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麦哲伦海峡是如何形成的? 第1页

  

user avatar   yeshanumich 网友的相关建议: 
      

麦哲伦海峡不是“洪水冲出来的”。目前主流认为,它是非典型的大陆裂谷+冰川的联合出品。如果没人来详细回答的话,等我晚点儿有空了可以讲一下。

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我昨天给自己挖了这么个坑,还是填一下吧。。。

其实麦哲伦海峡的具体成因还是有争议的,因为目前主流说法中的这个裂谷带,其形态和位置都比较奇葩少见,它的具体形成过程和机理还有待进一步研究。因为我有个同学是研究巴塔哥尼亚那边的地质的,我才对麦哲伦海峡的形成过程大概有个了解。

这是麦哲伦海峡以及附近的地形:位于南美大陆南部,总体来说西为安第斯山(科迪勒拉山系的一部分),东为比较平坦的巴塔哥尼亚。除了麦哲伦海峡把南美大陆完全切穿之外,还有几个明显的深入内陆的海湾。它们几乎都是东北-西南走向的。

自从麦哲伦海峡被发现以后,很长时间里人们都认为麦哲伦海峡是冰川在安第斯山以及巴塔哥尼亚的地面上切出来的。其原理和峡湾一样,只不过麦哲伦海峡把狭窄的陆地切穿了。南美西南侧海岸边的那些岛屿,就是第四纪冰川的杰作。第四纪的冰川覆盖这一区域,其重力导致地壳沉陷。冰川退却之后,地表回弹的速率赶不上冰川退去的速率,海水于是淹没了沉陷的区域,把这一海岸线弄得支离破碎。加拿大的北极群岛也是由相似的原理形成的。

以前的理论认为,第四纪冰川同样也导致了麦哲伦海峡的形成,海峡本身就是冰川推进和退却的时候切割出来的大型谷地。有人通过研究麦哲伦海峡的地层,推测出了在第四纪冰川之后,当地存在过大型冰碛湖,其原理和五大湖类似,即冰川退却的时候,冰碛物和冰川本身会围成一片洼地,让冰川融水汇聚起来,形成湖泊。这也为冰川论提供了佐证。

不过在后来,越来越多的人觉得,这样的解释有个缺憾:巴塔哥尼亚地形相对平缓,这种情况下,第四纪冰川的退却方向应该是大致向南的,因此它切割出来的谷地也应该是南北走向的。然而麦哲伦海峡却是偏东西走向的。所以,有人提出,麦哲伦海峡或许并不是冰川单独作用下的产物,而是冰川在已有地形的基础上进行的改造。这就和北美五大湖一样,五大湖的其中三个湖本身就座落在裂谷(安大略和伊利湖)或向斜/沉陷构造(苏必利尔湖)上,虽然它们最终的形成是和第四纪冰川有关,但它们的走向和第四纪冰川的总体走势并不一致,而是更切合裂谷等构造的走向,可以说其下方的地形构造对它们轮廓的影响比冰川更大;而休伦湖和密歇根湖则完全是第四纪冰川的产物,是冰川在平地上推出来的,因此它们大致呈南北走向(我前年3月在《中国国家地理》发过一篇专门讲北美冰川湖的文章,里面有详细内容)。

因此,后来大家认为,早在第四纪冰川来临之前,麦哲伦海峡以及那几个海湾的雏形就已经存在了。它们是几个东北-西南走向的低洼地带,后来只是被第四纪冰川拓宽或加深了而已。换句话说,当地原本的几条东西方向的低洼地带在第四纪的时候,影响了当地冰川的走势,而冰川则反过来将它们进行了再塑造。至于这些作为麦哲伦海峡及几个海湾的雏形的低洼是是怎么来的,目前的观点认为,它们本来是一个不太典型的大陆裂谷带中的地堑或半地堑。

我们再看当地的(极简)地图:

这里有一个弓形的地质盆地叫麦哲伦盆地。根据对这个盆地的地质考察,人们发现这个盆地的地层大致有一个南北向的镜面对称,两侧有一系列相互平行的正断层,而对称轴就贴在麦哲伦海峡以北。如果你把这个盆地的西缘看作一张弓,那么搭箭的位置大致就是对称轴。这些断层及它们的分布,就成了推测麦哲伦海峡雏形的线索。

根据研究,在侏罗纪时期冈瓦纳古大陆裂解时,这里曾是一个地壳拉伸区域,产生过一系列的地堑和半地堑,那些断层最初就是这时期形成的。白垩纪时这一带的地壳拉伸停止,但那些地堑、断层的痕迹被保留了下来。

白垩纪后期,法拉伦板块向美洲下方俯冲,安第斯山开始形成,而麦哲伦盆地便是安第斯山造山带旁边的一个前陆盆地。

到了新近纪,该地的地质活动变得非常复杂。首先,南美和南极两个大陆彻底断开,德雷克海峡出现,同时形成的还有新的独立板块——斯科舍板块;它和南美板块之间形成了一条滑动断层,南美板块相对往西移动的速度更快(每年9cm vs 每年2cm)。其次,纳兹卡板块的南部完全俯冲到了南美板块之下,智利海岭(南极板块和纳兹卡板块之间的生长边界)出现在了今天的位置(麦哲伦盆地的西北方向),并继续以东南方向,往南美板块下方俯冲。

这就出现了两个现象:

第一, 在斯科舍板块的作用下,麦哲伦盆地的东南部被向东带动拉拽。

第二, 智利海岭俯冲到南美板块之下以后,其两侧的板块分道扬镳,形成了比较典型的Slab窗口,把窗口中间部分对应的南美板块直接暴露给了炽热的地幔,于是形成了一个局部的地幔热对流循环,而对流中上升的地幔加热岩石圈,并且在分流后会拉扯岩石圈,导致上方的地壳发生拉伸及破裂。而拉伸的方向,差不多就是和前面提到那条中轴线互相垂直。

这两个结果都会拉伸这一部分的南美板块,其中第二点的原理和东非大裂谷的形成是比较相似的,只不过地幔的来源不同(东非大裂谷是地幔柱上涌,麦哲伦是Slab窗口):

在这种拉伸的环境下,侏罗纪时期残留下来的地堑和半地堑都被激活了,它们进一步生长,于是麦哲伦盆地上就出现了一个很罕见的大陆裂谷带:这个裂谷带位于大型造山带(安第斯山)的弧内侧,而且扩张方向几乎和造山带平行。不过,这个裂谷带实在是比较奇特,它的具体形成机理和过程其实还有待研究。

有了这个裂谷带做基础,第四纪冰川沿着裂谷带中发育的地堑、半地堑谷地延伸,将它们刨得更深更宽,并且切穿了安第斯山,最后在冰川退却之后,形成了麦哲伦海峡以及那几个海湾。

有兴趣的详见:

Diraison, Marc, et al. "Neogene tectonics within the Magellan basin (Patagonia)." (1997).ccations."Terra Nova25.1 (2013): 13-20.

Diraison, M., et al. "Cenozoic crustal thickening, wrenching and rifting in the foothills of the southernmost Andes."Tectonophysics316.1-2 (2000): 91-119.

Diraison, Marc, et al. "Magellan Strait: part of a Neogene rift system."Geology25.8 (1997): 703-706.

Diraison, Marc, et al. "Neogene tectonics within the Magellan basin (Patagonia)." (1997).

(以上是关于裂谷的)

diva-portal.org/smash/g

(这是一篇斯德哥尔摩大学的毕业论文,关于第四纪冰河时代的麦哲伦海峡,后面的内容我觉得其实比较一般,但背景介绍部分很详细)




  

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