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9月7日,是重要论文《海洋脊上的磁异常》(1964)发表的周年纪念日,该论文描述了在海底发现的平行条带状磁性火成岩。这些条带是在熔岩沿着大洋中脊喷涌而出,冷却凝固,并将较老的海底和大陆地壳推开时形成的。这一观察结果最终为地质学家提供了一种可以移动大陆的机制,证明了魏格纳早期的大陆漂移假说,并将其升级为板块构造理论。
板块构造不仅解释了海洋盆地的形状,还解释了阿尔卑斯山等山脉的形成方式。那么,为什么板块构造理论没有在阿尔卑斯山更早被发现呢?地质学家对阿尔卑斯山的研究已经超过200年了。
变形的岩石和沉积物露头很普遍,早期的博物学家意识到这些物质曾经沉积在开阔的海洋中 - 但这些岩石如何从海底移动到最高峰的机制仍然不清楚。
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图1。内阿尔卑斯山变形和褶皱的大理石。
德国地质学家利奥波德·冯·布赫(1774-1835)提出了一个似乎可以解释许多地质观测结果的理论。他提出了大的“火山气泡”,隆起和弯曲变质岩和沉积岩,从而形成对称的山脉。
内东阿尔卑斯山脉的中央片麻岩(Zentralgneiss)是一个大型岩浆侵入体,与各种变质岩直接接触,例如结晶片岩,钙质大理石,甚至玄武岩-所有岩石都曾经沉积或形成在海底。这一顺序似乎毫无疑问地证实了冯·布赫的理论,并很快成为早期地质学家解释其他山脉(例如比利牛斯山脉)的流行模型。
图2。比利牛斯山脉的地质图和剖面图,改编自“Berghaus-Atlas”,这是探险家和博物学家亚历山大·冯·洪堡的杰作“宇宙”(1845-1862)的补充。这个例子显示了早期地质学家如何想象山脉的内部结构 - 岩浆岩始终在核心中发现,像洋葱一样被沉积岩层包围。在该剖面中,从内部到外部的岩石被描述为“花岗岩和一般基底”-“过渡山/岩”-“次生山”。在地图上,花岗岩=粉红色,玄武岩=绿色,片岩=灰色,碎屑岩/石灰石=蓝色,砂岩=红色,次生石灰石=黄色,第三纪岩石=深绿色
图3。块状中央片麻岩(背景)与大的伟晶岩石英脉和具有可见叶理的变质大理石(前景)之间的接触。
然而,根据该模型,岩层的年龄应向山脉的边界减少(因为根据斯蒂诺定律,水平,未受干扰的岩层,最老的在底部,最年轻的在顶部 - 只是被弯曲了)。不幸的是,变质岩不能用化石来确定年代,而只能用放射性测年方法,该方法仅在1920年后才可用且可靠。
当第一批变质岩被测定时,东阿尔卑斯山构造演化出现了一个问题。在阿尔卑斯山中,中央片麻岩及其沉积外壳完全被更古老的变质岩包围,甚至在某些部分被覆盖。根据冯·布赫的“火山隆起”模型,这是不可能的。岩层应该简单地围绕中央侵入体弯曲,并且从老到新的总体顺序应该被保留。但是现在,我们在底部有年轻的岩石,而在顶部有古老的岩石。
1909-1934年间地质文献中引入构造推覆体有助于解释这种明显的矛盾。
岩浆中央片麻岩是2.5亿年前侵入地壳(玄武岩)和古代海洋的海洋沉积物(片岩和大理石)的侵入体。在阿尔卑斯造山运动(30-2300万年前)期间,周围较老的变质岩单元(4.6-3.8亿年前)首先被隆起,然后作为推覆体推覆到中央片麻岩/前海底单元上。这些运动意味着水平运动,而不是垂直运动,就像海底扩张可以提供的那样。
参考书目
DalPIAZ,G.V.(2001):阿尔卑斯山构造解释的历史。《地球动力学杂志》32:99-114
TRÜMPY,R.(2001):为什么板块构造不是在阿尔卑斯山发明的。《国际地球科学杂志》90:477-483