研究结合气候构造模型来解释安第斯难题

安第斯山脉比板块构造理论预测的要高得多，这一事实几十年来一直困扰着地质学家。造山模型倾向于关注构造板块碰撞并将岩石推向天空时发生的深层压缩力。一项新研究表明，考虑气候相关因素的现代自上而下模型与传统自下而上的构造模型相结合，可以帮助揭示安第斯山脉令人费解的历史。

该研究由前伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校研究生胡嘉顺、伊利诺伊州地质学教授刘立军和加州理工学院教授迈克尔·古尼斯领导，发表在《自然通讯》杂志上。

“安第斯山脉的构造环境是独一无二的，”刘说。“该范围的中心部分异常高，因为我们认为当薄而致密的海洋地壳俯冲或滑入厚厚的地壳时，会发生相对较低的压缩应力和弱板块界面耦合。”

地球化学和年代学数据表明，最近的安第斯山脉建造阶段开始于 4000 万年前，最显着的地壳缩短——山脉形成过程——始于今安第斯山脉的中北部，并逐渐向南方。

刘说，沿安第斯海岸保留的地质证据表明，安第斯山脉今天仍在继续向南扩张，但导致这种迁移和显着地壳变形的原因尚不清楚。

大量研究表明，安第斯山脉南部的侵蚀率较高，这是由于气候比北部温暖潮湿，按时间顺序与沉积物流入安第斯海沟的证据相符。研究人员表示，这种沉积物沿着俯冲边缘纳斯卡板块沿着海沟底部沉积，可能通过降低压缩力并导致山脉降低而在俯冲板块顶部起到润滑剂的作用。

刘的团队通过揭示一种奇怪的东西向特征的影响，将这种气候-构造关系更进一步，该特征被称为胡安费尔南德斯海脊——一个今天仍然存在的水下火山热点链。

“今天，胡安费尔南德斯海岭与智利海岸相交，它充当了向北迁移的沉积物的屏障，”该研究的主要作者胡说。“我们假设这条山脊已经存在了数百万年，随着俯冲的纳斯卡板块缓慢向南迁移，使安第斯海沟北部的沉积物匮乏，这有助于增加迁移脊后面的板块耦合和山脉建设。”

该团队的新模型解释了胡安费尔南德斯海脊随时间推移对沉积物输送的影响。

“当我们使用我们的模型来倒转时间并在 3D 空间中重建纳斯卡板块的俯冲历史时，包括胡安费尔南德斯山脊的影响与我们今天在安第斯山脉看到的地质特征非常吻合，”胡说。

研究报告称，该模型尚未用安第斯山脉形成的广泛假设进行测试，其中一些假设包括极其复杂的板块俯冲几何形状。

“这项研究是将气候和构造定量联系起来的关键一步——这在过去的研究中没有得到很好的体现，”刘说。

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