你想象過南極洲厚厚的冰層下是什么樣子嗎？下面隱藏著崎嶇的山脈、山谷、丘陵和平原。

有些山峰，比如巍峨的南極橫貫山脈，就聳立在冰層之上。但其他的，比如神秘而古老的東南極洲中部的甘布爾采夫冰下山脈，則完全被埋在地下。

甘布爾采夫山脈（Gamburtsev）在規(guī)模和形狀上與歐洲阿爾卑斯山相似。但我們看不到它們，因為高山的高峰和冰川的深谷被埋在數(shù)公里的冰層之下。

它們是如何形成的？通常，山脈會在兩個構(gòu)造板塊相互碰撞的地方升起。但東南極洲的構(gòu)造穩(wěn)定了數(shù)百萬年。

塔斯馬尼亞大學地質(zhì)學副教授杰奎琳·哈爾平（Jacqueline Halpin）和麥格理大學地球科學教授內(nèi)森·R·達茲科（Nathan R. Daczko）的新研究發(fā)表在《地球與行星科學快報》上，揭示了這個隱藏的山脈鏈是如何在5億多年前出現(xiàn)的，當時超大陸岡瓦納是由板塊碰撞形成的。

他們的發(fā)現(xiàn)為山脈和大陸在地質(zhì)時期的演變提供了新的視角。它們也有助于解釋為什么南極洲的內(nèi)部在數(shù)億年里保持了非常穩(wěn)定。

埋藏的秘密

甘布爾采夫山脈埋藏在東南極洲冰蓋的最高點之下。1958年，一支蘇聯(lián)探險隊利用地震技術(shù)首次發(fā)現(xiàn)了它們。

因為山脈完全被冰覆蓋，它是地球上最不為人所知的構(gòu)造特征之一。對于科學家來說，這是非常令人困惑的。如此巨大的山脈是如何在一個古老而穩(wěn)定的大陸中心形成并保存下來的？

大多數(shù)主要的山脈都標志著構(gòu)造碰撞的地點。例如，喜馬拉雅山脈今天仍在上升，因為印度板塊和歐亞板塊繼續(xù)融合，這一過程始于大約5000萬年前。

板塊構(gòu)造模型表明，現(xiàn)在形成東南極洲的地殼至少來自于7億多年前的兩塊大陸。這些大陸曾經(jīng)被一個巨大的海洋盆地隔開。

這些大陸塊的碰撞是岡瓦納大陸誕生的關(guān)鍵，岡瓦納大陸是一個超級大陸，包括現(xiàn)在的非洲、南美洲、澳大利亞、印度和南極洲。

這項新研究支持了甘布爾采夫山脈最初形成于這次古代碰撞的觀點。大陸間巨大的碰撞引發(fā)了山脈深處部分熔融的熾熱巖石的流動。

隨著地殼在造山過程中變厚和升溫，它最終變得不穩(wěn)定，并在自身重量的作用下開始坍塌。

在地表深處，熱巖石開始向側(cè)面流動，就像牙膏從管子里擠出來一樣，這個過程被稱為引力擴散。這導致山脈部分坍塌，同時仍然保留了厚厚的地殼“根”，延伸到地下的地幔。

水晶時間膠囊

為了拼湊出這一戲劇性升降的時間，科學家分析了2.5億多年前從古山脈流出的河流沉積的砂巖中發(fā)現(xiàn)的微小鋯石顆粒。這些砂巖是從幾百公里外的查爾斯王子山脈中挖出來的。

鋯石通常被稱為“時間膠囊”，因為它們的晶體結(jié)構(gòu)中含有極少量的鈾，鈾以已知的速度衰變，使科學家能夠非常精確地確定它們的年齡。

這些鋯石顆粒保存了造山時間的記錄：甘布爾采夫山脈大約在6.5億年前開始上升，在5.8億年前達到喜馬拉雅山脈的高度，并在5億年前經(jīng)歷了地殼的深度融化和流動。

大多數(shù)由大陸碰撞形成的山脈最終都因侵蝕而磨損或被后來的構(gòu)造事件重塑。甘布爾采夫冰下山脈是地球上保存最完好的古山帶之一，因為它們被一層厚厚的冰層保存了下來。

雖然目前鉆穿厚厚的冰層直接取樣非常具有挑戰(zhàn)性和昂貴，但科學家的模型為指導未來的勘探提供了新的預測。

例如，最近在東南極洲海岸登曼冰川附近的野外工作發(fā)現(xiàn)了可能與這些古老山脈有關(guān)的巖石。對這些巖石樣本的進一步分析將有助于重建東南極洲的隱藏結(jié)構(gòu)。

無論如何，南極洲仍然是一個充滿地質(zhì)驚喜的大陸，埋藏在冰下的秘密才剛剛開始被揭示。

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