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2020-05-28 22:56:03| 人氣1,216| 回應0 | 上一篇 | 下一篇

※珠峰4.8億年大事記——從海底之塵到世界之巔※-來源:星球科學評論

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珠穆朗瑪峰北坡

              ※珠峰4.8億年大事記——從海底之塵到世界之巔

      新浪科技綜合-來源:星球科學評論 2020年05月28日10:12 

在世人眼中,珠穆朗瑪峰似乎總是以一種永恆並且偉岸的形像出現。它高冷地站在這個星球的頂點,帶給這個世界以崎嶇的地形、龐大的冰川、極致的景觀、變幻的氣候和地震的風險。只有很少的人考慮過,這樣一個龐然大物從何而來,又將去向何處。

珠穆朗瑪峰的一生,也因此常常不為人所知。

從物質變化的角度,山峰是具有生命的。從岩石的形成與消失,到海拔的升高與降低,它們的生命轉化為這個世界最大的永恆:“變化”的永恆。而當我們把時間線拉得足夠長時,即便是世界最高的珠穆朗瑪峰,也在它的一生中,上演著一幕幕精彩的故事。

從一片海到一座山,從身負重壓到重見天日,從歷經磨礪再到觸碰藍天,我們每一個人,或許都可以從珠峰的“奮鬥史”上,找到自己的影子。

是的,與其說這是山的一生,不如說這是你的一生。

珠峰南坡    

Part。1

生於無形之間

珠峰的頂部,曾是一片遠古的海洋。

在陽光晴好的日子裡,當珠峰從雲霧繚繞中顯露出身姿時,人們可以看到珠峰的上部有一層黃色的岩石。

從山腳下的河灘遠眺珠峰北坡,注意珠峰上部明顯呈黃色的岩石層。

這是珠峰最具標誌性的一層岩石,俗稱黃帶層。無論從哪個方向攀登珠峰的人,都可以在明媚的陽光下看到它。它分佈在海拔8200米至8600米的高度。

在它的上方,從大約8600米至峰頂,岩石轉變為灰色的石灰岩。在它的下方,從8200米向下延伸至大約7050米左右,岩石變成明顯更黑的變質岩 。於是,以黃帶層為標誌,珠峰的7000米以上部分可以分成三層截然不同的岩石。

1960年和1975年,中國珠峰科考隊在登頂時沿途進行地質考察,將它們自上而下命名為“珠峰組”“黃帶層”“北坳組”,並首次確認這三套地層最初都形成於古代海洋。

珠峰的地層劃分簡圖

黃帶層(YB)上下,分別是基本未變質的珠峰組(QF),和明顯變質的北坳組(此圖中縮寫ES並非“北坳組”對應英文單詞的縮寫,它是另一個內涵相同的英文名縮寫)。底部的絨布組(RF)是更加古老的變質岩基底。

頂部的珠峰組,主要是一些灰色調的石灰岩。它們形成於距今大約4.7-4.6億年前(奧陶紀早-中期),富含多種海洋生物化石。在2019年國慶檔電影《攀登者》中,由吳京飾演的方五洲在登頂珠峰後採集到一塊三葉蟲化石。雖然攝製組用錯了三葉蟲的品種,但這個鏡頭卻並非空穴來風。

珠峰頂部挖出三葉蟲化石的電影截圖

影片中的三葉蟲品種是王冠蟲,產於奧陶紀(4.85-4.44億年)晚期至志留紀(4.44-4.19億年)的地層裡。但珠峰頂部地層的年代更早,並不產出這類三葉蟲。

它們是古代溫暖淺海的標配,是珠峰頂部曾為滄海的最有利證據,並且海水清澈,缺少來自陸地的泥砂,海底主要堆積石灰岩。如果找一個現代的例子,大概可以用澳大利亞東部的大堡礁,或者美國佛羅里達州外圍的淺海進行類比。明媚陽光,白色沙灘,海洋生物恣意繁衍,甚至還有點綴在蔚藍之間的珊瑚礁,這是屬於珠峰峰頂的碧海藍天。

澳大利亞東部沿海大堡礁景觀

峰頂之下,黃帶層和北坳組的岩石,最初同樣是形成於海洋的泥砂質沉積岩,但在恢弘的造山歷史中,高溫高壓改變了它們的模樣。如果說峰頂代表著清澈明豔的石灰岩淺海,那麼“半山腰”的這兩層,則代表著從泥砂質淺海向缺乏泥砂的石灰岩淺海過渡的環境。

如果也找一個現代的例子,大西洋兩岸的溫帶海域和中國東部至沖繩列島的寬闊海域,或許可以代表它們最初形成時的海洋環境。海水儘管渾濁,但也生機勃勃。

典型的泥砂質海岸帶

泥砂質含量高的海岸,說明附近有大河入海、海水渾濁、潮汐活動頻繁等環境特徵,通常不是形成石灰岩的理想場所。 圖源@VCG 

一切偉大皆源自無形。縱然是偉大的珠穆朗瑪峰,也由那些細小甚至無形的泥砂和碳酸鈣微粒開始,一點一滴構建起自己的偉岸身軀。

這就像每一個人生故事的起點一般,唯有厚積才能薄發。無人知道,這裡堆積的物質,將在億萬年後衝破雲霄。也沒有人能夠預料,一個少年未來的人生將是什麼樣子。

Part。2 

漂泊中的成長

珠峰的成長,從一片海洋在南半球的漂泊開始。

在距今4.8-4.4億年前(珠峰峰頂岩石形成的時代),這座日後的世界最高峰還是位於南半球的一片遼闊淺海,它緊鄰著岡瓦納古陸的邊緣,幾億年後,那裡將會分裂出印度板塊。

4.7億年前奧陶紀中早期的全球古地理復原圖

圖中紅星附近淺海形成的沉積岩,組成了當代珠峰頂部岩石。在後來的時代裡,這片海域會隨著岡瓦納大陸到處運動。這一版古地理復原圖繪製時間較早,與其他學者的觀點存在出入,僅作為一家之言參考。

隨著岡瓦納古陸的緩慢移動,這片海域所處的緯度也在南半球一直變化。大概從距今3億年前開始,岡瓦納古陸的邊緣開始分裂,一個名為“新特提斯洋”的新生海洋開始形成並迅速擴大,孕育珠峰的那一片海洋則繼續著它的漂泊。

2.88億年前二疊紀中早期的全球古地理復原圖

圖中紅星附近淺海形成的沉積岩,組成了當代珠峰頂部岩石。在其北部,一片新的大洋:新特提斯洋正在誕生,由此引發的大規模海底沉降,為岩石堆積提供了空間。

到了距今約1.2億年的白堊紀,印度板塊已開始向北移動,帶著這片漂泊已久的淺海一起開始北上,最快時的運動速度甚至介於每年8.5-20厘米,最快時或可達到當代印度板塊北進速度的四倍。

1.20億年前白堊紀早期的全球古地理復原圖 

圖中紅星附近淺海形成的沉積岩,組成了當代珠峰頂部岩石。印度板塊啟動了北上之旅,新特提斯洋的擴大將辛梅利亞地塊向北推去,使古特提斯洋消亡。

印度板塊最後的快速漂移和碰撞印度板塊最終與亞歐古板塊碰撞,使喜馬拉雅山拔地而起,結束了珠峰所在海域的漂泊。

這是一段長達4億年的漂泊,即便以地球46億年的總年齡來衡量,也令人驚嘆不已。相對穩定的構造背景,以及相對溫和的海底沉降運動,讓這片海洋有機會在4億年的時間裡不斷積累物質。

陸地拉分形成海洋示意圖圖中:a。地下熱物質上湧,地殼岩石隆起,形成密集斷裂和火山;b。熱物質繼續上湧,迫使地殼向兩側裂開,地殼岩石沿斷裂帶塌陷形成裂谷,火山多發;c。繼續拉張,地殼持續塌陷,周圍海水灌入,形成淺海;d。拉張規模繼續擴大,洋中脊和洋殼形成,新生海洋兩側的大陸架上,堆積厚厚的沉積物(淺黃色區域)。這一模型可以用來解釋大西洋的形成,也可以解釋印度板塊邊緣淺海沉積岩的堆積過程。

岡瓦納古陸/印度古陸上的河流入海,將泥砂散佈到這片海洋,緩緩堆積在海底,逐漸轉變為砂岩和泥岩。

美國密西西比河三角洲泥砂含量巨大的密西西比河匯入墨西哥灣,形成鳥足外觀的三角洲,使它成為世界上最著名的三角洲之一。

當漂泊到溫暖的赤道附近時,海水蒸發強烈,鈣離子和碳酸根離子也逐漸富集,它們有的被海洋生物捕捉形成骨骼,有的自發從海水中凝結出來,最終都會變成碳酸鈣的小顆粒,沉澱到海底,逐漸轉變成石灰岩。

熱帶海域的珊瑚礁和珊瑚礁島

漂泊不定的歲月裡,最早形成的岩石,已隨著岩石的層層累積被逐漸深埋。位於地下深處的岩石似乎永無出頭之日。珠穆朗瑪峰的一生,也走到了一個關鍵的節點。

但如今,那些古老的岩石卻散佈在從喜馬拉雅山脈到雅魯藏布大峽谷之間,南北寬度達到160千米的範圍內,構成那裡的高原面、丘陵和山頭,甚至也構成了地球製高點的山頂。

喜馬拉雅山北部中新生海相地層分佈

西藏南部海相沉積岩分佈區也叫作“特提斯喜馬拉雅(地層)帶”,形成於從奧陶紀持續至古近紀的海洋裡,珠峰頂部的岩石隸屬於這一個區域。上圖將雅魯藏布縫合帶中的蛇綠岩和海溝增生楔也算入廣義的海相地層。

即將開始的一系列磨煉,不僅會讓深埋地下的岩石重見天日,還能改變它們的形態。那片平穩沉積了4億年的古老淺海,在結束漂泊以後,才會迎來真正天翻地覆的變化。

它們就像每個青年人總會遇到的人生考驗一樣,大自然的磨煉用最原始的力量實踐著哲學家尼采的那句話:

那些殺不死你的,終將使你變得更強。

Part。3

在磨煉中蛻變

“造山運動”這四個字的背後,是這顆星球上最原始的力量釋放。

地球上的每一條造山帶,幾乎都經歷過最兇殘的磨煉,並且在磨煉中完成華麗蛻變,喜馬拉雅山脈和珠峰也不例外。

巨型岩石塊體的彼此擠壓,會使岩石變形、斷裂甚至堆疊起來,使水平距離劇烈縮短的同時,引起垂直海拔的劇烈升高,這便是造山運動。在碰撞擠壓地帶,岩石通過變形(褶皺)、錯斷和堆疊的方式,將水平距離轉變為垂直高度,也叫作逆衝斷層帶。

岩石碰撞縮短時發生的變化

在喜馬拉雅山及其南北兩側,古岡瓦納/古印度邊緣海的海底岩層如今已大為縮短,大約有400-600千米寬的水平岩石層,被轉化成向上生長的群山。

喜馬拉雅山脈演化過程示意圖從B到C,藍色填充表示的殘餘淺海沉積岩發生變形、縮短和抬升,從低海拔處抬升至高海拔處。出處見圖。

大約4000萬年前,海水終於從兩塊陸地之間完全退出,陸地與陸地之間的直接較量就此開始。岩石彼此摩擦,產生的巨大能量轉變為高溫和高壓,將岩石的質地變得面目全非,從沉積岩轉變為變質岩。

在珠峰,到處都有高溫高壓留下的印記。不僅黃帶層及其下方的岩石在造山運動中發生變質,就連黃帶層以上的珠峰頂部,也有一些輕微的變質跡象。

喜馬拉雅山脈地層剖面示意圖 STD、MCT、MBT都是大型斷裂帶名稱的縮寫。其中,STD是藏南拆離斷層,前文提及的珠峰頂部兩條斷裂屬於STD。觀察圖中珠峰的結構,可見它由上部的“特提斯喜馬拉雅沉積岩”和下部的變質岩組成。

而高溫高壓的考驗還僅僅是第一步,因為一條山脈和一座山峰成長的過程裡,除了會發生自內而外的變質,還會發生由表及里的摧殘。

首先是來自雨的風化摧殘。來自印度洋的海風將暖濕氣流不斷吹向生長中的喜馬拉雅山,水汽爬坡,遇冷成雲,引發地形雨。瘋狂的降水順坡而下,不斷沖刷掉年輕山脈的地表岩石,充當著大地的雕刻師,似乎在踐行著“木秀於林風必摧之”這句話。

喜馬拉雅南坡地形雨成因示意圖來自海洋的暖濕氣流在爬坡時候冷凝成雲,在山脈靠海一側形成大量降水。

然後是來自冰的風化摧殘。當海拔達到六七千米以上時,積雪變得難以消融,逐漸轉變為冰,順坡而下,製造出地表最強岩石粉碎機:冰川。所及之處,一切岩石都無法阻擋它的腳步,只有化為齏粉的命運。珠峰腳下發育出四條大型冰川,分別是中國境內的絨布冰川、東絨布冰川、康雄冰川和尼泊爾境內的昆布冰川。它們是高效的岩石粉碎機。

珠峰腳下起源的冰川分佈圖 製圖@陳志浩/星球科學評論

造山抬升與風化破壞是一對永恆的冤家。在長達4000萬年的造山過程裡,喜馬拉雅山區岩石的最大抬升高度約有20~25千米,構成珠峰的岩石也從不見天日的地底抬升至地上8千多米,被降雨和冰川等各種外力作用風化掉的岩石則有至少12千米。

只有瘋狂的造山,才能將一塊岩石抬升2萬多米;也只有瘋狂的風化,才能將1萬多米厚的岩石,在幾千萬年的時間裡抹去,化作泥砂。

珠峰南坡景觀和昆布冰川圖源@VCG

圖片中部偏左的黑色山峰為珠峰,右側是洛子峰。來自印度洋的充沛水汽在南坡形成昆布冰川,成為瘋狂侵蝕珠峰的力量之一。

隆升得越高,山體也被破壞的越厲害。那些能夠留在高山之巔的岩石,如果不是特別堅固,就一定是特別幸運。

這像極了成年人的生活。

歲月的千鈞之力伴隨在你我左右,來自內心的藩籬或者外界的阻礙,也在不斷磨煉著我們。生活這把大砍刀,最終會將每個人的枝蔓和外殼剝離得七零八落,將人性中最真實、最寶貴的品質揭露出來,這樣才能成就每個人生命中的巔峰。

而珠穆朗瑪峰的故事,還會繼續譜寫下去。

Part。4

珠峰的終極命運

數千萬年裡,“珠峰”不斷逐漸甩開岩層的覆蓋,只在頂部保留下幾百米厚的沉積岩和一千多米厚的淺變質岩,輕裝上陣,直衝雲霄。

時至今日,印度板塊仍以每年3.5-5.0厘米的速率向北運動,既推動著珠峰以每年4.2厘米的速率向東北方向移動,也使珠峰以每年0.3厘米的速率繼續抬升。

但珠峰的終極命運是什麼?它會無限長高下去嗎?它真的會跑到長春嗎?

珠峰正在向著長春方向運動,可惜,珠峰注定會放長春人民一隻大鴿子。

可惜,長春市永遠也等不到珠峰的到來。在喜馬拉雅山北邊,是具有寬廣縱深的中國內陸和亞歐大陸腹地,它們阻擋著珠峰向東北方向無限運動下去,並迫使其岩石物質具有向西、向北、向東甚至向南的運動趨勢,而原本驅使著珠峰前往長春的能量,則大部分都轉變為中國西部地震的能量之源。

印度陸塊及中國陸地各區域的每年相對運動示意圖箭頭長度表示運動速率的不同,圖中可見印度陸塊對中國陸地的運動態勢具有顯著影響。

我們也無法預測印度板塊的北進還會持續多久,只能以十分含糊的方式,暗示珠峰仍會向北邊繼續運動很長一段時間,至於它什麼時候會基本停下來、最北會運動到哪裡、最高時的高度會是多少,這還都是未知數。

但風化破壞的力量卻不會停止。在當代,珠峰南面的喜馬拉雅山南坡仍然保持著很高的風化速率,每年仍能損失2~5mm的地表岩石,如果把這個數字乘以一千萬年,則可以損失20 -50千米厚的岩石。

從長遠來看,珠峰總有一天會變得面目全非,甚至消亡掉,就像那些早已消亡在地質歷史中的高山一樣。

美國東部阿巴拉契亞山脈裡的特拉華峽谷圖源@VCG

阿巴拉契亞山脈的歷史可以追溯至古老的泛古陸中央山脈,距今有超過3億年的歷史,一度被風化為平地。現在的山脈是新生代以來輕微隆升的結果。

自然界裡,沒有什麼東西是永恆的,即便雄偉如珠穆朗瑪峰,它也會隨著抬升力量的漸漸停滯而被風化殆盡。珠峰腳下,絨布冰川、東絨布冰川、康雄冰川和昆布冰川將岩石源源不斷地搬走碾碎,化作泥砂,最終匯入恒河,堆積在恒河平原、恒河三角洲和遼闊的印度洋。

起源於珠峰的主要河流分佈圖製圖@陳志浩/星球科學評論

然而,一座高峰的消亡,卻也醞釀著最偉大的創造。

它們在原地發生風化,在山區留下薄薄的土壤,讓森林或草地爬滿山坡。 

喜馬拉雅山脈南麓尼泊爾境內的雪山和森林,岩石風化形成山區薄薄的土壤,孕育植被。圖源@VCG

它們跌落河谷,被打磨成細小的泥砂,隨著河流沖出山口,堆積在沖積平原和氾濫平原上,轉變為肥厚的土壤層,被人們種滿莊稼。遠山的岩石化作泥砂,堆積在大河周圍的氾濫平原上,轉化為滋養農業的肥沃土壤。某種意義上說,群山以這種方式滋養人類文明。

恒河兩岸的水稻田 圖源@VCG

它們在河口堆積,轉變為不斷向海推進的三角洲,既充當著造陸的角色,也成為儲存和聚集油氣礦產的最佳場所。珠峰發源的溪流最終匯入恒河,因此恒河三角洲里含有源於珠峰的泥砂。

恒河三角洲 圖源@ESA / 歐洲空間局

它們會變為大海裡的泥砂或其他溶解物質,在一片寬緩的大陸架不斷堆積,構建起海底岩石的厚重身軀。

一切又將重新開始,等待下一次板塊碰撞,下一次劇烈抬升,下一次劇烈風化。直到億萬年的時光將它們重新塑造為一座巔峰,周而復始,生生不息。

直布羅陀海峽 圖源@VCG

直布羅陀海峽是連接大西洋與地中海的通道。地中海是一個正在關閉的古老海洋,它的前身是古老的新特提斯洋。當地中海完全關閉後,不僅直布羅陀兩側的陸地會彼此拼合,歐洲和非洲也會在劇烈的碰撞裡,孕育出新的高峰。

那時,珠穆朗瑪峰可能已經成為亞歐大陸腹地某個不起眼的山頭,這個名字或許也早已隨著人類這個物種一同消散,但它在地質演變史留下的蛛絲馬跡,卻能將珠峰的傳奇永遠吟唱。

那時,或許也會有一群智慧生物,試圖尋找珠穆朗瑪峰在地質歷史中留下的種種線索,然後與那個時代的世界巔峰進行對比,提出一個常被津津樂道的問題:地球歷史上都有過哪些最高的山峰。

一座山峰終將消亡,但關於山峰的傳奇卻已經譜寫在我們腳下的大地上。它會在平原、三角洲和海底堆積的泥砂中,久久傳唱。

這不禁讓人想起歷史和未來,想起那些創下豐功偉績的古人們。肉體終歸腐壞消失,但世人將他們的事業久久傳唱。

也讓人回想起自己平凡的出身,想起自己多年漂泊在外的求學和成長之路,想起生活施加在自己身上的種種磨煉。一路走來,自己雖早不再是當初的那個懵懂少年,但真的會有人記得自己的傳奇嗎?

也許,這取決於你的奮鬥將達到怎樣的高度,又將使自己付出多大的代價。

這是珠穆朗瑪峰一生的故事,一個生於無形之間、在漂泊中成長壯大、歷經磨煉立於世界之巔、最終又將化為無形的不朽傳奇。

也希望是你一生的故事,需要靠你自己譜寫在未來的生命裡。

從世界之巔走向廣袤人間,這就是珠穆朗瑪峰一生的故事。圖源@VCG

台長: 幻羽

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