第一章　
中國大陸是怎樣“煉”成的
（9.6億—800萬年前）

01　冷艷星球，生命熱土
（9.6億—5億年前）

雪球地球時代

7億多年前，一個銀白色的圓球散發著凜冽的寒氣，懸浮在宇宙真空之中——這就是地球。

如今，地球表面的71%是海洋，所以地球被稱為“藍色的星球”。然而，地球并不總是藍色的。約46億年前地球誕生之初，它是紅色的，是一個熾熱的熔巖球。直到約38億年前，地表溫度終于降至100℃之下，液態水出現，棕灰色的地殼上點綴了一片片藍色的海洋和湖泊，兩極地區甚至開始出現白色的冰雪。

對生物成長來說，氧氣的增加和二氧化碳的減少雖然有利，但是過猶不及。約9.6億年前，由于細菌和藻類極度繁盛，大氣層中氧氣含量過高，溫室氣體含量過低，無法有效吸收太陽能，導致全球氣溫劇烈下降，冰蓋逐步從兩極蔓延到赤道，最終整個地球都被冰雪覆蓋。此時地球變成了一個銀白色的星球。

距今9.6億年至5.4億年的這段大冰期，被科學家稱為“雪球地球”時代。它可以進一步被劃分為三個冰期，分別是：距今9.6億至8.9億年的青白口冰期、8.2億至7.3億年前的南華冰期，以及6.4億至5.4億年前的震旦冰期。其中，南華冰期是地球歷史上最寒冷的時代。

在大冰期，冰雪覆蓋著整個地球，大部分陽光都被冰雪反射回太空，地球表面吸收的能量極少。厚達數千米的冰層意味著動物不可能存活，當時地球上只有一些細菌和藻類，它們藏身在冰層縫隙和冰蓋下的海洋里，依靠太陽能、氣體和海底的礦物質維持生命。

我們之所以知道當時有細菌和藻類活動，是因為它們的化石至今猶存。疊層石是一種常見的建筑和工藝品石料，人民大會堂的石柱座就是用一種名叫“靈璧石”的疊層石雕刻的。人類使用疊層石已有很長的時間，但直到1914年，瑞典地質學家安特生才發現，疊層石是由數億年前的細菌和藻類化石組成的。安特生由此聲名大振，不久便被民國政府重金聘請來華，成為中國地質學、環境史、古生物學、古人類學和考古學的重要奠基人之一。

天文學家迄今尚未在外太空找到像地球這樣的藍色星球，雪球地球倒是一大串。太陽系里就有被冰層完整包裹的木衛二（木星的第二顆衛星），別名“歐羅巴星”。天文學家已經發現，木衛二的冰層下存在海洋，因此很可能是太陽系中地球之外第二顆存在生命的星球。不少學者和科幻作家都在暢想，有朝一日帶著魚竿飛到木衛二，鑿穿冰層，期盼著從底下的海水里釣出生物。雪球地球是宇宙中的常見現象，這是一種可以長久自我維持的環境體系。既然如此，地球為什么能夠擺脫穩定的雪球地球狀態，變成生機勃勃的藍色星球呢？

因為地球不是一個穩定的居所。它甚至根本談不上牢固，表面到處是裂縫，內部暗藏著殺機，還經常有過于熱情的鄰居登門造訪。

內外交困的地球

地球內部分為三層：地殼、地幔和地核。地殼與地幔之間流淌著熾熱的巖漿。從某個角度上說，養育生物的地球本身也是一只生物。地殼就像皮膚，江河湖海就像汗水，巖漿就像血液，包括人類在內的億萬地表生物就像它身上的寄生蟲。

地殼看似堅實，其實相當脆弱，經常會由于各種原因患上“皮膚病”，最常見的現象就是開裂。較小的開裂會引起地震和海嘯，短期內導致大批生物死亡。裂開以后形成獨立部分的地殼稱為“板塊”。板塊理論是現代地質學的核心理論，始于德國地質學家魏格納在1912年提出的大陸漂移學說。板塊運動理論指出，地殼由眾多板塊構成，它們相互撞擊的邊緣地區會形成地震帶和火山帶，地球上絕大多數的地震和火山都集中于這些條帶區域，例如環太平洋火山地震帶和地中海火山地震帶等。

地殼中最豐富的金屬元素之一是鐵，地幔中鐵的含量更高，地核甚至可能是由純鐵組成的。鐵是典型的磁性金屬，因此富含鐵的地球擁有遠比金星等行星更強大的磁場。目前地球的南北磁極距離地理上的南極和北極不遠，但在歷史上并非如此。地球的磁極位置不斷變化，而且變化速度相當快，有時1000年就能移動45°以上，地球物理學家稱這種現象為“極性漂移”。① 地球甚至每幾十萬年就會有一次180°的正負磁極倒轉，這時地球磁性可能會短暫消失，上一次磁極倒轉事件發生在70萬年前。如此快速和劇烈的磁極變化對氣候的影響非常劇烈，對生物的影響更大，特別是那些依賴磁場定位遷徙方向的動物?？焖俅艠O漂移和磁極倒轉可能造成動物精神錯亂，無法覓食，或是因為遷移路線錯誤而陷入絕境，大量死亡直至滅絕，也可能導致基因突變而誘發新物種的產生。

當地殼完全裂開時，地殼與地幔之間的巖漿就會從縫隙中噴發出來，在陸地上形成火山。地球有火山并不奇怪，大部分已知星體都有火山，金星等固態行星和月球等固態衛星上遍布肉眼可見的火山口。此外，太陽等恒星有日冕，木星等氣態行星也有氣體噴發，這都是火山的表現形式，因為星體需要不定期地釋放內部壓力。

火山爆發不僅會噴射巖漿，還會向大氣層中釋放火山灰、碎石和多種氣體，導致空氣中顆粒物急劇增加，氣溫下降，酸雨綿延，而且常常引發伴生性的地震與海嘯，瞬間將周邊區域夷為平地。如果火山爆發達到一定規模，就將成為全球性氣候事件，對生物造成的影響短則持續數月，長則持續百萬年。另一方面，毀滅生命的地質因素，往往也能夠創造生命。大約35億年前，受益于一種名叫“黑煙囪”的海底火山釋放的熱量和礦物質，微生物在海洋中出現了，并在此后近30億年間主宰了生物界。在陸地上，火山運動制造了大量的溫泉，這些溫泉為部分生物提供了生存必需的能量。某些以火山口為家的細菌的最佳生長溫度超過了100℃，它們在酷熱的地球早期頑強地延續著生命的火種。

生命出現之后的近30億年內，地球表面一直是細菌和藻類等單細胞生物的世界。惡劣的氣候，特別是缺乏能夠反射紫外線的臭氧層，阻止了高等生命的出現。

頻繁的外來環境劇變，迫使生物探索不同的演化之路。最激烈、對生物演化影響也最顯著的外來環境劇變當數隕星撞擊。如果我們用高倍望遠鏡觀察火星、金星和月球，不難發現它們的表面布滿了圓形的大坑，這些大坑是億萬年來“不速之客”多次強烈撞擊這些天體之后留下的疤痕。

可能撞擊地球的隕星分兩類，即小行星和彗星。小行星大部分來自火星和木星之間的小行星帶，總數多達幾十億顆，可能是某顆太陽系早期行星碎裂的殘骸。由于木星體積龐大，并具有比太陽還大的磁場，阻止了這些行星殘骸重新聚合為完整的行星。于是，它們只好在火星附近漫無目的地游蕩，經常相互撞擊，有時也會撞上別的天體，距離火星不遠的地球經常難逃厄運。

彗星由彗核與彗尾兩部分組成，彗核是由碎石和冰塊組成的固體，彗尾則全是氣體。彗核和小行星一樣，含有大量的冰塊，還包括極冷的液態氣體，通常富含劇毒的氰化物。在飛近太陽這樣的高溫恒星時，寒冷的彗核會逐漸蒸發，損失相當一部分質量，并由此獲得巨大的推動力而改變飛行方向。在人類已知的300多顆彗星中，大部分彗星圍繞著太陽進行橢圓形飛行。由于彗核在飛行的過程中不斷破碎損耗，彗星的質量迅速變化（例如哈雷彗星每公轉一周，質量減少約20億噸），而且經常與其他天體相撞，所以其橢圓形飛行軌道和公轉周期并不固定。對于地球來說，最重要的兩顆彗星是哈雷彗星和恩克彗星。哈雷彗星2000多年來的公轉周期在75—79年搖擺，恩克彗星的公轉周期變化則大得多，目前約為3.3年，而且每次回歸，公轉周期平均減少3小時，軌道也會相應縮短。

之所以哈雷彗星的公轉周期更長且穩定，是因為它尚處于壯年，質量較大。恩克彗星則垂垂老矣，質量較?。壳捌溴绾梭w積不及哈雷彗星的20%），甚至連彗尾都消失了，被天文學家戲稱為“謝頂”，因此公轉周期更短且不穩定。在宇宙天體之中，彗星的壽命并不算長，按照平均76年公轉一周，每公轉一周質量減少約20億噸推算，哈雷彗星的壽命不過幾十萬年。至于恩克彗星，按照它目前的質量和運動衰減情況估計，可能用不了幾百年就會飛入太陽而毀滅，也有可能在某個太陽系行星上（例如地球）找到自己最后的歸宿。近200年以來，人類業已經歷至少6顆彗星的死亡。人類非常幸運，這6顆彗星都不是死于同地球的相撞，但在遠古時期，這種事屢見不鮮。

較大的小行星和彗星撞擊地球的后果截然不同。在高速穿越大氣層時，兩者都會因與空氣摩擦產生的熱量而燃燒。小行星由于結構比較緊密，表面雖然會熔化，但內核在撞擊地殼之前通常較少碎裂；彗星由于結構比較松散，彗核還含有大量冰塊，所以進入大氣層后，這些冰塊會因高溫而融化、蒸發，整個彗核也會分解成大量碎石和塵埃，這個分解過程快速激烈，往往表現為在大氣層中爆炸的形式。所以，小行星撞擊地球時，通常是一塊或幾塊隕石墜落在很小的區域，撞擊地殼前極少爆炸；彗星撞擊地球時，則會帶來成千上萬塊隕石，墜落在廣闊的地區，撞擊地殼前經常發生爆炸。不少學者都懷疑，1908年西伯利亞森林上空的“通古斯事件”，其實就是一顆小型彗星在大氣層中發生的爆炸。

處于大冰期的地球頻繁經歷地震、火山噴發和隕星撞擊等環境劇變，冰蓋多次遭到破壞，海洋得以重見天日。終于，火山噴發的溫室氣體積累到足夠的濃度，導致大氣層溫度回升，全球冰蓋逐漸解體，隨之出現了廣闊的低鹽度淺海，銀白色的地球開始慢慢變藍，“雪球地球”時代宣告結束。

如今，地震、海嘯、火山噴發和隕星撞擊都被視為毀滅生命的可怕力量。但如果沒有它們在幾億年前撕裂全球冰蓋，地球現在依然會像冰封的木衛二那樣生機匱乏。環境因素與生物界之間的這種相互抑制又相互促進的關系，有力地證明了：賜予生命的，也會剝奪生命；剝奪生命的，也會賜予生命。

大冰期的多次自然環境劇變，使地球逐步具備了孕育高等生命的條件。之前的地球是單細胞生命的世界，這些小生靈以其無與倫比的環境適應能力，在嚴酷的環境下延續了寶貴的生命火種。此后，全新的高級生命形態將把地球帶入一個五彩繽紛的世界。

寒武紀生命大爆發

約5.4億年前，了無生機的大冰期終于結束了，銀白色的全球冰蓋逐漸被兩片湛藍色的海洋取代，地質學家稱之為“泛大洋”（古太平洋）和“泛非洋”。

地球現在的海水是咸的，但在泛大洋和泛非洋形成時，情況并非如此。這些原始海水主要來自融化的冰蓋，而冰蓋的冰主要是由降雪層層堆積、擠壓形成的，降雪又來自大氣中的水蒸氣，因此都是淡水。所以，當全球大冰蓋融化時，形成的海水含鹽度很低，是淡水海洋。那么，5億年前的淡水海洋是如何變成現代的咸水海洋的呢？

全球冰蓋融化時，在溫暖的環境下，藻類和細菌在淡水海洋中迅速繁殖，為新型生物提供氧氣和食物。短短幾百萬年內，包括節肢動物、軟體動物、腕足動物和環節動物在內的大多數無脊椎動物和脊索動物突然全部出現，以不到地球生命發展史1%的瞬間創造出99%的動物門類，地質學家和古生物學家稱之為“寒武紀生命大爆發”。從此，地球進入了生機勃勃的顯生宙時代。從生態環境角度來看，動物存在的主要意義是抑制植物的過度生長，同時將氧氣轉化為二氧化碳等溫室氣體，從而控制大氣中氧氣的比例，使地球不至于再度變得酷寒。因此5億年來，宇宙中常見的雪球地球現象沒有再降臨地球。博物學家阿加西斯由于提出雪球地球和寒武紀生命大爆發理論，被視為災變論的吹鼓手，受到萊伊爾、達爾文等傾向于漸變論的科學家的批判。如今我們知道，在很多情況下，阿加西斯的意見也有可取之處。

幾億年來，動物的尸體和排泄物大量沉積在海底，其中富含氯化鈉，久而久之，深海形成了鹽鹵層，逐漸釋放鹽分與上層淡水混合，導致海水變得越來越咸。海水變咸的另一個原因是陸地上的河流沖刷巖石，溶解其中的鹽分，將其帶入大海。按照目前的全球河流流量計算，1億年就足以使全球海洋達到目前3.5%的含鹽量，可見，遠古時代地球上的河流比現代要少得多。此外，動物的內骨骼和外骨骼（甲殼）主要由碳酸鈣構成，它們在動物死后沉積下來，與海水中析出的礦物質共同在海床上形成了碳酸鈣層，最終通過地質作用轉變為石灰巖。所以，含有石灰巖的陸地在遠古時很有可能是海洋，很容易發現海洋生物化石。

寒武紀生命大爆發的代表化石是澳大利亞的埃迪卡拉生物群、加拿大的布爾吉斯頁巖生物群和中國云南的澄江生物群，它們無一例外都是淺海生物，如八臂仙母蟲、奇蝦和三葉蟲等。這說明，當時的陸地上還是死氣沉沉。究其原因，當時地球大氣層中缺乏臭氧層，所以地表紫外線照射量遠比現代高。大家都知道紫外線可以殺菌，其實紫外線的強度達到一定程度以后，可以殺死所有生物。在高強度的紫外線照射下，陸地依然是高等生命的禁地，只有少數細菌存活，能夠反射紫外線的海水則成為生命樂園。

無論是埃迪卡拉、布爾吉斯頁巖，還是云南澄江，如今都是陸地，而且大多還是海拔千米以上的高原山地。這說明5.4億年來，這些區域的地殼都有過劇烈的抬升，海床變成了陸地。

大冰期之后，全球地質活動變得劇烈。正如科學家如今在南北兩極和雪域高原觀察到的，厚實的冰川重量巨大。冰川在形成時，對其下的巖石會造成相當大的壓力，如果冰川達到數千米厚，甚至會使巖層完全變形并大量破裂；當冰川消融時，巖層會失去巨大的壓力，逐漸向上反彈，進一步引發巖石碎裂；冰川移動時，可以將所到之處的巖石全部壓碎。將這一現象擴大到全球的規模，我們不難想象大冰期之后會發生什么：不僅是洪水肆虐，而且地震不斷發生。

大冰期之前，各大陸都比較平坦，沒有大型江河。但由于全球冰蓋消融，而且消融的速度不同，釋放的壓力也不同，導致大量地殼破裂，許多巖層在碎裂后翹起，形成山脈和高原，另一些地方則塌陷形成盆地。大陸因為地質活動變得不再平坦，板塊運動加劇。所以，5億年來，大陸數量越來越多，山脈和高原越來越高，盆地和海溝越來越深，地球變得越來越崎嶇不平。原本平坦的陸地變得歪斜，導致陸地上的淡水流向低處，形成河流，于是河流越來越多，海洋越來越咸。海洋生物紛紛調整自身的呼吸和循環系統，以適應新環境。不過，由于海水鹽度的上升是非常緩慢的過程，海洋生物有足夠的時間來自我調節，很少有物種因此絕滅。

全球冰蓋消融以后，在泛大洋中出現了兩片大陸，即包括今澳大利亞、南極洲、印度次大陸、非洲和南美洲大部分地區的岡瓦納古陸，以及包括現代北美洲大部分地區的勞倫古陸。也就是說，埃迪卡拉生物群生活在岡瓦納大陸四周的淺海大陸架上，而布爾吉斯頁巖生物群生活在勞倫古陸四周的淺海大陸架上。

等等。中國在哪里？當今地球上面積廣袤、人口眾多的亞歐大陸又在哪里？5.4億年前寒武紀生命大爆發時，它們全都不存在嗎？