斯堪的纳维亚山脉位于欧洲北部,横跨挪威和瑞典,并延伸至芬兰的部分地区。尽管这些山脉具有显著的高度和地形特征,但它们并不处于活跃的构造板块边界附近,这使得其起源成为一个地质学上的谜题。
通常情况下,大型山脉的形成与板块构造活动密切相关,例如喜马拉雅山脉是印度板块与欧亚板块碰撞的结果。然而,斯堪的纳维亚山脉远离任何明显的板块边缘,因此传统的构造理论难以解释其形成原因。为了解释这一现象,研究人员转向了更古老的地质历史,特别是前寒武纪时期(大约25亿到5.4亿年前)的地壳结构。
研究者们利用地震接收函数分析等现代地球物理技术来探测地壳和岩石圈的深层结构。他们发现了一个由元古代(约16亿到10亿年前)地壳叠加形成的厚大陆地壳块体。这个发现表明,该地区的古老地壳结构可能对后来的地质事件产生了重要影响,包括新生代时期北大西洋的洋盆开启以及随后的山脉抬升。
通过提出边缘驱动对流的概念,即在岩石圈台阶处由于温度差异导致的热对流作用,研究者们提供了一种新的机制来解释这些远离活跃构造环境的山脉是如何形成的。这种机制不仅适用于斯堪的纳维亚山脉,也为其他类似被动大陆边缘后方高地的形成提供了可能的解释模型。本文主要的可以引用的点如下:
古老地壳结构的影响:芬诺斯坎迪亚地区的前寒武纪岩石圈结构对新生代北大西洋洋盆开启和随后的山脉抬升起到了关键作用。
厚大陆地壳块体:新的地震接收函数分析揭示了一个由元古代地壳叠加形成的厚大陆地壳块体。这个块体在大陆裂解期间形成了一个宽广的大陆架。
转换断层系统:该大陆架两侧受到两个转换断层系统的限制,这些断层系统影响了大陆边缘的几何形态。
岩石圈台阶的形成:堆叠的地壳结构导致了大陆边缘处岩石圈台阶的形成,这些台阶的位置与南、北斯堪的纳维亚山脉的最高点相吻合。
边缘驱动对流:研究者提出,这些岩石圈台阶处的边缘驱动对流是导致山脉抬升的主要机制。这种对流是由岩石圈台阶处温度差异引起的热流动所驱动的。
一般模型:这项研究提供了一个解释被动大陆边缘后方高地形成的一般模型,这不仅适用于斯堪的纳维亚山脉,也可能适用于其他类似的地质环境。
参考文献:Anna Makushkina, Benoit Tauzin, Meghan S. Miller, Hrvoje Tkalčić, Hans Thybo; Opening of the North Atlantic Ocean and the rise of Scandinavian mountains. Geology 2024
(A) 北大西洋地区的高程图。橙色等高线勾勒出高海拔地区,这些地区位于最狭窄的大陆架区域旁边(橙色箭头所示),并由主要的海洋线性构造所限定(DGMS和JMFZ)。白色实线表示洋脊扩张板块边界(Coffin等人,1998);白色箭头指示海底扩张的方向。DGMS—德盖尔巨型剪切带系统;JMFZ—扬马延断裂带;LP—罗弗敦半岛;GB—波的尼亚湾;NS—北斯堪的纳维亚山脉;SS—南斯堪的纳维亚山脉;M—莫尔边缘;VP—沃林高原。(B) 芬诺斯坎迪亚的简化地质图(Gaál和Gorbatschev,1987)。白色虚线将本研究中的北部(N)、中部(C)和南部(S)区块分开,在A和B图中均有标示。