但情况并非总是如此。在地球历史的早期，这个星球被一个点缀着火山的壳层所覆盖——很像今天的金星表面。随着地球冷却，这个壳开始折叠和破裂，最终形成了地球的板块构造系统。

根据一项新的研究，板块构造的转变是在润滑沉积物的帮助下开始的，这些沉积物是由地球第一块大陆斜坡上的冰川刮下来的。当这些沉积物沿着世界上年轻的海岸线聚集时，它们有助于加速新形成的俯冲断层的运动，在那里，较薄的海洋板块下沉到较厚的大陆板块之下。

这项新研究于2019年6月6日发表在该杂志上自然他是第一个提出沉积物在全球板块构造的出现和演化中所起作用的人。马里兰大学地质学教授迈克尔·布朗(Michael Brown)与波茨坦GFZ德国地球科学研究中心的地球动力学教授斯蒂芬·索博列夫(Stephan Sobolev)共同撰写了这篇研究论文。

研究结果表明，沉积物润滑控制着地壳研磨和搅动的速度。Sobolev和Brown发现，两个主要的全球冰期导致了冰川冲刷沉积物的大量沉积，每个时期都可能导致随后全球板块构造速度的加快。

最近一次这样的事件发生在大约6.35亿年前结束的“雪球地球”之后，导致了地球的现代板块构造系统。

“地球并不总是有板块构造，它并不总是以同样的速度发展，”布朗说。“它至少经历了两个加速阶段。有证据表明，在近10亿年的时间里，构造运动也相对缓慢。在每种情况下，我们都发现了与冰川沉积物相对丰富或稀缺的联系。”

就像机器需要润滑脂来保持其部件的自由运动一样，有了润滑，板块构造运动的效率会更高。虽然很难将粘土、淤泥、沙子和砾石的砂砾与光滑的油脂混淆，但在大陆尺度上，在构造板块相交的海沟中，效果基本上是一样的。

“在地壳钻探时也存在同样的动力。你必须使用泥浆——一种非常细的粘土与水或油混合——因为水或油单独不起作用，”布朗说。“泥浆颗粒有助于减少钻头上的摩擦。我们的研究结果表明，构造板块也需要这种润滑来保持运动。”

先前对南美洲西海岸的研究首次确定了沿俯冲断层的沉积物润滑和摩擦之间的关系。在智利北部海岸附近，当海洋纳斯卡板块下沉到南美大陆板块之下时，断层沟中沉积物的相对缺乏造成了高度摩擦。随着大陆板块的挤压和变形，这种摩擦有助于将安第斯山脉中部的最高峰推向天空。

相比之下，再往南，海沟中的沉积物负荷更高，导致摩擦更少。这减少了大陆板块的变形，从而形成了较小的山峰。但这些发现仅限于一个地理区域。

在他们的研究中，Sobolev和Brown使用了板块构造的地球动力学模型来模拟沉积物润滑对俯冲速率的影响。为了验证他们的假设，他们检查了已知的大范围冰川作用时期与先前发表的表明海洋和海沟中存在大陆沉积物的数据之间的相关性。在这一步中，Sobolev和Brown依赖于两条主要的证据线:大陆沉积物对海洋化学影响的化学特征，以及与俯冲有关的火山中沉积物污染的指标，很像那些构成今天太平洋周围“火环”的火山。

根据Sobolev和Brown的分析，板块构造可能在30亿到25亿年前出现在地球上，大约是地球上第一批大陆开始形成的时候。这个时间框架也与地球上第一次大陆冰川作用相吻合。

22亿到18亿年前，在另一个全球冰河期之后，板块构造的一次重大推动发生了，冰河期将大量沉积物冲刷到大陆边缘的断层沟槽中。

在接下来的10亿年里，从17.5亿年前到7.5亿年前，全球板块构造的速度减慢了。相对而言，地球历史的这一阶段是如此的平静，以至于它在地质学家中赢得了“无聊的十亿”的绰号。

后来，在大约6.35亿年前结束的全球“雪球地球”冰川作用之后，地球历史上最大的地表侵蚀事件可能使大陆表面的垂直厚度减少了一英里多。根据Sobolev和Brown的说法，当这些沉积物到达海洋时，它们启动了活跃板块构造的现代阶段。