大多數人都知道，我們賴以生存的陸地只佔地球表面的30%，其餘部分都被海洋覆蓋。 陸地的出現是地球生命史上的一個關鍵時刻，尤其是因為它們是大多數人類的簡陋居所。 但我們仍然不清楚這些陸地地塊是何時首次出現在地球上的以及是什麼構造過程建造了它們。

日前發表在《Proceedings of the National Academy of Sciences》上的一項研究估算出了來自印度、澳大利亞和南非最古老的陸地碎片（稱為板塊）的岩石的年齡。 據悉，創造這些岩石的沙子曾經形成了世界上最早的一些海灘。

研究得出的結論是，第一批大的陸地是在約30億年前使其高於海平面–比以前的研究估計的25億年要早得多。

30億年前的海灘

當陸地上升到海洋之上時，它們開始被侵蝕。 風和雨將岩石分解成沙粒，這些沙粒則被河流運送到下游並沿著海岸線堆積，進而形成海灘。

這些我們今天在海灘上旅行時可以觀察到的過程已經運行了數十億年了。 通過在岩石記錄中尋找古代海灘沉積的跡象，地質學家可以研究在遙遠的過去發生的陸地形成事件。

左圖：砂岩地層（用尺子表示）;右圖：鋯石顆粒（顯微圖像）

辛格布姆（Singhbhum）板塊是構成印度次陸地東部地區的一塊古老的陸地地殼，它包含了數個古老的砂岩地層。 這些地層最初是由沉積在海灘、河口和河流的沙子形成，然後被掩埋並壓縮成岩石。

我們通過研究保存在這些砂岩中的一種叫做鋯石的礦物的微觀顆粒來確定這些礦床的年齡。 這種礦物含有極少量的鈾，它通過放射性衰變非常緩慢地變成了鉛。 這使得研究人員能夠估計這些鋯石顆粒的年齡，他們通過使用一種稱為鈾-鉛測年的技術來實現。 據悉，這種技術很適合為非常古老的岩石測年。

鋯石顆粒顯示，辛格布姆砂岩是在約30億年前沉積的，這使得它們成為世界上最古老的一些海灘沉積。 這也表明，至少在30億年前，現在的印度已經出現了一個陸地性陸地。

有趣的是，在澳大利亞（皮爾巴拉和伊爾加恩板塊）和南非（卡普瓦爾板塊）最古老的板塊中也有差不多這個年齡的沉積岩，這表明在這個時候全球可能出現了多個陸地地塊。

崛起於海洋之上

岩石陸地是如何設法上升到海洋之上的？ 陸地的一個獨特特徵是其厚實的、有浮力的地殼，這使它們能夠漂浮在地球的地幔之上，就像水中的軟木塞一樣。 像冰山一樣，地殼厚的陸地（通常超過45公里厚）的頂部伸出水面，而地殼薄於約40公里的大陸塊則保持在水下。

因此，如果陸地上升的秘密是由於它們的厚度，那麼我們需要了解它們首先是如何和為什麼開始變厚的。

花崗岩浮力岩

大多數古老的陸地–包括辛格布姆板塊–都是由花崗岩構成的，花崗岩是通過地殼底部原有岩石的熔化而形成。 據瞭解，辛格布姆板塊的花崗岩在約35億年前和30億年前之間形成的深度越來越大，這意味著地殼在這個時間視窗中變得更厚。

由於花崗岩是密度最小的岩石類型之一，辛格布姆板塊的古代地殼會隨著它的變厚而逐漸變得更具浮力。 根據計算，到約30億年前，辛格布姆板塊的陸地地殼已經長到了約50公里厚，這使其具備了足夠的浮力並開始上升到海平面以上。

而陸地的上升對早期地球的氣候、大氣和海洋產生了深遠的影響。 而這些陸地的侵蝕將為早期光合作用生命蓬勃發展的沿海環境提供化學營養物質、帶來氧氣產生的繁榮景象並最終幫助創造我們今天的富氧大氣。

早期大陸的侵蝕還有助於封存大氣中的二氧化碳並帶來早期地球的全球冷卻。 事實上，最早的冰川沉積物也恰好出現在約30億年前的地質記錄中–即第一批陸地從海洋中出現后不久。