板塊構造生日快樂!

9月7日,是重要論文《海洋脊上的磁異常》(1964)發表的週年紀念日,該論文描述了在海底發現的平行條帶狀磁性火成岩。

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9月7日,是重要論文《海洋脊上的磁異常》(1964)發表的週年紀念日,該論文描述了在海底發現的平行條帶狀磁性火成岩。這些條帶是在熔岩沿著大洋中脊噴湧而出,冷卻凝固,並將較老的海底和大陸地殼推開時形成的。這一觀察結果最終為地質學家提供了一種可以移動大陸的機制,證明了魏格納早期的大陸漂移假說,並將其升級為板塊構造理論

板塊構造不僅解釋了海洋盆地的形狀,還解釋了阿爾卑斯山等山脈的形成方式。那麼,為什麼板塊構造理論沒有在阿爾卑斯山更早被發現呢?地質學家對阿爾卑斯山的研究已經超過200年了。

變形的岩石和沉積物露頭很普遍,早期的博物學家意識到這些物質曾經沉積在開闊的海洋中 - 但這些岩石如何從海底移動到最高峰的機制仍然不清楚。


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圖1。內阿爾卑斯山變形和褶皺的大理石。

德國地質學家利奧波德·馮·布赫(1774-1835)提出了一個似乎可以解釋許多地質觀測結果的理論。他提出了大的“火山氣泡”,隆起和彎曲變質岩和沉積岩,從而形成對稱的山脈。

內東阿爾卑斯山脈的中央片麻岩(Zentralgneiss)是一個大型岩漿侵入體,與各種變質岩直接接觸,例如結晶片岩,鈣質大理石,甚至玄武岩-所有岩石都曾經沉積或形成在海底。這一順序似乎毫無疑問地證實了馮·布赫的理論,並很快成為早期地質學家解釋其他山脈(例如比利牛斯山脈)的流行模型。

圖2。比利牛斯山脈的地質圖和剖面圖,改編自“Berghaus-Atlas”,這是探險家和博物學家亞歷山大·馮·洪堡的傑作“宇宙”(1845-1862)的補充。這個例子顯示了早期地質學家如何想象山脈的內部結構 - 岩漿岩始終在核心中發現,像洋蔥一樣被沉積岩層包圍。在該剖面中,從內部到外部的岩石被描述為“花崗岩和一般基底”-“過渡山/巖”-“次生山”。在地圖上,花崗岩=粉紅色,玄武岩=綠色,片岩=灰色,碎屑岩/石灰石=藍色,砂岩=紅色,次生石灰石=黃色,第三紀岩石=深綠色

圖3。塊狀中央片麻岩(背景)與大的偉晶岩石英脈和具有可見葉理的變質大理石(前景)之間的接觸。

然而,根據該模型,岩層的年齡應向山脈的邊界減少(因為根據斯蒂諾定律,水平,未受干擾的岩層,最老的在底部,最年輕的在頂部 - 只是被彎曲了)。不幸的是,變質岩不能用化石來確定年代,而只能用放射性測年方法,該方法僅在1920年後才可用且可靠。

當第一批變質岩被測定時,東阿爾卑斯山構造演化出現了一個問題。在阿爾卑斯山中,中央片麻岩及其沉積外殼完全被更古老的變質岩包圍,甚至在某些部分被覆蓋。根據馮·布赫的“火山隆起”模型,這是不可能的。岩層應該簡單地圍繞中央侵入體彎曲,並且從老到新的總體順序應該被保留。但是現在,我們在底部有年輕的岩石,而在頂部有古老的岩石。

1909-1934年間地質文獻中引入構造推覆體有助於解釋這種明顯的矛盾。

岩漿中央片麻岩是2.5億年前侵入地殼(玄武岩)和古代海洋的海洋沉積物(片岩和大理石)的侵入體。在阿爾卑斯造山運動(30-2300萬年前)期間,周圍較老的變質岩單元(4.6-3.8億年前)首先被隆起,然後作為推覆體推覆到中央片麻岩/前海底單元上。這些運動意味著水平運動,而不是垂直運動,就像海底擴張可以提供的那樣。

參考書目

DalPIAZ,G.V.(2001):阿爾卑斯山構造解釋的歷史。《地球動力學雜誌》32:99-114

TRÜMPY,R.(2001):為什麼板塊構造不是在阿爾卑斯山發明的。《國際地球科學雜誌》90:477-483

My name is David Bressan and I'm a freelance geologist working mainly in the Austroalpine crystalline rocks and the South Alpine Palaeozoic and Mesozoic cover-sediments in the Eastern Alps. I graduated with a project on Rock Glaciers dynamics and hydrology, this phase left a special interest for quaternary deposits and modern glacial environments. During my research on glaciers, studying old maps, photography and reports on the former extent of these features, I became interested in history, especially the development of geomorphologic and geological concepts by naturalists and geologists. Living in one of the key area for the history of geology, I combine field trips with the historic research done in these regions, accompanied by historic maps and depictions. I discuss broadly also general geological concepts, especially in glaciology, seismology, volcanology, palaeontology and the relationship of society and geology.

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