Крошечные кристаллы отражают миллионы лет истории горных хребтов: геолог раскапывает Гималаи с микроскопом

Гималаи стоят как Самый высокий горный массив Земли, возможно, самый высокий за всю историю.Как оно сформировалось?Почему он такой высокий?

Вы можете подумать, что понимание больших горных хребтов требует больших измерений. спутниковая съемка на десятках и сотнях тысяч квадратных миль.Хотя ученые, безусловно, используют спутниковые данные, многие из нас, включая меня, изучить самый большой из горных хребтов, полагаясь на мельчайшие измерения в крошечные минералы который рос по мере формирования горного хребта.

Эти минералы встречаются в метаморфические породы – породы, трансформированные под воздействием тепла, давления или того и другого.Одна из величайших радостей изучения метаморфических горных пород заключается в том, что микроанализ своих полезных ископаемых.С помощью измерений в масштабах, меньших толщины человеческого волоса, мы можем раскрыть возраст и химический состав, скрытые внутри крошечных кристаллов, и понять процессы, происходящие в колоссальных масштабах.

Измерение радиоактивных элементов

Минералы, содержащие радиоактивные элементы, представляют особый интерес, поскольку эти элементы, называемые родительскими, распадаются с известной скоростью с образованием стабильных элементов, называемых дочерними.К измерение соотношения родителя и дочери, мы можем определить возраст минерала.

С помощью микроанализа мы можем даже измерять разные возрасты в разных частях кристалла для определения разных стадий роста.Связывая химию различных зон внутри минерала с событиями в истории горного хребта, исследователи могут сделать вывод о том, как и насколько быстро образовался горный хребет.

Моя исследовательская группа и я проанализировали и изобразили единичное зерно метаморфического монацита из камней, которые мы собрали в районе Аннапурны в центральном Непале.Хотя его длина составляет всего 0,07 дюйма (1,75 мм), по меркам геологов это гигантский кристалл – примерно в 30 раз больше, чем типичные кристаллы монацита.Мы прозвали его «Монзилла».

Используя электронно-зондовый микроанализатор, Мы собрали и визуализировали данные о концентрации тория – радиоактивного элемента, похожего на уран, – в кристалле.Цвета показывают распределение тория: белый и красный указывают на более высокие концентрации, а синий и фиолетовый — на более низкие концентрации.Числа, наложенные на изображение, обозначают возраст в миллионах лет.

Датирование по ториевому свинцу измеряет соотношение родительского тория и его дочернего свинца;это соотношение зависит от скорости распада тория и возраста кристалла.Мы видим, что в образце присутствуют две разные зоны:ядро возрастом примерно 30 миллионов лет с высокой концентрацией тория и каплевидный ободок возрастом примерно 10 миллионов лет с низкими концентрациями тория.

Что означают эти возрасты?

Как индийский тектоническая плита Прорывается на север, в Азию, скалы сначала глубоко залегают, а затем надвигаются на юг по огромным разломам.Эти неисправности в настоящее время ответственный для некоторых из самых катастрофических землетрясений на нашей планете.Например, в 2015 году магнитуда 7,8. Землетрясение в Горкхе в центральном Непале спровоцировали оползни, которые стерли с лица земли город Лангтанг, где я работал около дюжины лет назад.По оценкам, там погибло 329 человек, и только 14 выжили.

Наш химический анализ этого кристалла монацита и близлежащих образцов показывает, что эти породы были погребены глубоко под надвигами, что привело к их частичному плавлению и образованию ядра монацита возрастом примерно 30 миллионов лет.Около 10 миллионов лет назад породы были подняты по крупному надвигу, образовав монацитовую кайму.Эти данные показывают, что создание горных хребтов занимает много времени – в данном случае не менее 30 миллионов лет – и что камни в основном циклически проходят через них.

Изучая скалы в других местах, мы можем составить карту движения этих надвигов и лучше понять происхождение Гималаев.