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大约在5500万至4000万年前,现在的印度的北部边缘开始撞击今天承载着尼泊尔和西藏的巨大地壳板块。这场古老的碰撞在本周六造成了可怕的后果:尼泊尔的中心发生的致命地震,截至周一晚间的估计死亡人数为近4000人。
数百万年前,印度强行挤入尼泊尔下方,将北部陆地推向天空。这一举动开始形成了高耸的喜马拉雅山脉,包括珠穆朗玛峰。碰撞仍在继续,印度每年向北移动几厘米,这在地球地壳中形成了一条不稳定的裂缝,被称为喜马拉雅山前缘逆冲断层。如下图所示的这个边界带,持续释放着巨大的地震。周六发生的7.8级地震似乎与1934年发生8.1级地震的区域重叠,据加利福尼亚州帕萨迪纳的美国地质调查局地震学家苏珊·霍夫称。那次地震造成约10,700人死亡。
以下插图首先显示了最初碰撞是如何发生的,然后显示了逆冲断层如何继续在该地区破坏地壳,最后显示了前缘逆冲断层相对于这个非常容易发生地震的区域的其他裂缝的位置。
喜马拉雅山脉的形成是由于印度岩石圈板块向北漂移并与欧亚板块碰撞造成的。这里用简化、垂直夸张的图表显示了碰撞过程。大约在6000万年前,印度板块前缘的海洋岩石圈正在被俯冲到西藏南部(1)。印度板块上方的岩浆从火山喷发并形成花岗岩侵入体。从下降板块上刮下来的沉积物和洋壳堆积成一个增生楔,形成了一个前弧盆地,该盆地捕获了从西藏侵蚀下来的沉积物。大约在5500万至4000万年前,这两个陆地碰撞(2)。据推测,印度地壳太具有浮力,无法深陷于西藏下方;因此,一个新的断层,即主中央逆冲断层,突破了印度地壳。随后,运动继续沿着断层(3)发生。一块由在大陆架上沉积的古生代和中生代沉积物覆盖的印度地壳切片被推上了迎面而来的次大陆。增生楔和前弧沉积物被向北推到西藏。(其中大部分物质已被侵蚀殆尽。)大约在2000万至1000万年前,主中央逆冲断层变得不活跃。此后,印度沿着第二个断层,即主边界断层(4),向北滑动。第二块地壳切片被推上次大陆,抬起了第一块切片。这两个隆起的切片构成了喜马拉雅山脉的主体;许多山峰都被古生代沉积物覆盖。印度板块在山脉的重量下略微弯曲,由此产生的槽地现在被沉积物填满,可以在恒河平原下检测到。[最初为《山脉的结构》而制作,作者:彼得·莫尔纳,发表于《大众科学》,1986年7月;插图:伊恩·沃尔波尔]
当构造板块碰撞并形成逆冲断层时,就会发生叠瓦效应。这种叠瓦效应——印度-亚洲板块碰撞的结果——发生在喜马拉雅山脉。第二种类型的断层出现在喜马拉雅山脉的山脊附近,向北倾斜,位于青藏高原下方。构成所谓的南藏断层系统的这些断层与逆冲断层具有几何相似性,但是岩石沿着该系统向相反方向滑动。该断层系统也可能标志着西藏下方流体下地壳通道的顶部。新的证据表明,沿南藏断层系统的向北滑动和沿南部断层的同时向南滑动允许该通道向喜马拉雅山脉前沿向南挤出。(棕褐色区域向北移动。紫色和灰色区域向南移动。)[最初为《气候与山脉的演变》而制作,作者:基普·霍奇斯,发表于《大众科学》,2006年8月;图形:珍·克里斯蒂安森;来源:“藏地地壳的向南挤出及其对喜马拉雅构造的影响”,作者:K. V. 霍奇斯、J. M. 赫尔塔多和K. X. 惠普尔,发表于《构造学》,第20卷,第6期,第799-809页;2001年]。
作者根据对ERTS照片的分析以及对大地震(彩色点)的研究,绘制了认为与印度板块持续向北推挤欧亚板块有关的主要构造特征,这些地震揭示了地壳如何沿着断层移动。穿过点的直线没有箭头,表示逆冲断层。双头箭头表示正断层。成对的反平行箭头表示沿着走滑断层的运动。彩色区域似乎是地壳缩短导致的近期隆起区域。总体印象是,位于东经70度以西的巨大欧亚大陆地块或多或少保持未变形状态,而中国被推向东部。[最初为《印度与欧亚大陆之间的碰撞》而制作,作者:彼得·莫尔纳和保罗·塔波尼尔,发表于《大众科学》,1977年4月;图形:安德鲁·托姆科]。