第一章　
中国大陆是怎样“炼”成的
（9.6亿—800万年前）

01　冷艳星球，生命热土
（9.6亿—5亿年前）

雪球地球时代

7亿多年前，一个银白色的圆球散发着凛冽的寒气，悬浮在宇宙真空之中——这就是地球。

如今，地球表面的71%是海洋，所以地球被称为“蓝色的星球”。然而，地球并不总是蓝色的。约46亿年前地球诞生之初，它是红色的，是一个炽热的熔岩球。直到约38亿年前，地表温度终于降至100℃之下，液态水出现，棕灰色的地壳上点缀了一片片蓝色的海洋和湖泊，两极地区甚至开始出现白色的冰雪。

对生物成长来说，氧气的增加和二氧化碳的减少虽然有利，但是过犹不及。约9.6亿年前，由于细菌和藻类极度繁盛，大气层中氧气含量过高，温室气体含量过低，无法有效吸收太阳能，导致全球气温剧烈下降，冰盖逐步从两极蔓延到赤道，最终整个地球都被冰雪覆盖。此时地球变成了一个银白色的星球。

距今9.6亿年至5.4亿年的这段大冰期，被科学家称为“雪球地球”时代。它可以进一步被划分为三个冰期，分别是：距今9.6亿至8.9亿年的青白口冰期、8.2亿至7.3亿年前的南华冰期，以及6.4亿至5.4亿年前的震旦冰期。其中，南华冰期是地球历史上最寒冷的时代。

在大冰期，冰雪覆盖着整个地球，大部分阳光都被冰雪反射回太空，地球表面吸收的能量极少。厚达数千米的冰层意味着动物不可能存活，当时地球上只有一些细菌和藻类，它们藏身在冰层缝隙和冰盖下的海洋里，依靠太阳能、气体和海底的矿物质维持生命。

我们之所以知道当时有细菌和藻类活动，是因为它们的化石至今犹存。叠层石是一种常见的建筑和工艺品石料，人民大会堂的石柱座就是用一种名叫“灵璧石”的叠层石雕刻的。人类使用叠层石已有很长的时间，但直到1914年，瑞典地质学家安特生才发现，叠层石是由数亿年前的细菌和藻类化石组成的。安特生由此声名大振，不久便被民国政府重金聘请来华，成为中国地质学、环境史、古生物学、古人类学和考古学的重要奠基人之一。

天文学家迄今尚未在外太空找到像地球这样的蓝色星球，雪球地球倒是一大串。太阳系里就有被冰层完整包裹的木卫二（木星的第二颗卫星），别名“欧罗巴星”。天文学家已经发现，木卫二的冰层下存在海洋，因此很可能是太阳系中地球之外第二颗存在生命的星球。不少学者和科幻作家都在畅想，有朝一日带着鱼竿飞到木卫二，凿穿冰层，期盼着从底下的海水里钓出生物。雪球地球是宇宙中的常见现象，这是一种可以长久自我维持的环境体系。既然如此，地球为什么能够摆脱稳定的雪球地球状态，变成生机勃勃的蓝色星球呢？

因为地球不是一个稳定的居所。它甚至根本谈不上牢固，表面到处是裂缝，内部暗藏着杀机，还经常有过于热情的邻居登门造访。

内外交困的地球

地球内部分为三层：地壳、地幔和地核。地壳与地幔之间流淌着炽热的岩浆。从某个角度上说，养育生物的地球本身也是一只生物。地壳就像皮肤，江河湖海就像汗水，岩浆就像血液，包括人类在内的亿万地表生物就像它身上的寄生虫。

地壳看似坚实，其实相当脆弱，经常会由于各种原因患上“皮肤病”，最常见的现象就是开裂。较小的开裂会引起地震和海啸，短期内导致大批生物死亡。裂开以后形成独立部分的地壳称为“板块”。板块理论是现代地质学的核心理论，始于德国地质学家魏格纳在1912年提出的大陆漂移学说。板块运动理论指出，地壳由众多板块构成，它们相互撞击的边缘地区会形成地震带和火山带，地球上绝大多数的地震和火山都集中于这些条带区域，例如环太平洋火山地震带和地中海火山地震带等。

地壳中最丰富的金属元素之一是铁，地幔中铁的含量更高，地核甚至可能是由纯铁组成的。铁是典型的磁性金属，因此富含铁的地球拥有远比金星等行星更强大的磁场。目前地球的南北磁极距离地理上的南极和北极不远，但在历史上并非如此。地球的磁极位置不断变化，而且变化速度相当快，有时1000年就能移动45°以上，地球物理学家称这种现象为“极性漂移”。① 地球甚至每几十万年就会有一次180°的正负磁极倒转，这时地球磁性可能会短暂消失，上一次磁极倒转事件发生在70万年前。如此快速和剧烈的磁极变化对气候的影响非常剧烈，对生物的影响更大，特别是那些依赖磁场定位迁徙方向的动物。快速磁极漂移和磁极倒转可能造成动物精神错乱，无法觅食，或是因为迁移路线错误而陷入绝境，大量死亡直至灭绝，也可能导致基因突变而诱发新物种的产生。

当地壳完全裂开时，地壳与地幔之间的岩浆就会从缝隙中喷发出来，在陆地上形成火山。地球有火山并不奇怪，大部分已知星体都有火山，金星等固态行星和月球等固态卫星上遍布肉眼可见的火山口。此外，太阳等恒星有日冕，木星等气态行星也有气体喷发，这都是火山的表现形式，因为星体需要不定期地释放内部压力。

火山爆发不仅会喷射岩浆，还会向大气层中释放火山灰、碎石和多种气体，导致空气中颗粒物急剧增加，气温下降，酸雨绵延，而且常常引发伴生性的地震与海啸，瞬间将周边区域夷为平地。如果火山爆发达到一定规模，就将成为全球性气候事件，对生物造成的影响短则持续数月，长则持续百万年。另一方面，毁灭生命的地质因素，往往也能够创造生命。大约35亿年前，受益于一种名叫“黑烟囱”的海底火山释放的热量和矿物质，微生物在海洋中出现了，并在此后近30亿年间主宰了生物界。在陆地上，火山运动制造了大量的温泉，这些温泉为部分生物提供了生存必需的能量。某些以火山口为家的细菌的最佳生长温度超过了100℃，它们在酷热的地球早期顽强地延续着生命的火种。

生命出现之后的近30亿年内，地球表面一直是细菌和藻类等单细胞生物的世界。恶劣的气候，特别是缺乏能够反射紫外线的臭氧层，阻止了高等生命的出现。

频繁的外来环境剧变，迫使生物探索不同的演化之路。最激烈、对生物演化影响也最显著的外来环境剧变当数陨星撞击。如果我们用高倍望远镜观察火星、金星和月球，不难发现它们的表面布满了圆形的大坑，这些大坑是亿万年来“不速之客”多次强烈撞击这些天体之后留下的疤痕。

可能撞击地球的陨星分两类，即小行星和彗星。小行星大部分来自火星和木星之间的小行星带，总数多达几十亿颗，可能是某颗太阳系早期行星碎裂的残骸。由于木星体积庞大，并具有比太阳还大的磁场，阻止了这些行星残骸重新聚合为完整的行星。于是，它们只好在火星附近漫无目的地游荡，经常相互撞击，有时也会撞上别的天体，距离火星不远的地球经常难逃厄运。

彗星由彗核与彗尾两部分组成，彗核是由碎石和冰块组成的固体，彗尾则全是气体。彗核和小行星一样，含有大量的冰块，还包括极冷的液态气体，通常富含剧毒的氰化物。在飞近太阳这样的高温恒星时，寒冷的彗核会逐渐蒸发，损失相当一部分质量，并由此获得巨大的推动力而改变飞行方向。在人类已知的300多颗彗星中，大部分彗星围绕着太阳进行椭圆形飞行。由于彗核在飞行的过程中不断破碎损耗，彗星的质量迅速变化（例如哈雷彗星每公转一周，质量减少约20亿吨），而且经常与其他天体相撞，所以其椭圆形飞行轨道和公转周期并不固定。对于地球来说，最重要的两颗彗星是哈雷彗星和恩克彗星。哈雷彗星2000多年来的公转周期在75—79年摇摆，恩克彗星的公转周期变化则大得多，目前约为3.3年，而且每次回归，公转周期平均减少3小时，轨道也会相应缩短。

之所以哈雷彗星的公转周期更长且稳定，是因为它尚处于壮年，质量较大。恩克彗星则垂垂老矣，质量较小（目前其彗核体积不及哈雷彗星的20%），甚至连彗尾都消失了，被天文学家戏称为“谢顶”，因此公转周期更短且不稳定。在宇宙天体之中，彗星的寿命并不算长，按照平均76年公转一周，每公转一周质量减少约20亿吨推算，哈雷彗星的寿命不过几十万年。至于恩克彗星，按照它目前的质量和运动衰减情况估计，可能用不了几百年就会飞入太阳而毁灭，也有可能在某个太阳系行星上（例如地球）找到自己最后的归宿。近200年以来，人类业已经历至少6颗彗星的死亡。人类非常幸运，这6颗彗星都不是死于同地球的相撞，但在远古时期，这种事屡见不鲜。

较大的小行星和彗星撞击地球的后果截然不同。在高速穿越大气层时，两者都会因与空气摩擦产生的热量而燃烧。小行星由于结构比较紧密，表面虽然会熔化，但内核在撞击地壳之前通常较少碎裂；彗星由于结构比较松散，彗核还含有大量冰块，所以进入大气层后，这些冰块会因高温而融化、蒸发，整个彗核也会分解成大量碎石和尘埃，这个分解过程快速激烈，往往表现为在大气层中爆炸的形式。所以，小行星撞击地球时，通常是一块或几块陨石坠落在很小的区域，撞击地壳前极少爆炸；彗星撞击地球时，则会带来成千上万块陨石，坠落在广阔的地区，撞击地壳前经常发生爆炸。不少学者都怀疑，1908年西伯利亚森林上空的“通古斯事件”，其实就是一颗小型彗星在大气层中发生的爆炸。

处于大冰期的地球频繁经历地震、火山喷发和陨星撞击等环境剧变，冰盖多次遭到破坏，海洋得以重见天日。终于，火山喷发的温室气体积累到足够的浓度，导致大气层温度回升，全球冰盖逐渐解体，随之出现了广阔的低盐度浅海，银白色的地球开始慢慢变蓝，“雪球地球”时代宣告结束。

如今，地震、海啸、火山喷发和陨星撞击都被视为毁灭生命的可怕力量。但如果没有它们在几亿年前撕裂全球冰盖，地球现在依然会像冰封的木卫二那样生机匮乏。环境因素与生物界之间的这种相互抑制又相互促进的关系，有力地证明了：赐予生命的，也会剥夺生命；剥夺生命的，也会赐予生命。

大冰期的多次自然环境剧变，使地球逐步具备了孕育高等生命的条件。之前的地球是单细胞生命的世界，这些小生灵以其无与伦比的环境适应能力，在严酷的环境下延续了宝贵的生命火种。此后，全新的高级生命形态将把地球带入一个五彩缤纷的世界。

寒武纪生命大爆发

约5.4亿年前，了无生机的大冰期终于结束了，银白色的全球冰盖逐渐被两片湛蓝色的海洋取代，地质学家称之为“泛大洋”（古太平洋）和“泛非洋”。

地球现在的海水是咸的，但在泛大洋和泛非洋形成时，情况并非如此。这些原始海水主要来自融化的冰盖，而冰盖的冰主要是由降雪层层堆积、挤压形成的，降雪又来自大气中的水蒸气，因此都是淡水。所以，当全球大冰盖融化时，形成的海水含盐度很低，是淡水海洋。那么，5亿年前的淡水海洋是如何变成现代的咸水海洋的呢？

全球冰盖融化时，在温暖的环境下，藻类和细菌在淡水海洋中迅速繁殖，为新型生物提供氧气和食物。短短几百万年内，包括节肢动物、软体动物、腕足动物和环节动物在内的大多数无脊椎动物和脊索动物突然全部出现，以不到地球生命发展史1%的瞬间创造出99%的动物门类，地质学家和古生物学家称之为“寒武纪生命大爆发”。从此，地球进入了生机勃勃的显生宙时代。从生态环境角度来看，动物存在的主要意义是抑制植物的过度生长，同时将氧气转化为二氧化碳等温室气体，从而控制大气中氧气的比例，使地球不至于再度变得酷寒。因此5亿年来，宇宙中常见的雪球地球现象没有再降临地球。博物学家阿加西斯由于提出雪球地球和寒武纪生命大爆发理论，被视为灾变论的吹鼓手，受到莱伊尔、达尔文等倾向于渐变论的科学家的批判。如今我们知道，在很多情况下，阿加西斯的意见也有可取之处。

几亿年来，动物的尸体和排泄物大量沉积在海底，其中富含氯化钠，久而久之，深海形成了盐卤层，逐渐释放盐分与上层淡水混合，导致海水变得越来越咸。海水变咸的另一个原因是陆地上的河流冲刷岩石，溶解其中的盐分，将其带入大海。按照目前的全球河流流量计算，1亿年就足以使全球海洋达到目前3.5%的含盐量，可见，远古时代地球上的河流比现代要少得多。此外，动物的内骨骼和外骨骼（甲壳）主要由碳酸钙构成，它们在动物死后沉积下来，与海水中析出的矿物质共同在海床上形成了碳酸钙层，最终通过地质作用转变为石灰岩。所以，含有石灰岩的陆地在远古时很有可能是海洋，很容易发现海洋生物化石。

寒武纪生命大爆发的代表化石是澳大利亚的埃迪卡拉生物群、加拿大的布尔吉斯页岩生物群和中国云南的澄江生物群，它们无一例外都是浅海生物，如八臂仙母虫、奇虾和三叶虫等。这说明，当时的陆地上还是死气沉沉。究其原因，当时地球大气层中缺乏臭氧层，所以地表紫外线照射量远比现代高。大家都知道紫外线可以杀菌，其实紫外线的强度达到一定程度以后，可以杀死所有生物。在高强度的紫外线照射下，陆地依然是高等生命的禁地，只有少数细菌存活，能够反射紫外线的海水则成为生命乐园。

无论是埃迪卡拉、布尔吉斯页岩，还是云南澄江，如今都是陆地，而且大多还是海拔千米以上的高原山地。这说明5.4亿年来，这些区域的地壳都有过剧烈的抬升，海床变成了陆地。

大冰期之后，全球地质活动变得剧烈。正如科学家如今在南北两极和雪域高原观察到的，厚实的冰川重量巨大。冰川在形成时，对其下的岩石会造成相当大的压力，如果冰川达到数千米厚，甚至会使岩层完全变形并大量破裂；当冰川消融时，岩层会失去巨大的压力，逐渐向上反弹，进一步引发岩石碎裂；冰川移动时，可以将所到之处的岩石全部压碎。将这一现象扩大到全球的规模，我们不难想象大冰期之后会发生什么：不仅是洪水肆虐，而且地震不断发生。

大冰期之前，各大陆都比较平坦，没有大型江河。但由于全球冰盖消融，而且消融的速度不同，释放的压力也不同，导致大量地壳破裂，许多岩层在碎裂后翘起，形成山脉和高原，另一些地方则塌陷形成盆地。大陆因为地质活动变得不再平坦，板块运动加剧。所以，5亿年来，大陆数量越来越多，山脉和高原越来越高，盆地和海沟越来越深，地球变得越来越崎岖不平。原本平坦的陆地变得歪斜，导致陆地上的淡水流向低处，形成河流，于是河流越来越多，海洋越来越咸。海洋生物纷纷调整自身的呼吸和循环系统，以适应新环境。不过，由于海水盐度的上升是非常缓慢的过程，海洋生物有足够的时间来自我调节，很少有物种因此绝灭。

全球冰盖消融以后，在泛大洋中出现了两片大陆，即包括今澳大利亚、南极洲、印度次大陆、非洲和南美洲大部分地区的冈瓦纳古陆，以及包括现代北美洲大部分地区的劳伦古陆。也就是说，埃迪卡拉生物群生活在冈瓦纳大陆四周的浅海大陆架上，而布尔吉斯页岩生物群生活在劳伦古陆四周的浅海大陆架上。

等等。中国在哪里？当今地球上面积广袤、人口众多的亚欧大陆又在哪里？5.4亿年前寒武纪生命大爆发时，它们全都不存在吗？