冰磧石Tillite 雪球地球 - 早期的地球特展

Описание: 冰磧石是指凍結在冰川中的石塊，隨著冰川的融化而沉積在一起的沉積物。他和其他沉積物的最大區別就是他的分選性差大小混合，磨圓度也很差，棱角分明。冰磧石主要分佈在曾經出現過大量冰川的地區，比如北歐，加拿大都是第四紀冰川的中心，這些地方不僅冰磧石很多，還有大量的冰漬湖。由冰川作用可形成冰磧礫岩和角礫岩。當冰河不再前進而開始後退時所留下來的礫石就是冰磧石。
解釋引自國立自然科學博物館
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支持者用來舉證的地質沉積物包括富含鐵的鐵燧岩和碳酸鹽殼岩。 雪球地球事件與5.7到5.3億年前發生的寒武紀生命大爆發之間的關聯也非常引人注目。

光合作用參與者的缺乏
海水裡含有兩種碳同位素：碳12和碳13。在生化過程中，生物體優先利用較輕的碳12，這就使海洋里的光合作用參與者比如原生生物和海藻一類慢慢地排空了碳13同位素。假如海洋里存在光合作用參與者，那麼這些光合作用參與者死亡後形成的有機質沉積里碳13的含量就會比較低，而從海水裡析出的碳酸鹽沉積物里碳13含量就會相對較高。研究發現，在理論所指的那段時間內形成的海水碳酸鹽沉積物里碳13的平均含量非常明顯地比其他正常時期沉積物的低。這就支持了雪球地球理論，因為這說明當時冰封大地的條件下，幾乎所有的光合作用參與者都被嚴寒凍死了。

條帶狀鐵建造
在地球富氧大氣里，自然界的鐵一般會被氧化為三價態的氧化鐵沉積下來形成條狀鐵層。只有在缺氧的條件下鐵才能形成二價態的氧化亞鐵礦石。由於氧化亞鐵礦發現只存在於與雪球地球對應的地質年代裡，這就又進一步支持了雪球地球理論的正確。 易溶於水的亞鐵鹽遇到空氣里的氧氣會被氧化成易水解的鐵鹽，進而形成難溶的氧化鐵從水裡沉澱出來。這個過程使多達20倍於現存大氣層氧氣的氧被帶狀鐵沉積封鎖在岩石里。地球上的鐵礦都是在寒武紀前形成的。在寒武紀後的顯生宙地層中鮮有鐵礦存在。

支持者們認為氧氣在大氣層里是不穩定的，因為有太多的反應可以消耗氧氣，主要是鐵和矽的氧化過程。要維持大氣層氧氣的含量，必須依靠來自生物圈源源不斷的氧氣供給。雪球地球時期，冰凍殺死了大多數生物，造成氧氣逐漸減少甚至消失，這就使氧化亞鐵礦能夠得以形成。反對者們認為雪球地球時期生命不可能倖存下來，然而事實上沒有發生生命徹底滅絕。支持者們反駁道，在海洋的深處完全有可能存在厭氧和低耗氧微生物群落存在，依靠地熱維生而倖存下來。 除此之外還有一種可能。在遠離大陸的海面可能會存在少量未凍結的水域，庇護著一些好氧生物群落。另外在赤道附近也會有一些地區的水在白天融化形成水窪，晚上則重新凍結起來。

碳酸鹽殼岩石
據估計，當時大氣層二氧化碳濃度需要達到比現在高350倍的程度才能形成足夠的溫室效應把冰川融化。但這個濃度是可以積累起來的，因為當時主要消耗二氧化碳的過程是矽酸鹽岩石的風化過程，冰川覆蓋了岩石，阻止了岩石的風化，於是大氣層二氧化碳就能逐漸積累到很高的濃度。

很可能由於火山作用的緣故，大氣層二氧化碳濃度逐漸增加，最後在赤道附近出現了一條無冰的水域。這條水域通過吸收太陽輻射，融化了更多的冰川，更多的水域又吸收了更多了太陽輻射，如此反覆。與此同時，二氧化碳濃度的增加為藍藻生物提供了充足的食物。藍藻通過光合作用釋放出氧氣，使大氣層氧氣濃度迅速升高，這最終導致了寒武紀生命大爆發，產生了新的多細胞生命體。

在短短1000年的時間裡，雪球地球得以解凍，而大氣層二氧化碳和氧氣正常水平的恢復則花了比這更長的時間。

剛開始大氣層二氧化碳濃度仍然比正常值高出100倍。雨水的洗刷作用轉移了大量的大氣層二氧化碳。二氧化碳被溶解轉化為碳酸，碳酸進一步腐蝕矽酸鹽岩石，形成的碳酸鹽沉澱被沖入大海，變為海底的沉積岩。

最後，二氧化碳濃度降至最低，地球溫度下降，海水開始結冰，一切又重新開始循環，直到羅迪尼亞大陸瓦解為止。

生命演化
新元古代是一個非常時代，大量的多細胞生物在此時產生，尤其是動物。動物的大小和復雜程度日新月異。

這種多細胞生物的發育有可能是演化壓力增長的結果，而演化壓力的增長則是地球凍了又融，融了又凍造成的。可以說，雪球地球推動了生物演化。一些支持者指出，最後一個重要的雪球地球結束的時期剛剛離寒武紀生命大爆發僅幾百萬年之遙。
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