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南非开普敦的Table mountain 是怎么形成的? 第1页

  

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简单地说:

Table Mountain是开普褶皱带(Cape Fold Belt)的一部分。下面这张地形图上,能看到开普敦附近的一系列近乎平行的山脉,这就是开普褶皱带。

底图来自维基百科

大约7亿年前,罗迪尼亚超级大陆分裂,在今非洲南部及南美之间形成了一个很大的裂谷(类似于今天的东非大裂谷)。海水倒灌进来,形成了厄加勒斯海(Agulhas Sea)。在之后的很长时间里,沉积物在此逐步堆积,最后形成了几千米厚的沉积岩层。

浅海里有一片被隔开的陆地叫做福克兰高地(Falklands Plateau),大致包括今天南美洲的南部以及南极半岛的一部分:

维基图片

到了泥盆纪-石炭纪时期,各块古大陆又开始聚合,包括今天非洲和南美洲在内的陆地组成了南方的冈瓦纳大陆,并逐渐形成盘古大陆(泛大陆)。厄加勒斯海闭合,福克兰高地和非洲南端相撞,互相挤压,造成了剧烈的隆起,原理和现在的青藏高原类似,就像这样:

底图:https://www.tablemountain.net/blog/entry/what-is-table-mountain-made-of

在二叠纪(大约2.9亿年前),这里形成了一个巨大的褶皱平行山系:福克兰山,也就是开普褶皱带的前身。它的规模很大,至少和现在的落基山脉有一拼。

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Formation_of_Cape_Fold_Mountains.jpg

当盘古大陆形成完毕之后,造山运动也停止了,福克兰山开始了漫长的风化侵蚀(其实并不这么简单,侵蚀过程中因为重力均衡,地壳发生回弹,此后还有二次隆起,但这些没有影响开普褶皱带的基本形态,这里就不详细说了。@云舞空城指出原来的表述有问题,修改了一下。)

褶皱山各部分的风化侵蚀速率不同,主要有两个因素来控制:位置和岩石种类。

  1. 位置因素:即常见的『向斜山、背斜谷』原理:
图片来自地理教师网

背斜原本是向上弯曲的褶皱,但由于其顶层的岩石受到较大的张力,暴露面积也较大,侵蚀速率一般较快,因此反而容易形成谷地。向斜原本是向下弯曲的褶皱,其内侧的岩石受到挤压较多,比较坚固,侵蚀速率一般相对较慢,因此反而容易形成山岭。

2. 岩石种类:各种岩石的物理和化学性质的不同,导致其被风化侵蚀速率的不同。在开普褶皱带,有三种主要的岩石类型:页岩(较松软,侵蚀速度快)、砂岩(富含石英,有变质现象,较坚固,侵蚀速度慢)、花岗岩(一种火成岩,最坚固)。其中,页岩和砂岩(都是沉积岩,厄加勒斯海时期形成的)分层分布,页岩在下,砂岩在上。花岗岩是基底,并且会不规则地入侵到沉积岩中。

现在回到Table Mountain。它的位置正好是开普褶皱带的一个向斜的槽底部分,岩层水平排布,而两侧是两个巨大的背斜。在漫长的侵蚀过程中,两侧背斜上层的砂岩,率先侵蚀掉了,把松软的页岩暴露在外,导致了页岩也被大量侵蚀掉,形成了一片很大的谷地平原(开普敦市区以东,开普半岛和非洲大陆本土的连接区域,以及False海湾)。

位于向斜底部的Table Mountain,因为本来就比较坚硬,得以保留下来,形成了凸起的地形。而该片砂岩底下,正好有入侵的花岗岩,更加固了Table Mountain两侧十分陡峭的这种特殊地貌。

底图:Compton, John S. The Rocks and Mountains of Cape Town, 2004, Figure 16

由于Table Mountain最初位于向斜的槽底,因此岩层是水平的。其上部的砂岩不如下侧的砂岩坚固(成分有差异,受到的挤压较小,再加上历史上曾短暂受到过冰川的影响,混入了冰碛物),也被侵蚀掉,形成了平坦的顶部,所以山体的形状像桌子。


差不多就是这样。所有原图都是网上找的。

Further Readings:

Truswell, John Francis.An introduction to the historical geology of South Africa. Purnell, 1970.

Compton, John S. The Rocks and Mountains of Cape Town, 2004

Rust, Izak Cornelis.On the sedimentation of the Table Mountain Group in the western Cape Province. Diss. Stellenbosch: Stellenbosch University, 1967.

Haughton, Sidney Henry.Geological history of southern Africa. Geological Soc. of South Africa, 1969.

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