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拔高洛基山脉

探索落基山脉的地质特征如何挑战传统造山运动的构造板块理论。

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落基山脉是世界上伟大的地质特征之一,但它的形成原因一直不明确。问题是这样的:落基山脉的构造与喜马拉雅山脉等山脉相同,而喜马拉雅山脉通常是在构成地球地壳的缓慢移动的构造板块相互碰撞时形成的。但北美洲并没有陆地挤压过来;太平洋板块只是沿着西海岸滑动,而不是猛烈撞击。

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两位地质学家现在提出了一个新的设想:他们认为落基山脉的形成是一次“打了就跑”式的造山运动。明尼苏达州诺斯菲尔德卡尔顿学院的朱莉·马克斯森(Julie Maxson)和明尼苏达大学的巴西尔·蒂科夫(Basil Tikoff)认为,罪魁祸首是一段长达800英里的地壳,称为巴哈bc(Baja bc),它现在构成了不列颠哥伦比亚省的边缘,包括温哥华岛。他们说,这些岩石是一个相当于日本大小的岛链的残余,它推起了落基山脉。

近二十年来,许多地质学家一直怀疑不列颠哥伦比亚省海岸2.1亿年前的岩石并非源于当地。岩石中的磁性颗粒表明其起源更偏南。当岩石开始凝固时,这些颗粒就像小小的指南针一样,会随着地球磁场定向。地磁场在两极垂直,在赤道水平,在中间纬度变化90度。在温哥华岛的岩石中,磁性颗粒的角度太浅,不足以让它们在如此高的纬度形成。

20世纪80年代初,一位地质学家指出,这些岩石异常的磁印记与新墨西哥州南部的岩石完美匹配。这些神秘的岩石被称为巴哈bc(Baja bc),但此后地质学家未能找到任何一条它们可能迁移到现今位置的断层痕迹。这些岩石还包含一层8500万年前的沉积物,很可能起源于北美洲,这表明它们可能在落基山脉形成时期撞击了大陆。

直到现在,大多数地质学家认为,法拉隆板块(Farallon plate)——现在大部分已沉入北美洲下方的地幔的一块地壳——在它俯冲到大陆下方时推起了落基山脉。这就是旧的地壳板块消亡的方式。新地壳从海底的裂缝涌出。法拉隆板块——其中一部分在墨西哥附近仍然存在——据信在1亿年前开始下降到地幔,并在北美洲海岸引发了一连串活火山。在法拉隆板块开始俯冲到北美洲下方大约1500万年后,海岸火山却停止活动了。为了解释火山活动的停止,地质学家提出法拉隆板块在中途突然改变了轨道;板块的俯冲变得不那么陡峭,它刮擦了北美洲的底部,并推起了落基山脉。这种浅层俯冲本可以阻止地壳熔化,从而切断了海岸火山爆发的燃料。

蒂科夫说,该模型存在严重问题。他对加州内华达山脉(Sierra Nevada)的岩石进行了仔细研究,并指出在火山活动停止前不久在那里形成的岩石是拉伸的。如果法拉隆板块正在俯冲到北美洲下方,它应该挤压这些岩石,而不是拉伸它们。

马克斯森和蒂科夫认为,法拉隆板块俯冲到北美洲下方被阻碍了,当时它上表面的一个大型岛链卡在了北美板块上。这个岛链——最终断裂并形成了巴哈bc(Baja bc)——阻碍了法拉隆板块的下降,并可能导致了海岸火山的停止活动。没有下沉的板块和熔化的岩石,火山就会耗尽燃料。

巴哈bc(Baja bc)被困在北美洲,并受到法拉隆板块从西面和南面的挤压,从法拉隆板块上断裂下来,并在法拉隆板块的一大片残骸——库拉板块(Kula plate)——之上向北疾驰。当巴哈bc(Baja bc)开始沿着海岸移动时,它可能会拉伸沿海岩石。它被挤压在海岸线上,同时也会对大陆内部施加压力,从而形成了落基山脉。

如果巴哈bc(Baja bc)确实沿着海岸移动,它可能留下了一些碎片,马克斯森和蒂科夫很快就会去寻找它们。马克斯森说,令人兴奋的是,我们正在为解决一个古老的问题产生新的思维方式。

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