微小的晶体记录了数百万年的山脉历史——地质学家用显微镜挖掘喜马拉雅山

喜马拉雅山脉代表 地球上最高的山脉, ，可能是有史以来最高的。它是如何形成的？为什么这么高？

您可能认为了解大山脉需要大量测量——也许 卫星成像 超过数万或数十万平方英里。尽管科学家肯定会使用卫星数据，但我们中的许多人， 包括我, ，通过依赖最小的测量来研究最大的山脉 微小矿物质 随着山脉的形成而增长。

这些矿物质存在于 变质岩 – 岩石因热、压力或两者兼而有之而变形。研究变质岩的一大乐趣在于 微量分析 他们的矿物质。通过对小于人类头发厚度的尺度进行测量，我们可以解开隐藏在微小晶体内的年龄和化学成分，从而了解在巨大尺度上发生的过程。

测量放射性元素

含有放射性元素的矿物特别令人感兴趣，因为这些元素（称为母体）以已知的速率衰变形成稳定的元素（称为子体）。经过 测量父母与女儿的比例, ，我们可以确定矿物的年龄。

通过微观分析，我们甚至可以 测量不同年龄 晶体的不同部分以确定不同的生长阶段。通过将矿物内不同区域的化学成分与山脉历史上的事件联系起来，研究人员可以推断山脉的形成方式和速度。

我和我的研究团队分析并拍摄了 单粒变质独居石 来自我们从尼泊尔中部安纳普尔纳地区收集的岩石。虽然只有 0.07 英寸（1.75 毫米）长，但按照地质学家的标准，这是一个巨大的晶体，大约比典型独居石晶体大 30 倍。我们给它起了个绰号“Monzilla”。

使用 电子探针显微分析仪, ，我们收集并可视化了晶体中钍（一种类似于铀的放射性元素）浓度的数据。颜色显示钍的分布，其中白色和红色表示浓度较高，而蓝色和紫色表示浓度较低。图像上叠加的数字代表数百万年的年龄。

钍铅测年法测量母体钍与其子体铅的比率；该比率取决于钍的衰变率和晶体的年龄。我们看到样本中存在两个不同的区域：大约有 3000 万年历史的核心，钍浓度较高，而大约 1000 万年历史的斑点状边缘，钍浓度较低。

这些年龄意味着什么？

正如印度人 构造板块 向北挤压进入亚洲，岩石首先被深深埋藏，然后在巨大的断层上向南推进。这些故障是 目前负责 对于我们星球上一些最灾难性的地震。举个例子，2015 年，震级为 7.8 廓尔喀地震 尼泊尔中部引发的山体滑坡摧毁了兰唐镇，我十几年前曾在那里工作过。据估计，那里有 329 人死亡，只有 14 人幸存。

我们对这种独居石晶体和附近样品的化学分析表明，这些岩石深埋在逆冲断层下方，导致它们部分熔化并形成大约 3000 万年前的独居石核心。大约一千万年前，岩石被一个主要的逆冲断层携带，形成独居石边缘。这些数据表明，山脉的形成需要很长时间——在本例中至少需要 3000 万年——而且岩石基本上会在山脉中循环。

通过研究其他地点的岩石，我们可以绘制这些逆冲断层的运动图表，并更好地了解喜马拉雅山的起源。