了這種大不連貫性。
2021年春天完成了一次類似的大峽谷漂流研究的Peak說，這個特徵足夠鮮明，你可以從河上看到它：有一些岩石被推到一起。它們的層次是垂直的。然後有一個分界線，上面有這些美麗的水平層，形成了與大峽谷相關的山峰和高峰。”
這兩種類型的岩石之間的差異是很大的。在峽谷西部朝向米德湖的地方，基底的石頭有14至18億年的歷史。然而，坐在上面的岩石只有5.2億年的歷史。自從鮑威爾的航行以來，科學家們在北美各地的遺址看到了類似的時間消失期的證據。
“有超過10億年的時間已經消失了，”Peak說。”這也是在地球歷史上一個有趣的部分的10億年，在這個部分，地球正在從一個更古老的環境過渡到我們今天所知道的現代地球。”
為了探索這一過渡，Peak和她的同事們採用了一種叫做”熱力學”的方法，這種方法追蹤石頭中的熱量歷史。Peak解釋說，當地質構造被深埋在地下時，它們上面的壓力會使它們變得很熱。這種熱量反過來又會在這些地層的礦物化學中留下痕迹。
利用這種方法，研究人員對從整個大峽谷收集的岩石樣本進行了調查。他們發現，這一特徵的歷史可能比科學家所假設的更加錯綜複雜。特別是，峽谷的西半部和東部（遊客最熟悉的部分）可能在整個時間內經歷了不同的地質扭曲。
大約7億年前，西部的基底岩似乎已經上升到表面。然而，在東半部，同樣的石頭在數公里的沉積物之下。這種差異很可能是由於一個巨大的陸塊在大約同一時間開始分離。研究人員的結果表明，這一重大動蕩可能以不同的方式和時間撕開了大峽谷的東半部和西半部，在這個過程中產生了不一致。
匹克和她的同事們現在正在研究北美其他的大顛覆遺址，看看這種情況可能有多普遍。現在，她很高興能看到地質歷史在這個國家最美麗的風景之一上演。
她說：”那裡有許多其他地方沒有的東西，”她說。”這是一個非常神奇的自然實驗室”。