为什么美国西海岸的山脉被割裂为 3 条？ 第1页

割裂这个词是不合适的，因为本来它们也不在一起。Sierra Nevada并不是一个简单的山脉，而是basin and range province 盆-岭省 的西缘边界。Coast range滨海山脉，Sierra Nevada内华达山，basin and range province 大盆岭省和Rocky mountain落基山的成因与西海岸俯冲带紧密相关，同属于Laramide Orogeny 拉拉米造山期的产物。

----以上为2015.12.28手机简答----

以下开始详细讲解。

大量无马高清图，流量党请开wifi。

在洋壳俯冲带，陆壳碰撞带，大陆裂谷带等构造活动带附近的地形地貌都是与构造紧密相关的。这些显著的地貌大部分都形成在新生代（65-0 Ma，6500万年至今），比如安第斯山，青藏高原，东非大裂谷等。大地构造（板块构造）学家们就像是鲨鱼一样围在这些美味的小鲜肉旁边争先恐后的享用着大餐。尤其是青藏高原，自从我国严格限制老外在西藏开展地质工作以来，简直成了中国地质学家的乐园。但是青藏高原非常之复杂，前有塔里木，羌塘，拉萨等地块的并购事件，后有陆壳碰撞的车祸现场，高原之下还有半塑性的channel flow （下地壳流）。简而言之，就是犯罪现场被多次破坏，难以恢复。

相比之下，北美洲和南美洲西岸的洋壳俯冲带简直就是被捉了个现行。这其中南美洲的安第斯山因为是高角度洋壳俯冲，所以模型更为简单。北美洲的内华达-落基山区域因为是低角度-平板洋壳俯冲，则要稍复杂一些。

为了填补广大的地质爱好者与从业人员间的小水沟，这里插入一点关于俯冲带岛弧的介绍。

如上两图所示，island arc岛弧，是指洋壳俯冲至陆壳（或者洋壳）之下时，在仰冲板块（即上覆板块）边部形成的条带状岛屿（或者凸起的山峰），通常平行于海沟，并含有链式排列的火山。这是因为俯冲洋壳将水等挥发物带入地幔，降低了地幔岩石的熔点，引起地幔部分熔融并形成低密度的钙碱性岩浆。岩浆上涌形成火山。简单理解，就是吃绿箭口香糖的时候，一股薄荷味冲上脑门的感觉。

有灵气的知友马上看出了蹊跷，这个俯冲板块的俯冲角度决定了岛弧的大小，位置，以及深入内陆的程度。这也正是北美西岸俯冲带经过“低角度-平板-下沉（拆沉）-回卷(roll back）-高角度”等阶段后形成滨海山脉，内华达山区和落基山脉的原因。需要注意的是，内华达山其实只是大盆岭省西部边界的山脉。所以后面再提到时，会把内华达山和盆岭省当成一个构造单元来介绍。

如此图所示，从左至右，紫色Coast range滨海山脉，橙色basin and range province盆岭省，紫色Rocky mountains落基山。图片来源：

好，回答题主提出的问题：为什么美国西海岸有三条分布如此宽的并列山脉？

（严肃脸）答案是：关键在于俯冲板块的角度。见下图：

图片来源：Digital Geology of Idaho

美国西海岸经历了至少两个阶段：上部为80-60Ma（8-6千万年）laramide拉拉米期低角度俯冲，下部为50Ma（5千万年）之后Challis查利斯期高角度俯冲。滨海山脉隆起最早，约在100Ma（1亿年）之前，俯冲带刚发育时已经受挤压隆起。随后在80-60Ma（8-6千万年）期间，内华达山及其以东地区作为火山岛弧隆起，当俯冲板块以低角度俯冲至北美克拉通内部时，落基山作为最远的岛弧也同时隆起。50Ma（5千万年）之后，俯冲板块拆沉（破碎并下沉），并回卷成高角度俯冲，内华达山区作为岛弧再次发育链状火山。在约40-15Ma（4-1.5千万年）时，内华达山及其以东地区经历俯冲板块回卷造成的伸展环境，隆起的山系像手风琴一样形成地垄-地堑相间的构造。地堑进一步接受沉积，形成山间盆地。这种构造就叫做盆岭省，后面会单独讲盆岭省这个很有意思的构造。

（其中，正如

所提到的，滨海山脉，弧前盆地，内华达山，大盆岭省发育在地体集合块上，而落基山脉发育在北美克拉通上。）

这就是为啥有三条山脉的原因，同时俯冲板块“低角度-平板-下沉（拆沉）-回卷(roll back）-高角度”演化过程也是我想对 @姜大伟的回答进行补充的地方。

故事还是要讲，现在来絮叨细节。先放一张美国地形图，最后更新时会把滨海山脉，内华达山区，落基山，科罗拉多高原（这个高原比较特别，自从寒武纪以来，就没有倾斜过！！）的轮廓画出来，再细讲。

图片下载自：

图片来源：

话说早年间，北美西海岸的底子并不干净。所谓寡妇门前是非多，北美板块作为一个古老的克拉通，其西岸的是非一直就不少，各种小型地体蜂拥而至，拿苍蝇拍打不死，拿打狗棒赶不走。见下图，早在三叠纪初期（245Ma，2.45亿年），就发育Stikine, Yukon-Tanana, Quesnell, East Klamath, North Sierra和Cache Creek等一系列地体。而然，这并不是重点，重点在于当时的岛弧火山和造山带都发育在边缘海及滨海区，内陆克拉通地区并没有发育大型山脉。所以，这些是非我们就先不提了。

（第一张图为地形地貌图，第二张为地质构造示意图。下同）

（此构造图中，黑色线条为俯冲带，三角形一侧表示板块俯冲方向，北段为向西俯冲，南段为向东俯冲。请开动大脑自行发挥空间想象力！）图片来源：http://cpgeosystems.com/globaltext2.htmlBlakey and Umhoefer, 2003

图片来源：http://cpgeosystems.com/globaltext2.html Blakey and Umhoefer, 2003

见上图，伴随着各个地体向北美克拉通的靠拢，向西的一些局部俯冲带逐渐被Panthallasa洋（此时还没有太平洋）向东的俯冲所替代。到早侏罗世（180Ma，1.8亿年）时，Elko造山带和中生代科迪勒拉岛弧（红色条带）形成，其位置位于现今科罗拉多山脉的西缘。

图片来源：

Blakey and Umhoefer, 2003

到150 Ma（1.5亿年）晚侏罗世，情况开始起变化（见上图）。地体们继续向大陆靠拢，Panthallasa洋的洋壳基本俯冲消减完毕，取而代之的是Farallon大洋板块。由于地体的拼合，北美洲板块面积扩大，俯冲带变得更为靠西。

图片来源：http://cpgeosystems.com/globaltext2.html Blakey and Umhoefer, 2003

至130 Ma（1.3亿年）早白垩世（见上图），最后一块外源地体Wrangellia-Alexander也拼合到北美大陆上，并挤压大陆内部形成逆冲断层带。注意构造示意图深蓝色的区域，显示断层带东面开始形成盆地（弧后盆地），并出现海拔低于1000米的陆表海。

图片来源：http://cpgeosystems.com/globaltext2.html Blakey and Umhoefer, 2003

至100 Ma（1亿年）晚白垩世（见上图），Farallon板块开始低角度-平板俯冲，在构造示意图中，红色为活动岛弧，暗红色为过气了的岛弧（注意不是过气网红）。活动岛弧延伸至内陆约400 公里，表明洋壳板块已经延伸至内陆，并开始在克拉通区域（粉色）内形成新的岛弧。此时，拉拉米造山期开始酝酿。可以结合之前所讲解的低角度-平板俯冲模式，更容易理解（见下图）。

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好，继续讲70 Ma（ 7千万年）

图片来源：http://cpgeosystems.com/globaltext2.html Blakey and Umhoefer, 2003

至70 Ma（7千万年）晚白垩世（见上图），拉拉米造山运动迅速向内陆推进。内华达山及整个盆岭省地区都开始隆起。有意思的是，就在蓝色区域（陆表海）的西南方向，既没有岛弧发育，也没有任何构造，连逆冲断层带都绕过了此空白的粉色区域。这个就是奇葩的Colorado Plateau 科罗拉多高原。至于为什么是一片空白，等后面更新时再讲。

图片来源：http://cpgeosystems.com/globaltext2.html Blakey and Umhoefer, 2003

至50 Ma（5千万年）古近纪，Laramide造山期的高潮，落基山也终于雄起。火山活动在奇葩的Colorado Plateau科罗拉多高原南北两侧都有大规模发育。宽达1000公里壮观的平行山脉系，科迪勒拉山系终于成形。

图片来源：http://cpgeosystems.com/globaltext2.html Blakey and Umhoefer, 2003

至35 Ma（3500万年）古近纪，构造示意图变化不大。这地球跟男人差不多，高潮之后就是落幕。这是因为低角度俯冲的板块非常脆弱，开始破裂，下沉（拆沉），靠近外端的板块回卷并重新变成高角度俯冲。这使得拉拉米造山期迅速落幕，在科迪勒拉山系地区形成伸展环境，盆岭省得以最终发育成形。盆岭省的特点是盆山相间，如果没有后期的伸展环境，盆地是不会像拉手风琴一样出现的。其最终成型已经是15-5 Ma 的事了。后面更新时再详细介绍。

-----以上为2016.1.3更新-------

至此，详细故事已经说完。还有科罗拉多高原和大盆岭省的内容会做一点更新。

现在来说科罗拉多高原

如图所示，美国西南部，浅绿色图示区域为科罗拉多高原。跟滨海山脉和大盆岭省都不同的是，它非常的高冷。至于高冷到什么程度呢。简单的说，就是自寒武纪（5.41亿年）以来，几乎没有变形过，就是这么硬气！

看几张图：

图片来源：HA 730-C Regional summary text

中间蓝色部分为科罗拉多高原，位于Utah，Colorado，Arizona，New Mexico四州版图的中心地区。

图片来源：HA 730-C Regional summary text

从这张地质图上看（上图），中间科罗拉多高原地层平坦，极少发育褶皱和断层。看东侧的落基山，地层已经被挤成条带状。西北及西南侧的大盆岭省，地层简直就成了被犁翻过的耕地。

图片来源：Flowers, 2012 Intro page

从地形上看，高原内部颇为平整，而东部落基山和西部大盆岭省，则是一副邹巴巴的样子。

然后看几张科罗拉多大峡谷的实地风景照：

图片来源：Micheal
Matti https://www.flickr.com/photos/michaelmattiphotography/8377968676

图片来源：http://www.travel-images.com/usa/photo-usa198.html

图片来源：https://sepetjian.files.wordpress.com/2011/10/grand-canyon.jpg

图片来源http://images4.alphacoders.com/114/114514.jpg

观感如何？
很漂亮哈。但素，找个学构造地质的人（比如我），感观就是：平的，平的，平的，还是平的。虽然我一直很喜欢平胸的，但要是碰到满眼地层都是水平的，兴奋度立刻减半。因为，缺乏构造运动啊。虽然以上所有照片都是科罗拉多大峡谷，但却可以作为整个科罗拉多高原地区的代表。其他地区地层会略有倾斜，但是却要比落基山和大盆岭省稳定得多。

图片来源：Intro page

此图显示的是大峡谷的地层柱。也就是从前寒武时代（非常老，最老可达19亿年）至二叠纪末（2.52亿年）的地层沉积记录。自寒武纪（5.41亿年Cambrian）至今，这玩意就只有水平升降，没有倾斜过！！！！前面说的拉拉米期和查利斯构造运动根本就掀不翻它，真是硬气侧漏啊。

所以，回到50 Ma（5千万年）前：

中间浅黄色的这一块就是科罗拉多高原。它意志坚定，冷看周边各种造山却不为所动，简直乃美国西部中流砥柱一枚。为啥这么硬呢，因为结晶基底硬（涉及地质学背景知识太多，不细说了）。

----2016.1.6更新----

继续更新关于basin and range province盆岭省的内容。

早在1982年，John McPhee
就已经写了一本关于盆岭省的书。经过30余年的修补和扩充，各种资料都已到达视频科普级别。先看看地形细节，如下图：

图片来源：Remote Sensing Tutorial Page 6-8

是不是像犁过的耕地？而且还是那种犁的很乱之后被水淹过的。那这种地形是怎么形成的呢？非常简单，看下图：

图片来源：Basin and Range Region

具体的说，就是一系列叠瓦状的正断层，收敛在一条大型低角度正断层上。在伸展环境下，两边一拉，就像手风琴一样出现了一排平行的山。山与山之间被沉积物填充，抹平，就成了前面看到的地形。可以简单示意成下图的样子：

图片来源：http://fineartamerica.com/featured/basin-and-range-landscape-artwork-gary-hincks.html

好，讲完了，放个视频（下载自youtube 的Great Basin National Park channel）：

Great Basin Basin and Range Formation [Great Basin National Park]

视频中英语非常清晰，加之有字幕，不懂可以查查字典。我偷个懒，就不逐句翻译了。

2016.1.8 更新完毕