“珠穆朗玛峰是全球最高的山峰，我踩的这些岩石大部分都是灰岩，这些岩石都是在海底形成的。海底形成的岩石今天都“跑”到了世界的最高峰上，可见地球的变动非常大。”
来源：SELF格致论道讲坛
作者：万博 中国科学院地质与地球物理研究所研究员
超级大陆是什么
这七个字——超级大陆的节奏，就是我今天想传递给大家的所有信息。我想告诉大家：地球曾经存在过超级大陆，而且超级大陆的每一次存在和裂解，都是有节奏的。
介绍超级大陆之前，我想先跟大家分享一下什么是大陆。我们今天所说的大陆是指大陆地壳，不是指中国大陆。
人类太空探测任务图
大陆是一种非常特殊的存在。这张图展示的是美国国家航空航天局和加州理工空气动力学实验室，执行完的所有关于太空的人类探测任务。从左到右是太阳、八大行星依次排开。
围绕着地球，我们对近地行星进行了很多观测，包括火星、月球、金星，对一些较远行星也有不少观测。
我们在地球上也会看到很多陨石，这些陨石来自不同的行星，研究陨石也可以了解行星的情况。
通过这些观测和研究，我们发现茫茫宇宙中，其他的行星是不存在大陆地壳的，只有我们的地球有大陆地壳。地球黄色的这一部分就是大陆地壳，蓝色的就是海洋。
如果我们把这些海水去掉，黑色的就是大洋地壳，大洋地壳和大陆地壳是有区别的。
大家也许会猜测，其他的行星可能是有壳的。没错，其他的行星存在的壳和地球的大洋地壳非常相似，但是和大陆地壳完全不一样。
今天大陆地壳只占整个地球表面30%的面积，如果按质量计算，大陆地壳占比非常小。
而全人类都生活在大陆地壳上，我们的矿产资源、油气资源、农业都基于大陆地壳。
可见，大陆地壳在整个太阳系中都是一种非常特殊的存在。今天的大陆地壳散布在全球各个地方，还没有形成超级大陆。
我们今天的主题是“起源”。讲到起源，我们经常会问三句话：我们是谁？我们从哪里来？我们要到哪里去？
保罗·高更1897
1897年，法国画家保罗·高更，在西南太平洋的一个小岛画了一幅画，就是用这三个问题命名的。
这是一个非常高深、终极的哲学问题。如果把问题中的“我们”换成“超级大陆”，它就会转变成科学问题：超级大陆是什么？超级大陆从哪里来？未来还会不会有超级大陆？
阿尔弗雷德·魏格纳 大陆漂移学说之父超级大陆之父
什么是超级大陆呢？地球表面所有的大陆联合在一起，就组成了超级大陆。这个概念是气象学家魏格纳1912年首次提出的，1915年他正式发表了这个概念。
动图显示，在汇聚成超级大陆以及超级大陆裂解的过程中，大陆是漂来漂去的，这就是魏格纳最著名的理论——大陆漂移学说。
Ma代表百万年，从这张图我们往回看，可以看到超级大陆是怎么一步步裂解的。
魏格纳是一位气象学家，他是通过地形猜出了曾经历史上出现过超级大陆。他提出这个概念的时候，只有32岁，他去世的时候，也只有50岁。
超级大陆是怎么形成的
我们如何才能知道，超级大陆上所有的陆块在地球历史上是怎么漂来漂去的呢？我概括了四个字——见微知著。
研究者在野外经常看到的是几米、几百米或者几千米尺度的能够观测到的岩石和露头，我们通过一些观测并采集标本，再回到实验室在显微镜底下观察，这时便达到了厘米级或者微米级。
见微知著
再进一步观测的话，就会集中到矿物和矿物包裹体的尺度，例如这张图最右侧是金刚石。我们不仅研究金刚石，还研究金刚石里面的包裹体，它会携带丰富的信息。
通过这些我们便可以了解地球是怎么演化的，而这时候涉及的就是板块的尺度或跨圈层的尺度，最后我们想要了解的是整个行星是怎么演化的。地质学研究的尺度跨越非常大。
地球上的每一块大陆都不一样，所记载的信息也不一样。右侧的图是我在珠峰大本营，海拔5200米的地方拍摄的照片。
珠穆朗玛峰是全球最高的山峰，我踩的这些岩石大部分都是灰岩，这些岩石都是在海底形成的。海底形成的岩石今天都“跑”到了世界的最高峰上，可见地球的变动非常大。
做地质研究会经常旅行，中国有一句古话：行万里路，读万卷书。地质学家读的书和大家日常读的书有很大差异，我们的书是写在石头上的。
我们知道历史上有很多石碑，尽管有些碑文现代人不认识，但是考古学家可以通过翻译，解释石碑上的字。
我们读的这些书，相当于一个“三无产品”：没作者，没文字，没页码。这就好像一部记载了地球历史的书，全部被撕得粉碎，散布在全球各地，散布在各个地层里。
石头书：没作者、没文字、没页码
这张图是一个地壳的剖面，上部到下部有很多不同类型的岩石，最上面是沉积物质，我们叫沉积岩，再下面有火山岩、花岗岩，最下面还有变质岩，每一层岩石记录的信息都不一样。
书：如何读
左上角是我们在野外经常看到的岩石的露头，中间有一个地质锤作为比例尺，对于普通人来说，这是一个比较无聊的岩石，地质研究者却觉得这些岩石非常非常有趣，因为它记录了很多很关键的信息。我们对这些岩石拍照以后，会把这些特别的信息都标记出来。
在野外，我们主要是通过放大镜仔细观察这些岩石有什么特征，再用野外记录本详细记录这些信息，累了找块平地还可以欣赏一下大自然的风景。
我们在野外主要记什么呢？我们会素描，把这些岩石整体的特征记录下来，绘画的过程也是我们思考的过程，我们会想这些岩石为什么是这样的。
有时间的情况下，我们会用罗盘测量关键的产状，然后把它投出来，就可以了解到，这个地区主要受到的应力方向是怎样的。
我们再把这些岩石采回去，做成薄片，在显微镜底下观察这些岩石。在野外，我们看到的岩石颜色非常单调，其实每一种岩石在显微镜下都是丰富多彩的。
我们的地质研究走到这一步，其实才刚刚开始。我们现在的科学研究，都需要了解定量信息，为此，我们也会通过很多的物理和化学方法，去定量了解这些岩石里面所包含的信息。
比如，我们先把这些岩石粉碎到一定的程度，根据所需要的矿物的特征，把这些矿物分选出来。或者把这些岩石做成试剂，做成不同的溶液，用不同机器进行测试。
书：如何读
这张图是我们了解、测定岩石年龄的仪器——质谱仪，通过它我们就可以知道地球上的矿物质是在什么时代形成的，类似于我们给“书”定页码。地球的年龄是45.5亿年，就是用这个方法定出来的。
除此以外，我们还想知道这本“书”上除了页码还有什么信息，为此我们可以用岩石的CT来扫描，可以知道这个岩石的内部结构是什么样子。
还可以通过物理和化学的方法来了解，这个岩石是在什么深度、温度、压力下形成的，具有什么样的DNA编码。
如果全世界还有其他的岩石跟这块岩石非常相似，我们就可以很肯定地说，它们几乎是来自同一个地方。
通过这些测试，我们仅仅知道了很多关于岩石的信息，就像我们在医院里，只知道检测指标是没有用的，还需要有医生来判断这些化验单里到底包含哪些有用信息。
3亿年前地球上有一个潘吉亚超级大陆，潘吉亚是一个古希腊词，PANGEA，PAN是所有的，GEA是陆地的意思。
3亿年前潘吉亚超级大陆
那个时候，恐龙全部生活在一个超级大陆上。我们看这张图，在非洲和南美洲有很多相似的恐龙，这些恐龙是不会游泳的，它们怎么横穿海洋呢？这说明当时没有海洋，所有大陆是连在一起的。
非洲和南美洲还有很多陆生的植物也很相似，这是因为当时所有的大陆是连在一起的，这就解释了我们的很多困惑。
除此以外，我们还可以在现在的南北极，看到很多阔叶林植物的化石，说明这些植物是从热带漂到南北极的。赤道附近又有很多冰川的痕迹，说明赤道附近的岩石是由南北两极大陆漂过去的。
7亿年前的罗迪尼亚超级大陆
7亿年前还有一个超级大陆，罗迪尼亚超级大陆。地球在距今5.4亿年以后有了比较高级的生命，在此以前叫隐生宙，是没有生命的。
为了解释这个现象，我们就要恢复这个超级大陆，所有的证据都取决于岩石的记录。
越古老的岩石，被改造得越强，恢复起来也就越难。1970年科学家提出一个假设，认为7亿年前存在一个超级大陆，将其命名为罗迪尼亚超级大陆，2008年的时候，才有了非常好的制约。
我们知道罗迪尼亚超级大陆有什么意义呢？主要是对于探索生命起源有非常大的作用。
7亿年前，超级大陆彻底改变了全球的气候和环境。当时整个地球被冰雪覆盖，在冰雪覆盖下，海里面就增加了丰富的营养物质，所以在埃迪卡拉纪就孕育了极为丰富的生命，也有足够的养分让生命延续，这就是生命大爆发很主要的因素。
罗迪尼亚这个名字是什么意思呢？本身就是孕育生命的意思，这是1970年麦考林夫妇在西伯利亚研究的过程中提出的名字，这是一个俄语的词。
18亿年前的哥伦比亚超级大陆
18亿年前还有一个叫哥伦比亚超级大陆，1997年，哈佛大学的霍夫曼教授提出了这个概念。
大家可以看到这张图，是从1500Ma开始，为什么从这个时候开始？因为再往前的历史是不明确的。
这张图是2017年在网上发布的，地球上是有板块构造的，板块构造是区分地球和其他所有星球的关键标志。
但是，板块构造并不是地球一诞生就有了，是地球演化到了一定时期才有的一个特征。18亿年前超级大陆的重建，对于板块构造的起源、启动是非常重要的。
这个图最早只到15亿年前，是因为我们对18亿年前的超级大陆还没有很好的制约。
因此，我的团队在2015年的时候，对华北地区，北京到山西、东北、河南这一区域，进行了研究。
哥伦比亚超级大陆
我们发现华北区域在地球历史上跟西伯利亚非常相似，它们有可能18亿年前是连在一起的。我们的研究工作就是对中国一个最古老的小的陆块，在18亿年前处于什么样的位置进行了推测，对18亿年前的超级大陆重建有一些小小的推动作用。
超级大陆旋回是地球进入“中年”后的主旋律
地球有45.5亿年历史，在20亿年前第一个超级大陆才出现，这是有比较充分的证据支持的。20亿年以前有没有超级大陆呢？目前还没有很明确的证据。
2014年，澳大利亚的科学家PeterCawood教授将18亿-8亿年的地球，命名为地球的中年期。地球进入中年期以后，出现了若干次的超级大陆，每一次超级大陆都进一步把地球往更加宜居的方向来调节。
比如，人类等很多生物是需要很多氧气才能生存的，但是在地球早期，氧气是非常稀薄的，大气也非常稀薄。哥伦比亚超级大陆汇聚的过程中，大气中的氧气短时间内增加了很多。
在形成第二次超级大陆的时候，也就是形成罗迪尼亚超级大陆时，地球开始孕育生命。在第三次超级大陆的时候，有一个特殊的现象，就是海底的生命出现了一次大灭绝，导致现在山西等地有很多的石油和煤，这些能源矿产就是这次海洋的生物大灭绝所造成的。
现在地球上并没有超级大陆，但是我们生活在超级大陆汇聚的过程中。印度和欧亚大陆碰撞形成了喜马拉雅山，阿拉伯和欧亚大陆碰撞形成了扎格罗斯山，非洲正在和欧亚大陆碰撞。正是因为这些碰撞，在非洲起源的人类，可以走出非洲，迁移到世界各地。
未来还有超级大陆吗
我们说“天下大势，合久必分，分久必合”，这是元末明初的罗贯中在《三国演义》中提出来的，是他对历史经验的总结。
其实我们把这段话放在地球演化的历史上也可以看到，所有的大陆也是分分合合，聚聚散散。
美国哈佛大学PaulHoffman教授在1999年预测未来还有一次超级大陆，他给这个超级大陆起了名字——美亚超级大陆。
也就是说美洲和亚洲碰撞将形成下一次的超级大陆。但是现在争议的问题是，美洲和亚洲会通过哪种方式碰撞？
有一种方式是我们中间的大西洋先闭合；还有一种方式，是太平洋先闭合，形态不一样。
可以看到，美洲和亚洲是一定要碰撞的，具体是怎么碰撞，还有待时间的检验，而下一次超级大陆的出现是在2.5亿年以后。
通过地球物理的方法我们可以知道，地球半径有6000多千米，但是我们现在直接观测到的证据还很少。
人类向地下钻孔，现在能够直接观测到的最深的深度，是12.3千米。
1950年，“海底扩张之父”Harry Hess向美国国会游说，希望他们支持打穿莫霍面的计划。
不过，人类到现在还没有打穿莫霍面。我们现在发现大洋中最浅的地方莫霍面，只有3千米。但是就是这3千米的莫霍面，打穿地壳的计划，我们到现在还没有实现。
我们研究所也有同事参与了这个伟大的计划。现在我们人类还没有打穿最浅的这个界面，对于更深部的观测也非常非常少。
上天不易、入地更难，仰望星空、脚踏实地
这张图也是告诉我们，地球的深部有很多未知的东西，还亟待广大的朋友们投身到地球科学的研究中。
毛主席跟我们说：“广阔天地，大有作为“。在这个充满奇迹的地球上，我们现在只是在地表很浅的地方进行研究，地球深部肯定蕴含了更深刻、更神秘的东西。
所以，我希望未来能有更多朋友投身到地球科学和行星研究中，谢谢大家！
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