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時間在地質學研究上,往往是以千年、萬年甚至是百年萬的尺度來討論。例如恐龍滅絕的時間是在六千五百萬年前白堊紀與第三紀交界;上次最大冰期是在距今兩萬年前。乍聽之下,這些時間總讓人覺得太過遙遠以致無感,多了十萬年、百萬年又有何妨。然而換個角度,想想為何偵探卡通裡常強調「不在場證明」,即是每件事的發生,人事時地物都須明確;倘若每個人的不在場證明都造假,時間順序錯亂,偵探們腦海中描繪的故事與現實大相逕庭,案情似乎無水落石出的一天!地質學也是如此。地球的歷史在地質學的研究中,都是重要的課題,除了空間必須精確畫定外,地質事件的年代也必須以各種分析手段來決定。又因各個地質事件相互影響,地質年代的正確與否,牽動著更大尺度的區域地質歷史闡述。然而僅僅得到年代資料,也未必能針對地質事件有正確解釋。年代必須與地質事件能相互對應,才可顯出該年代的重要性。

 

最近美國麻省理工學院發布一則新聞,提及該校地球、大氣與行星科學系的助理教授奧利弗.賈格茲(Oliver Jagoutz)的團隊研究古印度板塊與歐亞板塊碰撞之成果[1]。這個例子也許可讓我們一窺時間在地質學討論的重要性。

 

青藏高原位於歐亞板塊與印度板塊交界,由兩板塊碰撞而隆起。長久以來,因地勢高聳,青藏高原有「世界屋脊」美名,不但是現今東亞許多大河的發源地,也影響著東亞的季風氣候。地質界對於兩板塊的碰撞年代,目前定年資料為約五千萬年前,即始新世時期開始,古印度板塊(Greater India)快速地向北移動,碰撞歐亞大陸板塊,導致巨大的古印度板塊隱沒至歐亞板塊下方,並引發隨後之青藏高原抬升,遂成今日樣貌。

 

當人事時地物都具備時,只要不出大錯,每個理論都看似合理無誤。但這樣的解釋並無法滿足地質界的科學家們。為了驗證上述說法是否為真,賈格茲的團隊從文獻中找了目前仍處在大陸碰撞早期的區域進行研究。在過去兩百萬年來,澳洲大陸緩慢地與巽他火山島弧(Sunda Arc)發生碰撞。他們從文獻中分析岩石內隨著地質構造變化而改變的同位素,包括分別由鍶(Sr)與鎦(Lu)衰變成的鉿(Hf)與釹(Nd)同位素系統。賈格茲發現在澳洲大陸與巽他島弧碰撞前的岩石,鉿與釹同位素比例含量高於碰撞發生後的岩石。文獻中的發現給了他線索,希望也能從印度與歐亞板塊之碰撞,見到相似結果。

 

賈格茲前往喜瑪拉雅山系西北側,印度與巴基斯坦交界之科希斯坦─拉達克火山弧(Kohistan-Ladakh Arc)地區,橫跨該區南北邊界採集岩石樣品。由於該區被認為是兩板塊擠壓下島弧之殘存證據,與前述之澳洲大陸及巽他島弧碰撞之地質架構類似。賈格茲分離出岩石中重要的礦物──鋯石。先利用鈾鉛定年法決定岩石年代,再量測鋯石內鉿與釹同位素之比例,最後再放至地圖上,觀察空間分布。

 

結果出爐:年代在五千萬年以上岩石,不論是在科希斯坦─拉達克火山弧南北任一側,鉿與釹同位素比例均一致;在沿著該區南界,年代小於五千萬年以來的岩石,鉿與釹同位素結果與老於五千萬年的岩石相異,顯示曾發生地質構造上的變化;該區北界也可見岩石內鉿與釹同位素結果,與老於五千萬年的岩石結果相異,然而該岩石的年代均小於四千萬年。

 

或許對許多人而言,上述結果只是一些數據和空間分布,但就地質學家而言,所見到的是一副4D的時空動畫!距今五千萬年前,向北移動的古印度板塊碰撞上了與歐亞板塊間的火山島弧,推擠著這些火山島弧一同向北前進。直到距今四千萬年前,古印度板塊連同前緣的島弧才撞上了歐亞大陸板塊,造成青藏高原之隆起與喜瑪拉雅山系的出現。而原先夾在兩板塊間的島弧,也成前述之科希斯坦─拉達克火山弧。

 

前面曾提及古印度板塊之移動與隱沒,伴隨的問題是:「究竟古印度板塊有多大?」也許真正的古印度板塊大小,無法明確回答,但至少賈格茲認為:「古印度板塊以每年10公分以上的速度向北移動,(與以往的年代及估算資料相比,)差了一千萬年就相當於板塊聚合時,距離上的估算少了一千公里。這差異真的相當大。」

 

其實,不論是針對地質學家或一般大眾,一千萬年總是個相當長時間的跨度。倘若無新的研究支持,也許四千萬年與五千萬年對每個人來說都不會有任何意義。但只要當我們對這世界有更多發現時,即使是傳說已久的故事也會被改寫。

 

[1] Massachusetts Institute of Technology (2013, February 6). India joined with Asia 10 million years later than previously thought, new timeline suggests. ScienceDaily. Retrieved February 13, 2013, from http://www.sciencedaily.com­/releases/2013/02/130206162233.htm

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