我和我的同事們在稀薄的山間空氣中迅速呼吸，放下了設(shè)備。我們位于一個鋸齒狀露頭的底部，該突起從陡峭的礫石坡度向上突出。

壯觀的喜馬拉雅山荒野中隱隱約約的聲音景象被軍用車隊在下方的Khardung-La公路上咆哮刺穿。這提醒我們，我們距離印度，巴基斯坦和中國之間久遠(yuǎn)爭議的邊界只有幾英里之遙。

該區(qū)域還包含不同類型的邊界，即沿著喜馬拉雅山脈的長度延伸的狹窄蜿蜒地質(zhì)結(jié)構(gòu)。它被稱為縫合區(qū)，只有幾公里寬，由不同類型的巖石碎片組成，并由斷層帶切成薄片。它標(biāo)志著兩個構(gòu)造板塊融合在一起而遠(yuǎn)古海洋消失的邊界。

我們的地質(zhì)學(xué)家團(tuán)隊前往這里收集超過6000萬年前爆發(fā)為熔巖的巖石。通過解碼保存在其中的磁記錄，我們希望重建古代大陸的地理環(huán)境，并修改喜馬拉雅山創(chuàng)造的故事。

滑動板，生長的山脈

構(gòu)造板塊構(gòu)成了地球的表面，并且不斷運(yùn)動著-以每年僅幾厘米的緩慢速度漂移。海洋板塊比其下面的地幔還要冷和密集，因此它們在俯沖帶處向下沉入。

地質(zhì)學(xué)家使用水冷式電鉆取芯。圖片來源：Craig Robert Martin，CC BY-ND

海床板的下沉邊緣像傳送帶一樣在海床后部拖動海床，將各大洲拉向彼此。當(dāng)整個海洋板塊消失在地幔中時，兩側(cè)的各大洲便以足夠的力量相互沖撞，從而像喜馬拉雅山一樣升起了巨大的山地帶。

地質(zhì)學(xué)家普遍認(rèn)為，喜馬拉雅山是在5500萬年前形成的一次大陸碰撞中形成的。當(dāng)時，新特提斯洋板塊俯沖至歐亞大陸南部邊緣，印度和歐亞構(gòu)造板塊相撞。

但是，通過測量印度西北部偏遠(yuǎn)山區(qū)拉達(dá)克地區(qū)巖石的磁性，我們的團(tuán)隊表明，構(gòu)成世界上最大山脈的構(gòu)造碰撞實際上是一個復(fù)雜的多階段過程，涉及至少兩個俯沖帶。

磁性消息，一直保留

行星金屬外核的不斷運(yùn)動會產(chǎn)生電流，而電流又會產(chǎn)生地球磁場。根據(jù)您所在的世界，它的定位有所不同。該磁場總是指向向著磁北方還是南方，這就是為什么你的指南針作品，多年平均超過十萬它朝地極點。但是它也以一定角度向下傾斜到地面，具體取決于您距赤道的距離。

一些巖芯樣品，其側(cè)面標(biāo)有樣品定向線。圖片來源：Craig Robert Martin，CC BY-ND

當(dāng)熔巖噴發(fā)并冷卻形成巖石時，內(nèi)部的磁性礦物會鎖定在該位置的磁場方向上。因此，通過測量火山巖的磁化強(qiáng)度，像我這樣的科學(xué)家可以確定它們來自什么緯度。從本質(zhì)上講，這種方法使我們能夠解開數(shù)百萬年的板塊構(gòu)造運(yùn)動，并在整個地質(zhì)歷史中的不同時間創(chuàng)建世界地圖。

在多次前往拉達(dá)克喜馬拉雅山的考察中，我們的團(tuán)隊收集了數(shù)百個直徑1英寸的巖心樣本。這些巖石最初是在66到6100萬年前的火山爆發(fā)時形成的，大約是碰撞第一階段開始的時候。我們使用了帶有專門設(shè)計的金剛石取芯鉆頭的手持式電鉆，將大約10厘米的深度鉆入基巖。然后，我們先用原始方向仔細(xì)標(biāo)記這些圓柱狀磁芯，然后再使用非磁性工具將其從巖石中鑿出。

目的是重建這些巖石最初形成的位置，然后再將它們夾在印度和歐亞大陸之間，然后升入喜馬拉雅山的高處。跟蹤樣本以及它們來自的巖石層的方向，對于計算距今六千萬年前的古代磁場相對于地面的指向方式至關(guān)重要。

我們將樣本帶回了MIT古磁性實驗室，并在一個不受現(xiàn)代磁場屏蔽的特殊房間內(nèi)，將其逐步加熱到1,256華氏度(680攝氏度)以緩慢消除磁化強(qiáng)度。

不同的礦物種群在不同的溫度下獲得其磁化強(qiáng)度。以這種方式逐漸加熱然后測量樣品，使我們能夠通過去除可能隱藏起來的最新疊印來提取原始磁方向。

磁跡線繪制地圖

使用整個樣本集的平均磁方向，我們可以計算出它們的古代緯度，我們稱其為古緯度。

喜馬拉雅山的原始單階段碰撞模型預(yù)測，這些巖石將在北約20度的北緯附近形成于歐亞大陸，但我們的數(shù)據(jù)表明，這些巖石在印度或歐亞大陸均未形成。取而代之的是，它們形成于一連串的火山島上，位于開闊的新特提斯海洋中，北緯約8度，位于當(dāng)時歐亞大陸以南數(shù)千公里的地方。

只有有兩個俯沖帶將印度迅速拉向歐亞大陸，而不僅僅是一個，才能解釋這一發(fā)現(xiàn)。

在一個被稱為古新世的地質(zhì)時期內(nèi)，印度追上了火山島鏈并與之碰撞，將我們最終采樣的巖石刮到了印度的北部邊緣。然后，印度繼續(xù)向北發(fā)展，大約在40至4500萬年前沖入歐亞大陸，比通常認(rèn)為的晚了10至1500萬年。

最終的大陸碰撞使火山島從海平面上升了4000多米，直至現(xiàn)在的位置，在那里它們沿著壯觀的喜馬拉雅山口形成鋸齒狀的露頭。