Winzige Kristalle fangen Millionen Jahre Gebirgsgeschichte ein – ein Geologe gräbt den Himalaya mit einem Mikroskop aus

Der Himalaya steht da Das höchste Gebirge der Erde, möglicherweise der höchste jemals.Wie ist es entstanden?Warum ist es so hoch?

Man könnte meinen, dass das Verständnis großer Gebirgsketten umfangreiche Messungen erfordert – vielleicht Satellitenbildgebung über Zehntausende oder Hunderttausende Quadratmeilen.Obwohl Wissenschaftler sicherlich Satellitendaten nutzen, sind viele von uns einschließlich mir, studieren Sie die größten Gebirgszüge, indem Sie sich auf die kleinsten Messungen verlassen winzige Mineralien das wuchs, als sich die Bergkette bildete.

Diese Mineralien kommen in vor metamorphe Gesteine – Gesteine, die durch Hitze, Druck oder beides umgewandelt wurden.Eine der großen Freuden beim Studium metamorpher Gesteine ​​liegt darin Mikroanalyse ihrer Mineralien.Mit Messungen auf Skalen, die kleiner sind als die Dicke eines menschlichen Haares, können wir das Alter und die chemische Zusammensetzung, die in winzigen Kristallen verborgen sind, aufdecken, um Prozesse zu verstehen, die in kolossalem Maßstab ablaufen.

Messung radioaktiver Elemente

Mineralien, die radioaktive Elemente enthalten, sind von besonderem Interesse, da diese Elemente, sogenannte Elternelemente, mit bekannter Geschwindigkeit zerfallen und stabile Elemente, sogenannte Tochterelemente, bilden.Von Messung des Verhältnisses von Eltern zu Tochter, können wir bestimmen, wie alt ein Mineral ist.

Mit der Mikroanalyse können wir sogar Messen Sie verschiedene Altersstufen in verschiedenen Teilen eines Kristalls, um unterschiedliche Wachstumsstadien zu bestimmen.Indem Forscher die Chemie verschiedener Zonen innerhalb eines Minerals mit Ereignissen in der Geschichte eines Gebirges verknüpfen, können sie daraus schließen, wie und wie schnell das Gebirge entstanden ist.

Mein Forschungsteam und ich haben a analysiert und abgebildet einzelnes Korn aus metamorphem Monazit aus Steinen, die wir in der Annapurna-Region in Zentralnepal gesammelt haben.Obwohl er nur 0,07 Zoll (1,75 mm) lang ist, handelt es sich nach geologischen Maßstäben um einen gigantischen Kristall – etwa 30-mal größer als typische Monazitkristalle.Wir gaben ihm den Spitznamen „Monzilla“.

Mit einem Elektronensonden-Mikroanalysator, Wir haben Daten über die Konzentration von Thorium – einem radioaktiven Element, ähnlich wie Uran – im Kristall gesammelt und visualisiert.Die Farben zeigen die Verteilung von Thorium, wobei Weiß und Rot höhere Konzentrationen anzeigen, während Blau und Lila niedrigere Konzentrationen anzeigen.Die dem Bild überlagerten Zahlen geben das Alter in Millionen von Jahren an.

Die Thorium-Blei-Datierung misst das Verhältnis von Mutter-Thorium zu Tochter-Blei.Dieses Verhältnis hängt von der Zerfallsrate des Thoriums und dem Alter des Kristalls ab.Wir sehen, dass in der Probe zwei verschiedene Zonen vorhanden sind:ein etwa 30 Millionen Jahre alter Kern mit hohen Thoriumkonzentrationen und ein etwa 10 Millionen Jahre alter, klumpiger Rand mit niedrigen Thoriumkonzentrationen.

Was bedeuten diese Altersangaben?

Als der Inder tektonische Platte Wenn es nach Norden in Asien hinein bricht, werden die Steine ​​zunächst tief vergraben und dann auf riesigen Verwerfungen nach Süden geschoben.Diese Fehler sind derzeit verantwortlich für einige der katastrophalsten Erdbeben auf unserem Planeten.Im Jahr 2015 lag die Stärke beispielsweise bei 7,8 Gorkha-Erdbeben in Zentralnepal löste Erdrutsche aus, die die Stadt Langtang, in der ich etwa ein Dutzend Jahre zuvor gearbeitet hatte, dem Erdboden gleichmachten.Schätzungsweise 329 Menschen starben dort, nur 14 überlebten.

Unsere chemischen Analysen dieses Monazitkristalls und nahegelegener Proben deuten darauf hin, dass diese Gesteine ​​tief unter Überschiebungsverwerfungen vergraben waren, was dazu führte, dass sie teilweise schmolzen und den etwa 30 Millionen Jahre alten Monazitkern bildeten.Vor etwa 10 Millionen Jahren wurden die Gesteine ​​durch eine große Überschiebung nach oben getragen und bildeten den Monazitrand.Diese Daten zeigen, dass der Aufbau von Gebirgszügen lange dauert – in diesem Fall mindestens 30 Millionen Jahre – und dass Gesteine ​​sie grundsätzlich durchlaufen.

Durch die Untersuchung von Gesteinen an anderen Orten können wir die Bewegung dieser Überschiebungen aufzeichnen und die Ursprünge des Himalaya besser verstehen.