美国大峡谷（Grand Canyon）的地质层中缺失了地球历史上约12亿年的记录。新研究表明，这一空白可能是由于地幔运动导致大陆局部隆起，增强了侵蚀作用，随后又引发了这些区域的下降和新沉积岩层的堆积，Live Science报道。
峡谷岩壁中约17亿年前的古老变质岩和岩浆岩层，直接接触大约形成于5亿年前的较年轻沉积岩层，两者之间缺少了一个巨大的地质时间段，被称为“大不整合”。
这一时期对于理解地球上的生命历史尤为重要——它早于寒武纪大爆发，并部分重合，该阶段生命多样性急剧增加。类似的地质空白不仅在北美发现，也存在于欧洲波罗的海地区和中国北部。科学家们长期争论其成因。
发表在《自然》杂志上的研究提出了一种解释，基于地球地幔运动的模拟。地幔是地壳下方的一个层，物质因热影响缓慢运动。
模型显示，地幔环流可能在“大不整合”形成期间引起了上述三个地区的隆起。这促进了侵蚀作用——沉积物被从大陆带走输送至海洋。随后在过去5.4亿年间，这些地区开始下沉，形成了可以堆积沉积物的新空间，形成新的岩层。这与北美、波罗的海地区及中国北部的地质观测相一致。
“我们研究了地幔运动在哪些地方可能导致了大不整合的产生，结果发现这三个地区正是地质现象特别明显的地方，”该研究合著者、澳大利亚伍伦贡大学地质学家尼古拉斯·弗拉门说。
此前一些科学家将大不整合的形成与全球冰期联系起来，当时冰盖可能促进了岩石的大范围破碎和沉积物从大陆的移除。弗拉门表示，冰期很可能确实起了重要作用，但新研究指出了更深层的原因：如果没有地幔运动导致的大陆隆起，冰盖和其他侵蚀因素不足以如此高效地将沉积物沿坡面输送走。
地壳通过板块构造不断更新。海洋板块潜没到其他板块之下进入地幔，这一过程称为俯冲。各种化学元素随之进入地球深处，之后可能通过火山喷发回到大气中。
此外，进入地幔物质的成分随时间变化。例如，存在于泛大陆潘乔亚大陆边缘、约2亿年前关闭的古老巴勒俄提克斯海洋，含有来自大陆淋滤的富含碳的沉积物。当海洋地壳潜没进入地幔，这部分碳被带入地球深处。
如今大多数俯冲带集中在环太平洋地区，那里海洋地壳远离大陆且含较少碳质沉积物。因此，现在进入地幔的物质化学组成不同于其他地质年代。
威斯康星大学麦迪逊分校地质学家莎南·彼得斯认为，岩石缺失不应仅被视为信息的丧失。地质编年史中的这一空白本身就有助于理解地球发生的过程及其对大气和生命演化的潜在影响。
在大不整合形成期间出露的结晶岩可能更积极地释放钾、铁、锰和碳，这些元素进入海洋，影响海洋生物发展，包括促进矿物结构如贝壳的形成能力。变化还可能影响大气组成和氧气含量的提升。
