地球科学

结肠炎和山区形成

这种稀有的矿物诞生于100公里深,表明大陆可以沉入地幔。在阿尔卑斯山,马特宏峰是伴随着柯石英岩上升而产生的逆冲作用的一个很好的例子。

莫里斯·马特乌(Maurice Mattauer) 科学N°289
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夏洛克·福尔摩斯(Sherlock Holmes)证明,没有完美犯罪之类的东西,因为在主要事实之后仍然存在的科学线索使我们能够追踪其发展进程。因此,近来在全球众多山脉中发现的堇青石的存在为我们提供了线索,包括岩石的年代,板块的运动,埋葬,上升和山脉的历史。

在板块构造的早期,地质学家认为,相对较轻的大陆壳不会强迫自己进入沉重的块状地幔。结肠炎的发现表明这一假设是错误的,并且重新激发了我们对地球表面演变的认识。

堇青石是二氧化硅的一种特殊形式,式为SiO 2。六种不同的矿物质对应于此化学成分。石英是岩石中非常常见的矿物,α和β石英;鳞石英,方石英,堇青石和辉石。这些矿物质中的每一种在特定的温度和压力范围内都是稳定的,并且已经在高压釜中研究了它们的形成,高压釜在2,500的压力下可达到250千巴(一巴大约等于一个大气压)的压力°C因此,已经发现,仅当二氧化硅经受27至30千巴之间的非常高的压力时,才出现纤锌矿。

由于这种压力仅在地球深处超过100公里的深处施加,因此地质学家们肯定不会在岩石中遇到这种矿物,除非在陨石撞击附近,震动会产生必要的压力。直到有一天,两位专门研究岩石在极高压力下形成的矿物的矿物学家在显微镜下检查样品时偶然发现了堇青石。 1983年,巴黎高等师范学校的克里斯蒂安·肖邦(Christian Chopin)在都灵以南70公里处的多拉-马伊拉(Dora-Maira)高山地块变质岩中发现了堇青石。然后,在1984年,自然历史博物馆的戴维·史密斯(David Smith)在挪威做出了同样的发现,但在旧喀里多尼亚山脉中,该山脉已停止运行了4亿年,并受到侵蚀。这一非凡的发现并没有立即获得应有的成功。作者显然提到了大陆俯冲的机制(地幔中大陆板块的凹陷),但没有想象到使岩石下沉到100公里深,最重要的是使岩石下沉的机制。迅速移到表面(以使柯石英没有时间完全变回石英)。

无处不在的结肠炎

许多地质学家想知道矿物学家提供的非常高的压力的精确值是否可靠。但是,几年后,当在整个地球上分布着各个年龄段的山脉的大约二十个地区发现了鼻炎时,一切都很快发生了变化。因此,这种现象是普遍现象,有必要得出地球动力学结论。

迄今为止,最古老的结肠炎在马里,相当于6亿年前的“泛非”连锁店。然后在哈萨克斯坦的一条链条中发现了该矿物5亿年的历史,然后在斯堪的纳维亚和中国的加里东链条中发现了约4亿年的历史,在海西链条中发现了约3亿年的历史。 -来自西欧和乌拉尔。中国是Coesite中最丰富,最著名的地区。作者位于北京以南约1000公里处的大别山和苏鲁,但这种肠炎的年龄尚不确定,据作者说,这种炎的发生时间在220至7亿年之间。应该指定年龄,这要归功于计划在几周内开始进行的高达5,000米的深度探测期间进行的研究。在这方面,让我们注意到,徐志昆在大别山报道了亚洲首例肠炎,她的论文是1987年在蒙彼利埃大学为她辩护的。在这个问题上已有数百种出版物。

除了这些因侵蚀而规划的旧链条,它们完全不活动之外,在两个年轻的“高山”链条中也发现了结肠炎,这两个链条具有明显的缓解作用,并且都很活跃:阿尔卑斯山和喜马拉雅山。我们希望只有在这两个小小的侵蚀链中,才能了解大陆俯冲的机制……因为通过研究地表地质,我们只能在那里重建它们的近期历史。两个区域,并利用地震活动性获得有关深部变形的信息。多亏了硬岩,几年来人们才意识到大陆俯冲是所有大山脉中非常普遍的现象。现在,我们需要通过查看最简单的示例来了解结肠炎是如何产生的。

在30年前制定的板块构造定律中,有一个假定大陆是“不沉的”。制定该法律是为了回答刚刚提出的有关“碰撞”现象的问题。我们谈论的是两个被海洋隔开的大陆板块靠近并接触时发生的碰撞。根据常规机理,这种海洋变窄是通过大洋俯冲而发生的。

由于在地质时期发生了许多碰撞,因此预测其后果非常重要。剑桥大学地球物理学家丹·麦肯齐(Dan McKenzie)于1969年首先以一种相当理论化的方式处理了该问题。他认为,由于大陆壳的密度(2.7)比对于地幔(3.3),大陆壳不可能沉入地幔并推断出该系统必须被阻塞,并且大陆的聚集必须停止。

科学界认为这种说法令人信服。当时在曼彻斯特大学的地质学家约翰·杜威(John Dewey)采纳了这种观点,并在1979年写道:“两个陆地的碰撞阻碍了俯冲带的功能……与洋壳不同,地壳大陆不能在俯冲带消失。”

这就是国际社会通过的这种板块构造定律如何支持不需要大陆板凹陷的碰撞模型,例如长期用于印度碰撞的平板冲头模型。亚洲。我们已经忘记了50年前的瑞士地质学家埃米尔·阿尔甘(ÉmileArgand),他可能是美国最著名的地质学家 xxe 世纪,对于同一碰撞,提出了完全不同的解释。他将印度大陆扩展到喜马拉雅山和西藏之下,将大陆板块推入地幔。自1944年以来,亚瑟·福尔摩斯(Arthur Holmes)在他的着名作品中已经普及了20年 自然地质学原理,这一巨大现象在少数板块构造学界就从未停止提及。在有机会在地面上(在喜马拉雅山和西藏南部)看到印度—亚洲碰撞的影响后,我加入了1981年,我提出了“大陆俯冲”一词。

吸积棱镜的模拟

在过去的十年中,这个概念引起了越来越多学科的兴趣,而模拟建模则由当时位于尼斯的蒙彼利埃大学的Alexandre Chemenda进行。这位地质学家在对实验材料进行了非常仔细的“缩放”,碰撞操作和大陆俯冲之后,在实验室进行了实验复制,从喜马拉雅山的实例中汲取了灵感。它的优点是在实验中引入了侵蚀(通常被人们遗忘了),从而侵蚀了隆起的浮雕。

在进行此建模之前,我们仅考虑到该链是大陆壳三角形斜角(吸积棱镜)的表面表现,并夹带在大陆俯冲带中,深度小于100公里。

实验带来了两个新结果:一方面,我们注意到可以将轻壳向下拖动到大约200公里的等效深度;另一方面,我们注意到如果超过一定程度的凹陷,我们目睹了由两个大断层构筑的大陆壳一角的突然上升。第一个断层以较大的重叠结束于地表。后面的另一个对应于扩展故障。

关于所谓的非洲大陆的淹没性的辩论取得了很大进展,但是,最细微的争论是由几块细小的堇青石提供的。

喜马拉雅山脉的结肠炎

P. O'Brien的团队在波茨坦发现了巴基斯坦喜马拉雅山的结肠炎,距离著名的Nanga-Parbat(8,145米)不远。对我们来说,介绍该地区的地质情况以及回顾自5000万年前印度与亚洲发生碰撞以来所经历的演变似乎很有趣。让我们首先指出,“系统”没有“封锁”,因为自碰撞以来印度从未停止向北推进。她以每年5厘米的平均速度行进2,000公里。因此形成了巨大的大陆俯冲,通过喜马拉雅链的构造在地表上显现出来。它是从北到南,在连续的部分中逐步建造的,每次都受到大型重叠断层的限制。从南到北再回到过去,我们今天可以观察到: 在) 在大地震中发生在我们眼前的边界断裂; b) 重叠很大,在中央区域清晰可见。它在大约2000万年前起作用,与此同时,一个延伸断层在更北的地方诞生。 vs) 更北的和较早的重叠可能可以追溯到4000万年。

因此,我们可以看到链的结构非常简单。随着它在印度大陆上的发展,它从未停止过扩张,大陆板块继续下沉。由于这种简单性,我们发现自己处于最佳条件下,可以在很深的范围内追踪形成皮炎的机理,并深入到表面。

在发现了大肠炎的巴基斯坦地区建立的链条切割表明,A。Chemenda模型非常适用。但是最强有力的论据是通过本节附近的断层图像提供的。实际上,它以一种壮观的方式表明,在深度上,印度板块已逐渐向垂直方向倾斜,并延伸至600公里的深度。

由于这是大陆俯冲的第一个已知图像,因此令人惊讶的是,该区域恰好发现了皮炎。

马特宏峰山脚下的高山性结肠炎

1983年在Dora Maira地块中发现的第一块硬岩是在可能属于3亿年前的古老海西山脉的岩石中。直到很晚以后,它们才在大约4000万年前的第三纪经历了非常高压的高山变质作用。 1991年,德国岩石学家T. Reinecke在不同岩石,深海沉积物,侏罗纪时代(1.6亿年)中发现了堇青石,这些沉积物在沉积之前沉积在“高山”海洋中链的形成。

当时,这些沉积物覆盖了玄武岩,辉长岩和橄榄岩,在任何方面都可与如今构成海洋底部的岩石相提并论。在发现了堇青石的地方,所有这些岩石都呈现出完全无序的状态,这表明它们已经发生了非常重要的变形。当我们知道他们首先被有效训练到90至100公里的深度,然后他们走的不太安静时,这不足为奇。浮出水面。如今,所有这些“海洋”岩石都平放在通常由花岗岩制成的“大陆”岩石上。因此,它们属于一个推力层,该推力层已从东向西水平移动了很长一段距离(超过100公里)。

最终,我们将看到一个不同于A. Chemenda建模的示例。这带来了“轻”的大陆岩石。在这里,有必要提出相对“重”的海洋岩石,因为玄武岩的密度为2.8,辉长岩的密度为2.9,最初(在其转变为蛇纹石之前),橄榄岩的密度上升至在3.1-3.3。这种情况比喜马拉雅山脉更为复杂,似乎有必要在海洋俯冲带上增加一个大陆俯冲带,以便在大陆上升的背面抬起海洋岩石。可能吗?

位于瑞士和意大利之间边界的马特宏峰(4,477米)高度的地质断面,使我们对从当前结构的观测转向几何学的几何学遇到了困难。一种海洋和大陆俯冲作用,在第一阶段沉入深度超过100公里...我们经常忘记的任务之一是想象被浮子去除的结构的几何形状。侵蚀,必须在天空中重建。阿尔卑斯推力板的发明者之一埃米尔·阿尔甘(ÉmileArgand)就是在这个问题上说道,80年前:“在充满空间的运动中游玩是其中之一。人类思想的最高推测。”如今,还需要做更多的工作,因为有必要通过敏锐地从四个维度(在空间和空间上)推理,将链的架构重构到100多公里深。天气)。请注意,里昂大学的让-马克·拉多(Jean-Marc Lardeaux)团队刚刚在里昂山峰(Monts du Lyonnais)发现了一条链条中形成的非常古老的堇青石(超过3.3亿年的历史)。海西人。地块中部大陆俯冲的概念首次得到证实。在这里,由于侵蚀已完全拉平了链条,因此重建变得更加精致。

我们从在显微镜下观察几毫米的堇青石开始,现在我们使用地震层析成像来确定下陷到地幔中的板的几何形状。在山区,板块构造才刚刚开始,在阿尔卑斯山还有许多工作要做。长期以来,巴黎市的座右铭已反映出各大洲的潜航性 NEC 人鱼波动。现在有必要说 波动的 人鱼.

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