粉红色南极岩石引导科学家发现埋藏的100公里花岗岩体

不应该出现的岩石

几十年来，在南极Hudson Mountains工作的地质学家注意到了一些奇怪的现象：粉红色花岗岩巨石集群堆积在该地区典型的深色火山岩之上。花岗岩和火山玄武岩通过完全不同的地质过程形成，花岗岩在火山地形占主导地位的地区出现引发了许多未被完全解答的问题。一项新研究现已解开了这个谜团——在此过程中，揭示了隐藏在南极最重要冰川之一下方的非凡规模的地质结构。

这项由英美地质学家团队发表在权威地球科学期刊上的研究，结合了岩石年代测定和航空重力测量，将地表巨石与其来源联系起来：一个巨大的花岗岩体（岩浆房），埋藏在Pine Island Glacier下方几公里处，最宽处跨越近100公里。

岩石年代测定

解开谜团的关键是对粉红色花岗岩巨石的放射性测年。研究团队对花岗岩中的锆石晶体应用了铀铅测年法，将花岗岩的形成时间确定在侏罗纪，大约1.7亿年前——当时南极还是Gondwana超大陆的一部分，正经历与其最终分裂相关联的广泛火成活动。

南极侏罗纪花岗岩形成本身并不罕见。使这些结果具有重要意义的是年代测定对巨石地表运动过程的含义。这些巨石并非由地表火山活动就地形成——它们是从深处侵蚀而来，并在地质时间尺度上由冰川动力学运输至地表，当Pine Island Glacier波动的冰盖在下方基岩上反复推进和后退时，巨石在地表露出。

航空重力测量揭示隐藏的岩体

一旦放射性测年表明巨石有来自深部的来源后，研究团队转向对Pine Island Glacier进行的航空地球物理测量以找到它。重力测量通过测量地表下方岩石密度差异引起的地球重力场微妙变化。花岗岩密度低于西南极基岩所具有的周围火山岩和变质岩，在仔细的测量中产生独特的重力特征。

测量数据显示Pine Island Glacier下方存在明显的重力异常——与大型花岗岩体的存在一致。通过对异常形状和大小的建模，研究人员估计埋藏岩体宽度约100公里，最厚处约7公里，代表了近几十年来在南极发现的最大未知地质结构之一。

为什么这一发现对冰盖科学很重要

Pine Island Glacier下方大型花岗岩岩浆房的揭示不仅仅是地质上的好奇。它对理解冰川行为及其对海平面上升的贡献有直接影响。Pine Island Glacier是南极变化最快的冰川之一，也是冰盖稳定性关注的主要焦点。其动力学受其流过的基岩影响——下方岩石的形状、成分和热性质都会影响冰川如何运动和融化。

花岗岩可能含有更高浓度的天然放射性元素，如铀和钍，这些元素通过放射性衰变产生热量。即使来自大型花岗岩体的适度额外热量也可能影响冰川下方的基岩融化速率——这是冰盖与基岩接触处融化的过程，使冰川向海洋流动时润滑。

对冰盖模型的启示

当前西南极冰盖对气候变化响应的模型依赖于由地球上最难接近的环境中稀疏测量受限的基岩地质假设。在Pine Island Glacier下方发现这一规模的先前未知地质特征意味着现有模型可能需要修订，以考虑其对冰川动力学热和物理影响。

这并不一定意味着冰川的行为比当前预测更令人担忧——在某些情况下，花岗岩体也可能提供稳定作用。这一发现强调的是，关于南极冰川地质基础仍有多少未知之处，以及该基础对理解冰盖未来有多大影响。

本文基于Science Daily的报道。阅读原文。