Magnetisme af Himalaya-klipper afslører bjergenes komplekse tektoniske historie

Træk vejret hurtigt i den tynde bjergluft, mine kolleger og jeg sætter vores udstyr ned. Vi er ved bunden af ​​et takket fremspring, der rager opad ud af en stejl grusskråning.

Det dæmpede lydlandskab i den spektakulære Himalaya-ørken er præget af en militærkonvoj, der brøler langs Khardung-La-vejen nedenfor. Det er en påmindelse om, hvor tæt vi er på de længe omstridte grænser mellem Indien, Pakistan og Kina, som ligger på højdedraget kun få kilometer væk.

Dette område indeholder også en anden type grænse, en smal snoet geologisk struktur, der strækker sig langs Himalaya-bjergkæden. Kendt som en suturzone, den er kun et par kilometer bred og består af stykker af forskellige typer sten, alle skåret sammen af ​​forkastningszoner. Det markerer grænsen, hvor to tektoniske plader smeltede sammen, og et gammelt hav forsvandt.

Vores team af geologer rejste hertil for at indsamle sten, der brød ud som lava for mere end 60 millioner år siden. Ved at afkode de magnetiske optegnelser, der er bevaret inde i dem, vi håbede at rekonstruere geografien af ​​gamle landmasser – og revidere historien om skabelsen af ​​Himalaya.

glidende plader, voksende bjerge

Tektoniske plader udgør Jordens overflade, og de er konstant i bevægelse - driver i det umærkeligt langsomme tempo på blot et par centimeter hvert år. Oceaniske plader er koldere og tættere end kappen under dem, så de synker ned i det ved subduktionszoner.

Den synkende kant af havpladen trækker havbunden med bag sig som et transportbånd, trækker kontinenterne mod hinanden. Når hele havpladen forsvinder ind i kappen, kontinenterne på begge sider pløjer ind i hinanden med kraft nok til at løfte store bjergbælter, ligesom Himalaya.

Geologer troede generelt, at Himalaya blev dannet for 55 millioner år siden i en enkelt kontinental kollision - da Neotethys Ocean-pladen, der blev trukket ind under den sydlige kant af Eurasien, og de indiske og eurasiske tektoniske plader kolliderede.

Men ved at måle magnetismen af ​​sten fra det nordvestlige Indiens fjerntliggende og bjergrige Ladakh-region, vores team har vist, at den tektoniske kollision, der dannede verdens største bjergkæde, faktisk var et kompleks, flertrinsproces, der involverer mindst to subduktionszoner.

Magnetiske beskeder, bevaret for alle tider

Konstant bevægelse af vores planets metalliske ydre kerne skaber elektriske strømme, som igen genererer Jordens magnetfelt. Det er forskelligt orienteret alt efter hvor i verden du er. Magnetfeltet peger altid mod det magnetiske nord eller syd, derfor virker dit kompas, og i gennemsnit over tusinder af år peger den mod den geografiske pol. Men det skråner også nedad i jorden i en vinkel, som varierer afhængigt af, hvor langt du er fra ækvator.

Når lava bryder ud og afkøles for at danne sten, de magnetiske mineraler indeni låser sig i retning af magnetfeltet på det pågældende sted. Så ved at måle magnetiseringen af ​​vulkanske bjergarter, videnskabsmænd som mig kan bestemme, hvilken breddegrad de kom fra. I det væsentlige, denne metode giver os mulighed for at slappe af millioner af år med pladetektoniske bevægelser og skabe kort over verden på forskellige tidspunkter gennem geologisk historie.

Over flere ekspeditioner til Ladakh Himalaya, vores team indsamlede hundredvis af 1-tommers diameter stenkerneprøver. Disse klipper blev oprindeligt dannet på en aktiv vulkan for mellem 66 og 61 millioner år siden, omkring det tidspunkt, hvor de første stadier af kollisionen begyndte. Vi brugte en håndholdt elektrisk boremaskine med et specialdesignet diamantborebor til at bore cirka 10 centimeter ned i grundfjeldet. Vi markerede derefter omhyggeligt disse cylindriske kerner med deres oprindelige orientering, før vi mejslede dem ud af klippen med ikke-magnetiske værktøjer.

Målet var at rekonstruere, hvor disse klipper oprindeligt blev dannet, før de blev klemt inde mellem Indien og Eurasien og løftet op i det høje Himalaya. At holde styr på orienteringen af ​​prøverne såvel som de klippelag, de kom fra, er afgørende for at beregne, hvilken vej det gamle magnetfelt pegede i forhold til jordens overflade, som det var for over 60 millioner år siden.

Vi bragte vores prøver tilbage til MIT Paleomagnetism Laboratory og, inde i et særligt rum, der er afskærmet fra det moderne magnetfelt, vi opvarmede dem i trin op til 1, 256 grader Fahrenheit (680 grader Celsius) for langsomt at fjerne magnetiseringen.

Forskellige mineralpopulationer opnår deres magnetisering ved forskellige temperaturer. Trinvis opvarmning og derefter måling af prøverne på denne måde gør det muligt for os at udtrække den originale magnetiske retning ved at fjerne nyere overtryk, der kan skjule den.

Magnetiske spor bygger et kort

Ved at bruge den gennemsnitlige magnetiske retning af hele pakken af ​​prøver kan vi beregne deres gamle breddegrad, som vi omtaler som paleolatituden.

Den oprindelige et-trins kollisionsmodel for Himalaya forudsiger, at disse klipper ville være dannet tæt på Eurasien på en breddegrad på omkring 20 grader nord, men vores data viser, at disse klipper ikke er dannet på hverken det indiske eller det eurasiske kontinent. I stedet, de dannedes på en kæde af vulkanske øer, ude i det åbne Neotethys Ocean på en breddegrad på omkring 8 grader nord, tusinder af kilometer syd for hvor Eurasien lå på det tidspunkt.

Dette fund kan kun forklares, hvis der var to subduktionszoner, der trak Indien hurtigt mod Eurasien, frem for kun én.

I en geologisk periode kendt som palæocæn, Indien indhentede den vulkanske ø-kæde og kolliderede med den, skrabe klipperne op, som vi til sidst prøvede på den nordlige udkant af Indien. Indien fortsatte derefter nordpå, før det ramte ind i Eurasien for omkring 40 til 45 millioner år siden - 10 til 15 millioner år senere, end man generelt troede.

Denne sidste kontinentale kollision hævede de vulkanske øer fra havniveau op over 4, 000 meter til deres nuværende placering, hvor de danner takkede udspring langs et spektakulært Himalaya-bjergpas.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.