坦尼娅在巴塔哥尼亚的探险——Tanya Ewing

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翻译:范辛、王丽丽、高霏

坦尼娅(Tanya Ewing)在瑞士洛桑大学(University of Lausanne)做博士后。来自新西兰的她很享受在山里的感觉,而且擅长用质谱仪解决各种地质问题,点击这里可以了她的更多研究。

2016年,我在巴塔哥尼亚( Patagonia, 南美的一个地区)进行了一个月的野外考察,在这片荒凉的南方土地上,我见到了极为广阔壮观的景色。在南纬50多度的地方,南美洲南部卷曲的尖端明显地凸进了南大洋,成为最接近南极洲的一部分大陆。这直接将其置于猛烈西风道之中,这种西风控制着地球的一部分。夏天在巴塔哥尼亚的这几个月,我们经历了各种天气。难以置信此纬度上居然有这样酷热晴朗的天气,它如此平静,安第斯山峰倒映在其下广阔的冰川湖中。接下来的一周,纷飞大雪、刺骨严寒伴随着我从未经历过的强风袭来。在狂风最猛烈的时候我们不得不蹲伏以免被吹走。空气混合着被风卷起的灰尘,迅速变得模糊,偶尔还有携带小石头和灰尘的小型龙卷风向我们袭来。我们饶有兴趣地看着这些风暴接近,随后将身体转过来,捂住自己的脸以免被沙子猛击。这里非常极端的工作条件——但壮观的地质现象让我们不虚此行。

安第斯山脉在平原上拔地而起:此处的菲茨罗伊地块(阿根廷)明显改变了这里的天气。

菲茨罗伊地块(阿根廷)。这些令人印象深刻的山峰是由一些深成岩所组成的。它们产出于俯冲相关的岩基最东部,激发了许多人的研究兴趣。

有范儿的露营,瞧那莫雷诺冰川壮观的日落景象。

巴塔哥尼亚西缘主要是由板块俯冲形成的,在此区域太平洋下的洋壳俯冲至由南美洲组成的陆壳之下,引发了南美洲西缘的火山活动。这些火山活动在过去的1.6亿年来一直在以一种或多种形式发生。这种俯冲机制十分有趣,这是因为沿着南美洲西缘有一个俯冲的活动大洋中脊。洋中脊是产生新洋壳的“传送带”类型扩张脊,年轻、炙热、有浮力,很难俯冲。所以这对俯冲带体系有深远影响,包括火山活动的数量和方式、隆升速率和这般气候­——但在涉及这些(以及许多其他)参数是如何相互关联的问题上仍有大量争议。从现今位于大洋之下的构造板块的复杂性来看,很明显洋中脊俯冲会在过去地球的不同位置周期性地发生。巴塔哥尼亚西缘为我们提供了一个难得的机会来弄明白其中一个俯冲体系的行为,以解开这两个板块边缘会聚的错综复杂的原因、影响和反馈。

前景是玄武岩高地和岩墙;后景是安第斯山系及其深成岩单元,倒映在冰川湖中。

The peaks of Torres del Paine (background) seen from atop a basalt plateau (foreground). The Torres del Paine preserve an ancient magma chamber spectacularly exposed in 3-D. Even 150 km away, we could distinguish the intrusive magmatic rocks (pale colours) and the sedimentary rocks they were intruded into (dark colours).

我们站在玄武岩高地(前景)欣赏智利托雷德裴恩(Torres del Paine) 的山峰(后景)。在三维世界中,我们看到智利托雷德裴恩保留了古岩浆房的形态,真是壮观。即使相隔150 km我们还是能分辨侵入的岩浆岩(浅色)和被侵入的沉积岩(深色)。

由冰川作用改造的地貌景观。这里大型的莫雷诺冰川流入阿根廷湖,冰川湖泊亮眼的蓝色是由于冰川巨大侵蚀作用所产生的细粒悬浮沉积物导致的。

我和洛桑大学(University of Lausanne)的同事在南巴塔哥尼亚专门研究了一些由洋脊俯冲所形成的深成岩和火山岩单元。其中,我的主要工作是和Othmar Müntener一起研究一些智利托雷德裴恩(Torres del Paine)地区的小型深成岩单元。这些缓慢冷却的火成岩体处于很有趣的位置,因为这些由俯冲带岩浆作用产生的岩体,距内陆约100km,使得它们的成因扑朔迷离。我们测定这些样品的Hf同位素组成,以通过此类地球化学指纹来示踪源区特征。借助辨别出这些地幔生成的熔体在这种特殊的构造背景下混染了多少再循环地壳物质,以及这种混染程度是如何随着时间演化的,给我们提供了对洋脊俯冲系统随时间演化的新认识。除此之外,智利托雷德裴恩(Torres del Paine) 保留了非常好的层状侵入杂岩体露头,这让我们能够检验更小时间尺度上地球化学特征的变化,即可以检验单个侵入体内不同期次的岩浆活动特征。这次野外调查之行中,我还参加了我同事Davide Roggero和Sébastien Pilet的野外工作。他们的野外工作区域就在我们工作区的边上,主要研究内陆深成岩喷出的大型玄武岩高地,希望能对这些岩石的源区有更好的理解。这里的火山岩高地代表了各种不同的岩浆作用类型,并且一般被认为是由扩张洋脊的俯冲作用所导致的。

玄武岩浆大规模流动,同时暴风雪呼啸。

Cooling columns in a basalt dike – similar to the famous Giant’s Causeway in Ireland, but this time horizontal, as these structures form perpendicular to the cooling surface.

玄武岩岩墙冷却成柱状玄武岩——和著名的冰岛贾恩茨考斯韦角很相似,但是因为这里的构造和冷却面相互垂直,因此呈水平状分布。

Davide and Sébastien, happy after sampling some basalt.

Davide和Sébastien采完玄武岩样品之后非常开心。

我们的研究区域相当偏远,所以到采集点要走很长的路,也正因此我们在偏远地区住了好几个月。我们在杂草丛生的高原步行,有幸能欣赏到的唯一景色就是玄武岩高地和从平原升起的安第斯山脉第一峰。缓慢的步行也给予我难得的机会去领略南半球夜晚那壮观的星空图。像这种步行强度大的野外工作,进行得很缓慢且对身体素质的要求很高,尤其是当你非常开心地采完样品之后,发现还要把这些样品全部步行运回到营地。但是步行工作也有优点,比如你能在采集样品的时候陶醉于美景之中,漫长的跋涉也给了你机会去反复思考观察到的地质现象,并且和同伴进行深入讨论。虽然之前我用大量的时间坐在办公室阅读该地区的相关文献,但是眺望着宽阔荒凉的景色,玄武岩高地的出现使我能更好地理解该地区的地质现象。

这是我在工作的照片,背后的风景大多是玄武岩高地(感谢Davide拍摄照片)。

Guanaco! The local Patagonian ungulate, and just one of a host of interesting wildlife we encountered: condor, armadillo, parakeet, ptarmagin, fox, ñandu (like an emu)…

原驼(一种安第斯山脉特有的骆马)!一种当地巴塔哥尼亚有蹄类动物,是我们在当地遇到的许多有趣动物之一,除此之外还有秃鹫、长尾小鹦鹉、雷鸟、狐狸以及鸵鸟(一种像鸸鹋的鸟类)。

最荒凉也是最冷的一个营地,我们带着补给走了好几天才到这个地方。我们醒来后发现起初的雨已在一夜之间变成了雪。

 


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