克雷格·罗伯特·马丁《对话》 喜马拉雅山的岩石拥有关于它们起源的磁性线索
信用:克雷格·罗伯特·马丁 我和同事们在稀薄的山间空气中快速呼吸，放下了我们的设备
我们在一个锯齿状露头的底部，它从一个陡峭的砾石斜坡向上突出
壮观的喜马拉雅山荒野的低沉的声音被沿着下面的哈尔顿-拉公路咆哮的军事车队打断
这提醒了我们离印度、巴基斯坦和中国之间长期存在争议的边界有多近，这些边界就在几英里之外的山脊上
这个地区还包含一个不同类型的边界，一个狭窄弯曲的地质结构，沿着喜马拉雅山脉的长度延伸
它被称为缝合带，只有几公里宽，由断层带切割在一起的不同类型的岩石碎片组成
它标志着两个构造板块融合在一起，一个古代海洋消失的边界
我们的地质学家团队来到这里收集6000多万年前作为熔岩喷发的岩石
通过解码保存在其中的磁记录，我们希望重建古代大陆的地理——并修正喜马拉雅山的起源
滑板，生长的山脉 构造板块构成了地球的表面，它们一直在运动——以每年几厘米的缓慢速度漂移
海洋板块比它们下面的地幔更冷，密度更大，所以它们在俯冲带向下沉入地幔
地质学家使用水冷电动岩心钻机收集岩心样本
信用:克雷格·罗伯特·马丁 海洋板块下沉的边缘像传送带一样拖着它后面的海底，把大陆拉向彼此
当整个海洋板块消失在地幔中时，两边的大陆以足够的力量相互挤压，隆起巨大的山脉，比如喜马拉雅山
地质学家通常认为喜马拉雅山是在5500万年前的一次大陆碰撞中形成的——当时纽特提斯洋板块俯冲到欧亚大陆的南缘之下，印度和欧亚板块发生碰撞
但通过测量印度西北部偏远山区拉达克地区岩石的磁性，我们的团队表明，形成世界上最大山脉的构造碰撞实际上是一个复杂的多阶段过程，涉及至少两个俯冲带
磁性信息，永久保存 地球金属外核的不断运动产生电流，进而产生地球磁场
根据你在世界上的位置不同，它的方向也不同
磁场总是指向磁北极或磁南极，这就是为什么你的指南针工作，并且平均数千年来它指向地理极点
但是它也向下倾斜到地面，倾斜的角度取决于你离赤道有多远
一些岩芯样品，样品方位线标记在它们的侧面
信用:克雷格·罗伯特·马丁 当熔岩喷发并冷却形成岩石时，里面的磁性矿物锁定在那个位置的磁场方向
因此，通过测量火山岩的磁化强度，像我这样的科学家可以确定它们来自哪个纬度
本质上，这种方法使我们能够解开数百万年的板块构造运动，并在地质历史的不同时期绘制世界地图
经过多次对拉达克喜马拉雅山的考察，我们的团队收集了数百个直径为1英寸的岩心样本
这些岩石最初形成于6600万到6100万年前的一座活火山上，大约在第一阶段碰撞开始的时候
我们使用一个手持电钻和一个特别设计的钻石取芯钻头，钻入基岩大约10厘米
然后，在用非磁性工具将圆柱形岩心从岩石上凿除之前，我们仔细标记了它们的原始方位
目的是重建这些岩石最初形成的地方，在它们被夹在印度和欧亚大陆之间并上升到高高的喜马拉雅山之前
追踪样本的方向以及它们来自的岩层，对于计算6000万年前古代磁场相对于地表的指向是至关重要的
我们把样品带回麻省理工学院古地磁实验室，在一个屏蔽现代磁场的特殊房间里，我们以1256华氏度(680摄氏度)的增量加热它们，以缓慢去除磁化
不同的矿物种群在不同的温度下获得磁化强度
逐步加热，然后以这种方式测量样品，使我们能够通过去除可能隐藏它的较新的叠印来提取原始的磁方向
磁力仪位于麻省理工学院古地磁实验室的一个磁屏蔽室内
信用:克雷格·罗伯特·马丁 黑线标志着构造板块之间的边界
带有三角形刻度的黑线表示俯冲带，方向为俯冲
跨特提斯俯冲带是单阶段碰撞模型中未考虑的附加俯冲带
跨特提斯俯冲带是火山岛链形成的地方，在此之前，印度大陆与它相撞并将其推入欧亚大陆，形成了喜马拉雅山
信贷:马丁等“古新世的科希斯坦-拉达克弧纬度表明多阶段的印度-欧亚大陆碰撞”，PNAS 2020年 磁迹构建地图 利用整套样品的平均磁向，我们可以计算出它们的古纬度，我们称之为古纬度
喜马拉雅山最初的单阶段碰撞模型预测，这些岩石可能是在北纬20度左右靠近欧亚大陆的地方形成的，但我们的数据显示，这些岩石不是在印度或欧亚大陆上形成的
相反，它们形成于一系列的火山岛上，位于北纬8度、欧亚大陆当时所处位置以南数千公里的开阔的纽特提斯海洋中
这一发现只有在有两个俯冲带将印度快速拉向欧亚大陆时才能得到解释，而不是只有一个
在一个被称为古新世的地质时期，印度赶上了火山岛链并与之相撞，刮走了我们最终在印度北部边缘取样的岩石
大约4000万到4500万年前，印度继续向北推进，然后撞击欧亚大陆——比人们通常认为的要晚1000万到1500万年
这最后一次大陆碰撞使这些火山岛屿从海平面上升了4000多米，到达今天的位置，在那里它们沿着壮观的喜马拉雅山口形成锯齿状的露头
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