研究發(fā)現(xiàn)，隱藏在南極洲冰層下的山脈被時間凍結(jié)

你有沒有想過南極洲在厚厚的冰層下是什么樣子？下面隱藏著崎嶇的山脈、山谷、丘陵和平原。

一些山峰，如高聳的橫貫?zāi)蠘O山脈，升出冰面。但其他一些，如南極洲東部中部神秘而古老的 Gamburtsev 冰下山脈，則被完全掩埋。

甘布爾采夫山脈的規(guī)模和形狀與歐洲阿爾卑斯山相似。但我們看不到它們，因?yàn)楦呱椒搴蜕铄涞谋ㄉ焦仁?a>埋在數(shù)公里的冰層下.

他們是怎么來的？通常，山脈會在兩個構(gòu)造板塊相互碰撞的地方上升。但東南極洲的構(gòu)造已經(jīng)穩(wěn)定了數(shù)百萬年。

我們新研究，發(fā)布于地球與行星科學(xué)快報揭示了這條隱藏的山脈是如何在 5 億多年前由構(gòu)造板塊碰撞形成的超大陸岡瓦納形成的。

我們的發(fā)現(xiàn)為山脈和大陸如何隨地質(zhì)時間演變提供了新的見解。它們還有助于解釋為什么南極洲的內(nèi)部在數(shù)億年里一直保持非常穩(wěn)定。

一個埋藏的秘密

Gamburtsev 山脈被埋在東南極洲冰蓋的最高點(diǎn).它們于 1958 年由蘇聯(lián)探險隊(duì)使用地震技術(shù)首次發(fā)現(xiàn)。

由于山脈完全被冰覆蓋，因此它是地球上最不為人知的構(gòu)造特征之一。對于科學(xué)家來說，這令人深感困惑。如此巨大的山脈是如何形成并仍然保存在一個古老而穩(wěn)定的大陸的中心地帶的？

大多數(shù)主要山脈都是構(gòu)造碰撞的地點(diǎn)。例如，隨著印度板塊和歐亞板塊繼續(xù)匯合，喜馬拉雅山今天仍在上升，這一過程始于大約 5000 萬年前。

板塊構(gòu)造模型表明現(xiàn)在形成東南極洲的地殼至少來自 7 億多年前的兩個大洲。這些大陸曾經(jīng)被一個巨大的海洋盆地隔開。

這些陸地的碰撞是岡瓦納誕生的關(guān)鍵，岡瓦納是一個包括現(xiàn)在的非洲、南美洲、澳大利亞、印度和南極洲的超級大陸。

我們的新研究支持甘布爾采夫山脈最初在這次古老的碰撞中形成的觀點(diǎn)。大陸之間的巨大碰撞引發(fā)了山下深處熾熱的、部分熔化的巖石的流動。

隨著地殼在造山過程中變厚和加熱，它最終變得不穩(wěn)定，并在自身重量的作用下開始坍塌。

在地表深處，熾熱的巖石開始向側(cè)面流動，就像從管子里擠出的牙膏一樣，這個過程被稱為引力擴(kuò)散。這導(dǎo)致山脈部分坍塌，同時仍然保留了一根厚厚的地殼“根”，它延伸到下面的地幔中。

Crystal Time Capsules 水晶時光膠囊

為了拼湊出這種戲劇性上升和下降的時間，我們分析了 2.5 億多年前從古老山脈流出的河流沉積的砂巖中發(fā)現(xiàn)的微小鋯石顆粒。這些砂巖是從數(shù)百公里外的查爾斯王子山脈 （Prince Charles Mountains） 中發(fā)現(xiàn)的。

鋯石通常被稱為“時間膠囊”，因?yàn)樗鼈兊木w結(jié)構(gòu)中含有極少量的鈾，鈾以已知的速率衰變，使科學(xué)家能夠非常精確地確定它們的年齡。

這些鋯石顆粒保留了造山時間線的記錄：甘布爾采夫山脈在大約 6.5 億年前開始上升，在 5.8 億年前達(dá)到喜馬拉雅山的高度，并經(jīng)歷了深層地殼熔化和流動，大約在 5 億年前結(jié)束。

大多數(shù)由大陸碰撞形成的山脈最終會因侵蝕而磨損或被后來的構(gòu)造事件重塑。由于它們被深厚的冰層保存下來，甘布爾采夫冰川下山脈是地球上保存最完好的古老山帶之一。

雖然目前在厚厚的冰層中鉆孔直接對山脈進(jìn)行采樣非常具有挑戰(zhàn)性且成本高昂，但我們的模型提供了新的預(yù)測來指導(dǎo)未來的勘探。

例如最近在 Denman 冰川附近的實(shí)地考察在南極洲東部海岸發(fā)現(xiàn)了可能與這些古老山脈有關(guān)的巖石。對這些巖石樣本的進(jìn)一步分析將有助于重建東南極洲的隱藏結(jié)構(gòu)。

南極洲仍然是一個充滿地質(zhì)驚喜，而埋藏在冰層下的秘密才剛剛開始被揭開。

杰奎琳·哈爾平， 地質(zhì)學(xué)副教授，塔斯馬尼亞大學(xué)和內(nèi)森·達(dá)茨科， 地球科學(xué)教授，麥考瑞大學(xué)

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