问题

如何从地质学角度分析四姑娘山的形成过程?

回答
好的,我们来聊聊四姑娘山,这座雄伟壮丽的雪山,究竟是怎么在地质长河中一点点雕琢出来的。抛开那些传说和诗意,咱们从大地的深处,用地质学的眼光来仔细解读它的诞生故事。

要理解四姑娘山的形成,就得把时间轴拉得很长很长,回到亿万年前。它并非横空出世,而是漫长地质演化过程中一系列复杂作用的产物。我们可以从几个关键的方面来剖析:

一、板块碰撞的史诗:青藏高原的崛起与川西高原的隆升

四姑娘山位于青藏高原的东缘,这是一个极其重要的地理坐标。它的形成与整个青藏高原的隆升密切相关,而青藏高原的隆升,又是地球上最大规模的板块碰撞事件之一——印度板块与欧亚板块的碰撞的直接结果。

想象一下,大约在七千万年前,年轻的印度板块就像一艘巨大的船,挟带着炽热的地幔物质,一路向北漂移,最终撞上了古老而宽广的欧亚板块。这是一场惊天动地的“陆陆碰撞”,地球表层因此变得异常活跃。

造山运动: 碰撞并非简单的挤压,而是导致欧亚板块的岩石圈发生强烈的褶皱、断裂和岩浆活动。就像一张厚厚的地毯,被两端用力推挤,会层层叠叠地卷起来。这个过程在地质学上称为“造山运动”。喜马拉雅山脉正是这场碰撞最直观的体现,而青藏高原的整体隆升,是更广泛区域的应力响应。
挤压与抬升: 印度板块持续向北俯冲(虽然是陆壳,但仍然有一定的变形和俯冲能力),不断地压缩、抬升欧亚板块的岩石圈。这个过程不是一蹴而就的,而是以每年几厘米的速度持续进行着,数千万年来累积起来的力量是难以想象的。
川西高原的形成: 四姑娘山所在的区域,属于青藏高原向东部延伸的“川西高原”或称“龙门山构造带”的一部分。这里的地质构造比青藏高原腹地相对年轻一些,但同样受到强烈的挤压和抬升。虽然没有喜马拉雅那样极高的主峰,但川西高原同样经历了显著的垂直抬升,将原本可能位于较低海拔的陆地推向了高空。

二、岩石的记忆:变质岩与花岗岩的贡献

四姑娘山的主体,特别是高耸的山峰部分,主要由古老的变质岩和侵入性的花岗岩构成。这些岩石就像是记录了地球深层历史的“档案”,它们的成分和结构本身就诉说着形成的故事。

变质岩的起源: 在漫长的地质时期,甚至在印度板块碰撞之前,这片区域的岩石就经历了高温高压的作用,发生了变质。例如,一些可能是由早期沉积岩(如页岩、砂岩)或火成岩(如玄武岩)在地下深处遭受挤压和热量改造而形成的片岩、板岩或 gneiss(片麻岩)。这些变质作用通常发生在大陆地壳内部,经历了漫长的地下埋藏和改造过程。这些变质岩为四姑娘山提供了坚硬的骨架。
花岗岩的侵入: 在碰撞过程中,巨大的压力和岩石圈的抬升还会导致地壳深处的岩浆上升。这些富含硅的岩浆在地壳深处缓慢冷却结晶,形成了坚硬、粗粒的花岗岩体。四姑娘山中,例如“海子山”地区,就发育有大规模的花岗岩体。花岗岩的侵入,不仅增加了山体的强度和体积,也为这些高耸的山峰提供了“核心”。当上覆的岩层被侵蚀掉后,这些坚硬的花岗岩体便裸露出来,形成了如今我们看到的巍峨山峰。
岩石的组合: 四姑娘山的不同山峰,其岩石组成可能略有差异。例如,一些山峰可能以深色的变质岩为主,而另一些则可能被浅色、粗粒的花岗岩体所“包裹”或切割。这种岩石组合反映了该区域复杂的地质演化历史,包括不同时期的沉积、变质和岩浆活动。

三、地表的雕刻:河流与冰川的共同作用

虽然板块碰撞是驱动山体抬升的根本力量,但塑造我们今天所见的四姑娘山形态的,则是长期存在于地表的天气和水的作用。

构造抬升与剥蚀的博弈: 在构造抬升的同时,风雨侵蚀、河流切割也在同步进行。岩石的抬升速度与剥蚀速度之间存在一个动态的平衡。如果抬升速度快于剥蚀,山体就会增高;反之则会被削平。四姑娘山之所以能够保持高峻,一方面是因为其地质构造稳定且抬升速度相对较快,另一方面也是因为其岩石(特别是花岗岩)具有较强的抗侵蚀能力。
河流的“V”形谷雕刻: 大大小小的河流,如岷江、沱江等的水系,从四姑娘山发源或流经其山麓,它们就像辛勤的雕刻师,不断地切割山体,形成深邃的“V”形峡谷。这些峡谷的形成,是水力侵蚀和搬运作用的结果,将岩石碎屑带向下游,从而塑造了山谷的地貌。
冰川的“U”形谷与冰斗: 在过去的地质时期,特别是更新世冰期,四姑娘山这样高海拔的山区,曾经被巨大的冰川覆盖。冰川是一种非常强大的侵蚀力量,它们能够以巨大的质量和缓慢的流动来改造地表。
冰川侵蚀: 冰川在流动过程中,会像砂纸一样磨蚀山体,将河谷从“V”形改造为更宽阔、更平缓的“U”形谷。四姑娘山周围的一些山谷,如长坪沟、双桥沟等,就保留着典型的“U”形谷地貌特征,这是冰川活动留下的痕迹。
冰斗的形成: 冰川的起点通常是雪线以上的凹地,这些凹地在冰雪堆积、冻融循环和重力作用下,会被不断地向下挖蚀,形成碗状的陡峭洼地,称为冰斗。四姑娘山的高峰顶部和两侧,常常可以看到一些冰斗的形态。
冰碛物: 冰川在流动过程中还会携带大量的碎石和泥土,在消融时堆积下来,形成冰碛物。在四姑娘山的许多沟谷中,都可以看到这些冰碛地貌。
现代冰川的遗迹: 虽然全球气候变暖导致现代冰川普遍退缩,但在四姑娘山仍然存在一些末端消融的冰川,它们仍在以缓慢的速度继续塑造着地表,并成为我们今天研究冰川作用的重要对象。

四、断裂与褶皱:地壳应力的印记

在板块碰撞的巨大应力作用下,岩石圈会发生变形。四姑娘山及其周边地区,发育着一系列复杂的断裂和褶皱构造,它们是地壳应力作用的直接证据。

断层: 地壳岩石在遭受超过其强度极限的应力时,会发生破裂,并伴随两侧岩块的相对移动,这就形成了断层。在四姑娘山地区,存在着许多不同时代、不同性质的断层。例如,一些可能与早期区域性的构造活动有关,而另一些则可能是在印度欧亚板块碰撞过程中新形成的。断层的存在,意味着该区域地壳的活动性较高。
褶皱: 当地壳岩石受到挤压时,会发生弯曲变形,形成褶皱。在四姑娘山的一些暴露的岩层中,可以看到明显的褶皱构造,比如背斜(向上弯曲的构造)和向斜(向下弯曲的构造)。这些褶皱的形态和规模,反映了当时的挤压力方向和大小。
应力传递: 这些断裂和褶皱并非孤立存在,它们相互关联,共同构成了复杂的构造格架。它们影响着岩体的力学性质,也为后期的侵蚀和风化作用提供了控制面。

总结一下四姑娘山的地质形成过程,可以说是一部波澜壮阔的地球史诗:

1. 远古的根基: 在板块碰撞发生之前,这片土地就存在着古老的岩石,它们经历了早期的大陆演化和变质作用。
2. 碰撞的催化: 印度板块与欧亚板块的碰撞,是驱动四姑娘山隆升的根本动力。这场伟大的造山运动将这片区域大幅度抬升。
3. 岩浆的馈赠: 在碰撞挤压和深部热活动的影响下,岩浆侵入形成了坚硬的花岗岩体,为山峰提供了坚实的核心。
4. 雕刻的艺术: 数千万年来,河流的切割和冰川的磨蚀,如同鬼斧神工的雕刻师,在抬升的山体上雕琢出我们今天看到的沟谷、峰林等各种地貌形态。
5. 断裂与变形: 复杂的地质构造,如断层和褶皱,是地壳应力作用的直接体现,它们记录了地质运动的痕迹。

所以,当我们站在四姑娘山下,仰望那连绵的雪峰时,不仅仅是在欣赏美景,更是在阅读一本厚重而沧桑的地质史书。这里的每一块岩石,每一条沟谷,都承载着地球漫长演化的信息,讲述着板块碰撞、岩浆涌动、地表雕琢的壮丽故事。它是一座活的地质博物馆,邀请我们去探索它背后隐藏的深邃的地球奥秘。

网友意见

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四姑娘山海拔6250m,在青藏高原东缘,仅次于贡嘎诸峰。

本文仅从地质角度,简述四姑娘山的形成历史

@星球研究所 已有长文,详细介绍其自然地理,建议收藏,本文其也借用了该文的几张照片

藏东地区山脉的形成,是构造变形与地表过程相互作用的结果

四姑娘山的形成可以概括为“沧海桑田”和“冰与火之歌”,其先后经历了四个时代的演化:海洋时代、岩浆时代、造山时代和冰河时代。

1.海洋时代—萌芽

现今四姑娘山周围的地层主要是泥盆系、中二叠统和三叠系,以海相沉积地层为主。表明这里在曾是一片汪洋,沉积了大量泥沙。

并且经历了2.5亿年前的一场超大规模海底火山喷发——峨眉山地裂运动。

几亿年地壳起起伏伏,最终形成了现今四姑娘山周围的主要岩石

这些围岩并非四姑娘山本身,而是孕育四姑娘山的母体,

更准确点说,只是代孕的母体

直到大约2亿前的印支期造山运动

松潘甘孜地块(今川西高原)与上扬子地台(今四川盆地)碰撞,形成了早期的龙门山

这使得沧海变桑田,海洋时代终结,四姑娘呼之欲出。


2. 岩浆时代—初生

四姑娘山的主体部分是花岗岩体

岩性为黑云母花岗岩和正长岩,年龄约为1.81~1.91亿年前

关于她的诞生,说法不一:

一种说法是印支期造山运动,导致地壳熔融,在挤压的大地构造背景下,形成四姑娘山花岗岩体;

第二种观点认为其形成时代稍晚,是后碰撞期下地壳的熔融作用,在拉张构造环境下形成该岩体。

总之,约1.8亿年前轰轰烈烈的岩浆活动下,四姑娘诞生了;

此时,她还静静地蛰伏于地下10km深处

随后又发生了多次地壳运动,覆盖在四姑娘岩体之上的地层发生褶皱、破碎

但这并没有过分打搅她的酣睡

那么,是什么唤醒了睡美人?

还是地壳运动,一次非凡的造山运动

3. 造山时代—崛起

前文已知,早在印支期就发生了强烈的造山活动

随之而来的岩浆活动造就了四姑娘山的非凡之躯

其达到现今高度,源自更加著名的地质事件——喜马拉雅造山运动

这次事件开始于大约6500万年前,一致持续至今

塑造了整个东亚的地貌形态,控制着行星风系,形成了亚洲水塔

既为其隆升直接提供了内部地质动力

也为后期外动力地质改造作用创造了条件

四姑娘山在此期间拔地而起

她并不孤单

与之一起隆升的还有藏东群山:九顶山、夹金山、雪隆包……

甚至是整个青藏高原都腾地热闹了起来

隆升过程并非一蹴而就

构造热年代学的研究初步表明,藏东地区真正的隆升发生于3000万年前

加速于1500万年前和500万年前等多个阶段

一次次地蓄势、抬升、蓄势、抬升……

像竹笋般向往着天空,不断蜕变

四姑娘山冲刺云霄,婷婷然立于藏东


这里的地壳为什么会抬升?

力源来自印度和欧亚大陆的碰撞,导致的青藏高原隆升

青藏高原的隆升为什么使藏东地区抬升呢?

这个问题直到现在学术界还在争论不休,是重要的科学问题

国内外地学家提出许多种模型来解释这一现象

其中有两个最著名的模型:

第一个是Tapponnier为代表的“逃逸学说”

认为在印度和欧亚板块近南北向的挤压碰撞下,其东缘的刚性块体向南东方向挤出逃逸(如下图)

第二个是Clark & Royden等为代表的下地壳流学说

深部地球物理资料表明,青藏高原中下地壳存在软弱的塑性层,向东在藏东地区遇到四川刚性块体,向上生长。

其实无论是哪种模式,现今的地表和深部证据都表明高原的物质,

通过向东移动来保持物质的平衡

四姑娘山所在的松潘甘孜块体

是厚愈万米的碎屑岩沉积,其下方是否存在刚性基底尚无确切证据

而其东侧的四川盆地,拥有古老的结晶基底,“又臭又硬”

二者软硬相碰

正面刚不过,咱躲着你、绕着走总行吧

于是,在垂向上,相对较“软”的松潘甘孜块体,自西向东“衔”住四川盆地西侧

地质学通常称其为“鳄鱼嘴构造”

使得川西高原与四川盆地形成强烈的高差

龙门山的中段也成为了地表海拔梯度最大的地区之一

这也是四姑娘山所在的地区,新生代隆升的主要原因

深部地球物理资料还显示,四姑娘山下部存在花岗岩基“山根”

并且可能限制汶川地震的传播。

水平方向上,鲜水河断裂切开松潘甘孜地块

在古老断裂的基础上,形成了川滇菱形块体

并且向东南方向逃逸,形成了云贵高原,扯远了……

四姑娘山周围并没有特别大的断层造成垂向高差

其高于周围的原因很大程度上是差异侵蚀造成的

由于四姑娘山周围的岩石多是弱变质或未变质的薄层砂泥岩

相较于四姑娘山花岗岩,前者更易风化

地壳隆升的过程中,围岩不断剥蚀,逐渐显露出花岗岩体

流水、气候等外动力地质作用

雕刻出深沟大壑,……

其周围被剥蚀掉的碎屑物,被流水带走

千万条小沟汇入岷江、青衣江等河流

填充进入四川盆地,大部分被长江带到了海里

流水作用塑造着四姑娘山的仪态

好比少女初长成,出水芙蓉,天然去雕饰

但这些都只是开始

终于,Winter is coming,凛冬将至。

4. 冰河时代—惊艳

新生代以来,地球上的冰川从两极逐渐向低纬度推进

并且在第四纪达到最大规模

川西地区也存在冰川的证据

如现金峨眉山脚下的脚盆坝等地

还存在有一系列冰川漂砾等冰碛物

川西高原的山峰至今还是一片白雪皑皑

冰川具有较强的剥蚀作用,对其进行一步步地塑形作用

通过冰劈等作用,将下伏的岩石磨碎,吞噬,带走

剩下的岩体形成了各色的山岳冰川地貌:

冰斗湖、刃脊、角峰、冰蚀U型谷等

使得山形变得更为修长、秀美

一并排的四个角峰,像四个川妹子

被依次称为:四姑娘山&幺妹峰(6250米),三姑娘山(5355米),二姑娘山(5276米),大姑娘山(5025米)

除了四姑娘山,川西地区的许多雪山成因和四姑娘山相似

如上图是四川省地质图,深红色的部分代表岩体,

其中不乏名山,藏传佛教的神山

如格聂三神山、雀儿山、贡嘎山、雅拉雪山、大小雪隆包等

其中最著名的要数蜀山之王——贡嘎山了,

它是由新生代和中生代多次岩浆结晶而成

综上:四姑娘山的主体是1.8亿年前的岩浆结晶形成,

多次构造活动(尤其是喜马拉雅造山运动)导致地壳整体抬升,

花岗岩耐风化使得山体垂向保存相对较好,

流水和冰川完成最终的塑形,

四姑娘山才以婀娜的身姿,在川西群山中超群脱俗,

素有“蜀山之后”、“东方阿尔卑斯山”之称。


评论区有朋友问为什么印度次大陆会北漂,可见本人另一个回答


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