本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点
美国地质调查局 (U.S.G.S.) 的工程师贝利·威利斯(† 1949年2月19日)以其在解决地质问题上的非传统方法而闻名。在计算机模型出现很久之前,他就对山脉中发现的地质构造感到困惑,于是他制造了一台机器来模拟造山过程。
在一个带有可移动活塞的盒子中,他折叠并压碎了蜂蜡层,并将这些结构与他在阿巴拉契亚山脉中绘制的大型构造褶皱和逆冲断层进行了比较。他意识到褶皱和推覆构造也可以通过水平运动和压缩力形成——而不是像许多地质学家仍然认为的那样,仅仅通过垂直运动形成(当时更容易解释)。
图1.威利斯的“实验用压缩机”,来自《阿巴拉契亚构造力学》(1891),所有图片均为公共领域。
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图2. “压缩机”制造的微型山脉 - 地层首先形成规则的褶皱,但是随着缩短的继续,剪切带发展,单个“构造推覆体”开始堆积,正如在真实山脉中所见。
图3. 阿巴拉契亚山脉中部的褶皱地层。在后来的几年里,威利斯提出了一个板块构造的早期版本来解释山脉的形成过程——当一股岩浆“气泡”将美洲和欧洲大陆推开时,大西洋形成了,沿着边界,岩层被压缩和折叠起来——阿巴拉契亚山脉就形成了。不幸的是,这个山脉的形成时间比大西洋要早得多…
图4. 威利斯将山脉划分为一个以褶皱为特征的中心带和一个以外部剪切带为特征的外部带(田纳西州克利夫兰的地质图)。今天我们知道,其构造可能比这复杂得多。