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喜马拉雅岩石的磁性揭示了这座山复杂的构造历史

2020-11-04 15:04   来源: 互联网    阅读次数:3420

壮观的喜马拉雅荒野的微弱声音被在下面的Khardung-La公路上咆哮的军事车队刺穿。这提醒我们,我们离印度、巴基斯坦和中国之间的边界只有几英里远。


这一地区也有不同类型的边界,即沿喜马拉雅山长度延伸的狭窄的缠绕地质构造。它被称为缝合区,只有几公里宽。它由不同类型的岩石碎片组成,被断裂带切割成薄片。它标志着两个构造板块的融合和古海洋的消失。


我们的地质学家团队来到这里,收集了六千多万年前爆发成熔岩的岩石。通过对保存在其中的磁性记录进行解码,我们希望重建这个古老大陆的地理环境,并修改喜马拉雅山脉创造的故事。


一块滑雪板,一个不断扩大的山脉。


构造板块构成地球表面,并不断移动--以每年只有几厘米的速度缓慢漂移。海洋板块比它们下面的地幔更冷,密度更高,因此它们在俯冲带向下下沉。


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海床板块下沉的边缘像传送带一样把海床拉在海床的后面,把大陆拉向彼此。当整个海洋板块消失在地幔中时,两侧的大陆以足够的力量相互碰撞,从而形成喜马拉雅山这样巨大的山区。


地质学家普遍认为喜马拉雅山是在5500万年前形成的大陆碰撞形成的。当时,新特提斯板块俯冲到欧亚大陆南缘,印度和欧亚大陆的构造板块相互碰撞。


然而,通过测量印度西北部偏远山区拉达克的岩石磁性,我们的团队已经表明,构成世界最大山脉的构造碰撞实际上是一个复杂的多阶段过程,至少涉及两个俯冲带。


磁性信息,保存


行星金属外核的持续运动会产生电,进而产生地球的磁场。根据你所居住的世界,它的位置不同。磁场总是指向磁场的北面或南面,这就是为什么你的指南针在地球极点上的工作时间平均超过10万次。但它也会以一定角度向地面倾斜,这取决于你离赤道的距离。


在一些岩心样品中,样品的取向线被标记在岩心样品的一侧。来源:CraigRobertMartin,CCBY-ND。


当熔岩喷发并冷却形成岩石时,内部磁性矿物就会锁定在那个位置的磁场方向上。因此,通过测量火山岩的磁化程度,像我这样的科学家可以确定它们来自哪个纬度。从本质上讲,这种方法使我们能够解开数百万年的板块构造运动,并在整个地质历史的不同时期绘制世界地图。


在拉达克喜马拉雅山脉的多次旅行中,我们的团队收集了数百个直径1英寸的岩心样本。这些岩石最初是在66至6100万年前火山爆发时形成的,大约在碰撞的第一阶段就开始了。我们使用了一个带有专门设计的钻石取心钻头的手持式电钻,钻入基岩约10厘米。然后,我们仔细地在原始方向上标记这些圆柱形岩心,然后使用非磁性工具将它们从岩石中挖出。


目的是重建岩石的原始位置,然后把它们夹在印度和欧亚大陆之间,然后上升到喜马拉雅山脉的高度。追踪样品和它们来自的岩层的方向,对于计算6000万年前古磁场相对于地面的指向方式至关重要。


我们把样品带回麻省理工学院的古地磁实验室,在一个没有现代磁场保护的特殊房间里逐渐加热到1256华氏度(680摄氏度),以缓缓消除磁化。


不同矿物群在不同温度下的磁化强度。通过这种方法,样品被逐渐加热,然后测量,这样我们就可以通过去除可能隐藏的最新的重印来提取原始的磁方向。


磁迹映射




责任编辑:无量渡口
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