地质学家挖掘大峡谷神秘的时间缺口

科罗拉多大学博尔德分校领导的一项新研究揭示了大峡谷最著名的地质特征之一背后的复杂历史：峡谷岩石记录中一个神秘而缺失的时间间隔，涵盖了数亿年。

这项研究更接近于解决一个名为“大不整合面”的难题，自从近 150 年前首次描述以来，该难题一直困扰着地质学家。

将大峡谷的红色悬崖和悬崖视为地球的历史教科书，新研究的主要作者、CU Boulder 地质科学研究生 Barra Peak 解释说。如果你缩小峡谷的岩壁，你可以跳回到地球的过去近 20 亿年。但那本教科书也少了几页：在某些地区，超过 10 亿年的岩石从大峡谷中消失得无影无踪。

地质学家想知道原因。

“大不整合面是北美第一个有据可查的地质特征，”皮克说。“但直到最近，我们对它何时或如何发生并没有太多限制。”

现在，她和她的同事认为，他们可能正在缩小本月发表在《地质学》杂志上的一篇论文中的答案。该团队报告说，在名为罗迪尼亚的古老超分裂期间，一系列小而猛烈的断层事件可能震撼了该地区。由此产生的破坏可能会撕裂峡谷周围的地球，导致岩石和沉积物被冲走并流入海洋。

该团队的发现可以帮助科学家填补大峡谷在这个关键时期发生的事情的缺失部分 - 今天是北美最重要的自然奇观之一。

新研究的合著者、地质科学教授丽贝卡·弗劳尔斯 (Rebecca Flowers) 说：“我们的实验室有了新的分析方法，使我们能够破译整个大不整合面缺失的时间窗口中的历史。” “我们正在大峡谷和北美其他大不整合地区进行这项工作。”

优美的线条

这是一个可以追溯到很久以前的谜。约翰·韦斯利·鲍威尔(John Wesley Powell)，今天的鲍威尔湖的同名人物，在他 1869 年著名的沿着科罗拉多河急流乘船的探险中首次看到了大不整合面。

皮克在 2021 年春季完成了一次类似的大峡谷漂流研究，他说这个特征非常明显，你可以从河上看到它。

“有漂亮的线条，”皮克说。“在底部，你可以非常清楚地看到有一些岩石被推到了一起。它们的层是垂直的。然后有一个截止，在上面你有这些美丽的水平层，形成了你所关联的小山和山峰大峡谷。”

这两种岩石之间的差异是显着的。在朝向米德湖的峡谷西部，基底石的年龄为 1.4 至 18 亿年。然而，位于顶部的岩石只有 5.2 亿年的历史。自鲍威尔的航行以来，科学家们已经在北美各地的地点看到了类似时间损失的证据。

“已经过去了十亿多年，”皮克说。“这也是地球历史上一个有趣的部分的 10 亿年，地球正在从古老的环境过渡到我们今天所知的现代地球。”

分裂

为了探索这种转变，皮克和她的同事采用了一种称为“热年代学”的方法，该方法可以追踪石头中热量的历史。皮克解释说，当地质构造深埋在地下时，在它们上面积聚的压力会使它们变热。反过来，这种热量会在这些地层中的矿物化学中留下痕迹。

使用这种方法，研究人员对从整个大峡谷收集的岩石样本进行了调查。他们发现这一特征的历史可能比科学家们想象的更复杂。特别是峡谷的西半部及其东部(游客最熟悉的部分)可能在不同时期经历了不同的地质扭曲。

“这不是具有相同温度历史的单个街区，”皮克说。

大约 7 亿年前，西部的基岩似乎已经浮出水面。然而，在东半部，同样的石头被沉积在数公里的沉积物中。

皮克说，这种差异可能归结于罗迪尼亚的分裂，罗迪尼亚是一块大约在同一时间开始分裂的巨地。研究人员的结果表明，大峡谷的东半部和西半部可能以不同的方式在略有不同的时间发生了这次重大动荡——在这个过程中产生了大不整合面。

皮克和她的同事现在正在研究北美大不整合的其他地点，以了解这张图片的普遍性。现在，她很高兴看到地质历史在该国最美丽的风景之一中上演。

“那里有很多其他地方没有的东西，”她说。“这是一个非常了不起的自然实验室。”

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