美国大峡谷的自然景观。（ShutterStock）
美国大峡谷（Grand Canyon）是举世闻名的自然景观，被列为世界遗产，记录着地球近20亿年来地质变迁的历史。可是其中一个著名的未解之谜是，有一段长达10亿年的时期在这些层积岩内完全找不到踪迹。
大峡谷位于美国亚利桑那州西北部，由科罗拉多河（Colorado River）经过数百万年冲蚀而成。其总长446公里，平均深度有1200米，宽度从6.4公里至29公里不等。
在大峡谷的一些地方可以看到一个奇特的现象：层积岩被分成上下两个截然不同的部分：顶部的层积岩呈现普通的水平分层条纹；而底部层积岩的分层条纹则是垂直的形态。
经过考察，顶部层积岩的形成年代大约是在距今5.2亿年；而底部层积岩的形成年代却是距今大约14亿—18亿年前。
一份新研究的主要作者美国科罗拉多大学博尔德分校（University of Colorado Boulder）的地质学家皮克（Barra Peak）说：“在底部，很明显看到石头被挤到一起，它们的分层是垂直分布的。在它们上面有一个明显的分界线，在这之上，你看到漂亮的水平分布的岩层，就像大峡谷里面最常见的小山上面那种岩层的形态。”
自从1869年地质学家第一次发现大峡谷之后至今一百多年来，科学家都想不明白，这样两部分形成年代相差如此遥远的层积岩为什么会紧凑地上下贴合在一起？它们之间将近10亿年时间内形成的岩石层上哪儿去了？
这份8月12日发表于《地质学》（Geology）期刊的研究利用一种“热年代学”（thermochronology）的方法，提出了一种可能的解释。这种方法通过对多种化学成分的分析，能够测出岩层在形成时期所经受的温度。
研究收集的数据显示，在那10亿年间发生了一些规模不大、但是后果很严重的地壳断层事件，导致那个时期层积岩上下翻动得很厉害。这就能解释为什么在大峡谷看到一些底部的层积岩是垂直分布的条纹。另外，很可能最后大部分那个时期的层积岩都滑到海里去了。
而发生这一切的年代正好与罗迪尼亚（Rodinia）超大陆理论描述的情形相符合。罗迪尼亚超大陆理论猜测说，以前只有一大块集中在赤道附近的大陆，叫罗迪尼亚超大陆。这块大陆在距今大约6.33亿—7.5亿年前分裂，这个分裂的过程很动荡，造成很多岩层上下翻动，甚至被冲进海里。
研究人员发现，大峡谷西半边的岩层样品与东半边所经历的地质变化完全不相同。大部分人去大峡谷旅游看到的是大峡谷东边的景观。“大峡谷东西两边并不是一个整体，它们不是来自温度相同的历史时期。”皮克说。
这份研究提出的一个证据是，大峡谷西边的基岩似乎在距今大约7亿年前，从地下升至地面；而在大峡谷东边，来自同样年代的岩层，至今仍然埋在地下几公里深处。
美国大峡谷令人惊叹的地方不仅在于它的自然景观，更在于它所提供的考古价值。皮克说：“那里有好多地质线索都是其它任何地方都没有的。”
