火山活動而非巨熊造就了神秘的魔鬼塔

捷克共和國的一座類似孤山為研究人員提供了線索,有助於解開懷俄明州巨大地貌幾何結構的謎團

懷俄明州的魔鬼塔 是一處非凡的景觀,其創造神話似乎都有可能成真。據說巨熊曾試圖爬到頂端,在其表面留下了抓痕。但幾乎 390 米高的岩石側面上的垂直線條並非爪痕。它們實際上是大致六邊形的火成岩柱的邊緣,類似於其他幾何地標,例如愛爾蘭的巨人之路或加利福尼亞州的魔鬼柱。巖柱在熔岩冷卻和收縮時形成,並裂開。但魔鬼塔的沖天巖柱是如何形成的——是在地下還是作為猛烈噴發的一部分?

多年來,人們對這座擁有 4900 萬年曆史的巨石提出了許多假設,但大多數都涉及地下解釋。目前最流行的解釋是,它要麼是在岩石地下層之間擠壓的膨脹半球狀岩漿,要麼是在火山深處的管道中形成的。

Prokop Závada 是捷克科學院的地質學家,他和他的三位同事是透過一座名為博雷尼 的矮胖孤山而接觸到這個謎團的,該孤山與魔鬼塔有一些相似之處(儘管它更圓潤,覆蓋著樹木)。研究人員得出結論,博雷尼是突然爆發的火山型別——瑪珥-潛火山爆發的產物,當地下岩漿遇到地下水時,會在地表炸出一個隕石坑。他們認為,爆炸發生後,一個平坦的熔岩穹頂填滿了隕石坑。侵蝕作用蠶食了那個穹頂的邊緣,直到只剩下最裡面的部分,像一座孤立的孤山一樣屹立著。鑑於它與博雷尼的相似之處,Závada 和他的團隊將注意力轉向了魔鬼塔,看看同樣的解釋是否適用。


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研究人員利用兩個主要特徵來確定魔鬼塔的起源:其獨特巖柱的形狀及其內部磁性礦物的排列。國家公園管理局允許研究人員收集一個新的岩石樣本來分析其磁性,並將其新增到 30 多年前從塔的其他幾個部分進行的現有測量中。在底部附近,岩石內微小的針狀磁性礦物通常接近垂直,這是岩漿在凝固前流動方向的結果。然而,在構造的頂部附近,這些礦物的方向變為水平。

掌握這些資訊後,研究人員轉向了數字和物理模型:物理模型包括將軟石膏向上擠壓透過一個裝滿沉積物的倒圓錐體,直到它在表面形成一個土墩。這近似於瑪珥-潛火山爆發的爆炸階段之後熔岩的噴發。當石膏硬化後,研究人員可以將其切開以檢查內部結構,一些著色劑形成的條紋會因流動而變形,從而突出顯示內部結構。因為他們也混合了一些磁性顆粒,所以他們也可以像在魔鬼塔所做的那樣測量它們的排列方向。數字模型是對冷卻火成岩的計算機模擬。它允許研究人員比較在塔形成的不同情景中產生的巖柱。巖柱垂直於岩石冷卻的表面形成,因此它們可以告訴您熔融岩石體的原始形狀。

 

魔鬼塔的垂直巖柱在底部附近向外張開,與如果該構造實際上是一個漏斗形隕石坑頸部的塞子(其中充滿了噴發的熔岩穹頂)的情況相符。在石膏模型的那個部分中,磁性顆粒的排列也與魔鬼塔礦物的排列相匹配:底部周圍更接近垂直,頂部附近更接近水平。在《地球圈》上發表的一篇論文中,Závada 和他的團隊因此得出結論,就像捷克共和國的博雷尼一樣,“魔鬼塔是一個熔岩流或低熔岩穹頂的殘餘物,它被安置在瑪珥-潛火山爆發頂部的一個廣闊的潛水火山隕石坑中。”

西華盛頓大學的 伯納德·豪森沒有參與這項研究,他認為這項工作“有趣且確實非常合理”,但他不認為它排除了其他可能性。鑑於國家紀念碑的地質取樣如此之少,因此魔鬼塔本身的資料並不多。“因此,魔鬼塔的起源很可能仍不確定,部分原因是由於我們為確保其儲存而啟用的保護措施,”豪森說。

然而,研究魔鬼塔附近類似(如果不是那麼壯觀)的孤山也許是可能的,這些孤山很可能以相同的方式形成——無論是否有巨熊的幫助。

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