地壳被拉薄本该下沉,美国西部却抬高了一英里
板块拉伸的证据通常被沉积物埋掉,美国盆岭省是罕见例外:地壳已被拉宽约两倍并且仍在伸展,GPS、古地震记录和拆离断层让我们能看见它。
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碰撞留山,拉伸无迹
板块碰撞的结果清晰:边缘被压皱、抛成山带。而板块被拉伸时,证据通常丢失。丢失链条有两步:被拉薄的岩石圈发生沉降;沉降形成的盆地又被沉积物填满。于是地表只剩一片平整的盖层,看不出早期曾发生的张裂。开头这段用对比定下全集的悬念——若想研究伸展,就必须找到一个像盆岭省那样没被沉积物抹掉的窗口。
盆岭省为何是例外
盆岭省被原文直接称为 great exception——美国西部和墨西哥西北部的这个地区,夹在科罗拉多高原与内华达山脉之间,几十条山脉近乎平行地朝北列队。它们不是孤峰,而是整片地壳被拉长后留下的地表起伏。距离和排布方式都表明,这里经历的不是一次挤压,而是一次大规模伸展。正因为它保留了完整的盆地—山岭地形,才成为研究伸展过程的天然现场。
拉宽两倍仍在伸展
节目给出一个硬数字:盆岭省的地壳已被拉开到约为原始宽度的两倍。这不是静态的远古遗迹,因为描述紧随其后的是 still stretching today——它到今天仍在变宽。拉伸速率虽然肉眼不可见,但尺度足以让整个区域的地形格局发生改变。两倍的数字决定了它的地质意义,而 reaching today 则让它从历史问题变成一个可实时监测的动力学问题。
GPS、古地震与岩片
节目列出三个证明伸展的证据源:一是固定在基岩上的GPS天线,能实时量出盆岭省正在变宽;二是古地震记录,保存着伸展造成的历史断裂事件;三是被肢解的逆冲岩片,它们让研究者能把整个地区重新拼回2000万年前的模样。三者时间尺度不同:GPS看现在,地震记录看地质历史,逆冲岩片看区域尺度的古构造。把它们叠合,才得出地壳拉到两倍宽的结论。
拆离断层带深岩上升
低角度拆离断层是这段话里最反直觉的结构。它的一大功能是把十五公里深处的岩石带到地表——不是通过山脉整体抬升,而是顺着低角度断裂面滑移、拆离。十五公里深大致相当于中上地壳层次,那里的岩石如果靠剥蚀出露要花极长时间,拆离断层给出了一条更直接的路径。能够直接看到深部岩石,是理解伸展过程内部构造的关键。
拉伸后仍高一英里
节目最后把问题反转到地形上:盆岭省的地壳既然被拉薄了,为什么至今仍站在约一英里高?常识里张裂对应下沉,但这里的高原没有塌陷。开场简介只提出这个悖论,没有给出答案,显然是留给访谈主体的钩子。对一个伸展省而言,高程与拉薄地壳并存本身就是需要解释的事实。
原话 · 已逐字校验
But where a plate is stretched rather than squeezed, the evidence is usually lost, because the thinned lithosphere subsides and the basins that form fill with sediment.
但是当板块被拉伸而不是被挤压时,证据通常会丢失,因为变薄的岩石圈下沉,形成的盆地随即被沉积物填满。
The Basin and Range Province of the western United States and northwestern Mexico is the great exception.
美国西部和墨西哥西北部的盆岭省就是一个绝大的例外。
Between the Colorado Plateau and the Sierra Nevada, dozens of mountain ranges march north in near-parallel array, in a crust that has been pulled out to about twice its original width — and it is still stretching today.
在科罗拉多高原和内华达山脉之间,几十条山脉以近乎平行的阵列向北列队,所在的地壳已被拉开到约为原有宽度的两倍——而且今天仍在拉伸。
In this episode we look at how we know that: from GPS antennas bolted into bedrock that measure the province widening in real time, to the record of ancient earthquakes, to the dismembered thrust sheets that let the whole region be reassembled as it was 20 million years ago.
本集我们要看我们如何知道这一点:从固定在基岩上的GPS天线实时测量该省正在变宽,到古地震的记录,再到被肢解的逆冲岩片——它们让整个区域得以重建到两千万年前的状态。
We also discuss the low-angle detachment faults that have brought rock from fifteen kilometres down up to the surface and why a stretched province still stands a mile high.
我们还会讨论低角度拆离断层——它们把十五公里深处的岩石带到了地表——以及为什么一个被拉伸的省份仍然有一英里的高度。
数字与实体
| 盆岭省地壳伸展量 | 约原始宽度的两倍 | 0:00 |
| 拆离断层抬升岩石的深度 | 15 公里 | 0:00 |
| 区域重建对应的时间 | 距今 2000 万年前 | 0:00 |
| 伸展省的地形高度 | 约一英里 | 0:00 |
术语
- Basin and Range Province盆岭省
- 美国西部与墨西哥西北的大范围地壳伸展区,平行山脉与盆地相间。
- lithospheric extension岩石圈伸展
- 地壳在张应力下被拉长、减薄的过程。
- low-angle detachment faults低角度拆离断层
- 倾角很小的大型正断层,可把深地壳岩石抬到浅处。
- dismembered thrust sheets被肢解的逆冲岩片
- 由逆冲作用推覆的岩体,后经伸展与断块活动破裂错位。
收听指南
构造地质方向研究生、GPS地壳形变观测者,以及想快速抓住盆岭省为何与挤压造山带不同的自然地理爱好者。