既毀山又造山的冰河 – 造山作用的一刀兩刃

近年來，隨著氣候變遷議題登上政治與媒體舞台，氣候系統對於地球岩石圈所帶來的風化侵蝕與堆積作用是否會影響地球內部營力所驅動之板塊運動與造山運動？以及其影響程度之多寡，其因果/反饋關係為何？亦在地質圈內持續的激起討論。雖然許多造山帶 (如阿爾卑司山，安地斯山，西瑪拉雅山等) 有觀測到快速抬升區域與強降水與冰河覆蓋區重疊的現象，但是這並不等同支持劇烈風化侵蝕作用會導致甚至啟動造山運動的論點。傳統的理論模式與許多電腦模擬預測：劇烈的風化侵蝕作用會直接影響造山帶內部的動態平衡而降低造山帶的高度與寬度等地形上的變化，若山脈是由冰河所侵蝕，此現象則會加劇。因此，全球造山帶迎風面的最大高度應會由冰河的平衡線高度所控制。就如安地斯山脈南段高峰的高度與雪線平行且皆向南遞減一般，因此安地斯山脈常被當成是支持冰河作用會控制造山運動與山脈高度的實際範例。

Thomson等人 (2010) 針對安地斯山脈南段 (南緯 38 度至南緯 56 度之間) 橫跨巴塔哥尼亞安地斯 246 個樣本中的磷灰石進行了鈾釷氦定年分析，其中 136 個樣本中的磷灰石亦進行了核飛跡定年分析 (原文圖一)。此兩種方法的封存溫度相當低，分別為攝氏 ~100 度與 ~80 度左右。若以標準的大陸地殼地溫梯度轉換，其年代代表礦物通過地表以下 2~4 公里的深度的時間。因此可用於探討地殼抬升至近地表的年代。由其年代結果與高度之關係圖可見：高度較高的樣本較高度較低的樣本為老，且在 5~7 百萬年之間的年代在各種高度的樣本皆有紀錄到 (原文圖二)，顯示巴塔哥尼亞安地斯山脈的地形高區於 7 百萬年前既以抬升，而地形的低區則是 5 百萬年後才抬升至近地表，而 5~7 百萬年之間有劇烈風化的事件發生。而這年代剛好碰巧與 5~7 百萬年的冰河時期吻合。但是如此的觀測數據並不直接代表始新世的冰河作用再次啟動了安地斯山脈的造山作用。因為，既始一個區域的抬升速率，侵蝕速率與沈積速率皆有加速的現象，學者並無法釐清造成如此加速是原因為地殼均衡的回彈 (與板塊運動無關) 或是因板塊擠壓運動加劇所導致。若侵蝕速率與沈積速率加速的現象有連同造山帶高度與寬度的減少，變形前緣向造山帶中心遷移等現象，才能被歸納為是因板塊擠壓運動加劇所導致。

若將年代數據依據東西向地形剖面由北至南細分為四個不同緯度的地理區間時，則可發現，安地斯山脈南段的北區的迎風面，也就是風化侵蝕作用最劇烈的區域具有最年輕的年代數據 (5 百萬年;原文圖三)，而越遠離此區的年代則越老。但是，此 U 型年代分布圖卻無法於安地斯山脈南段的南區的迎風面觀測到。反而是呈現一相對均值 (20~30 百萬年左右;原文圖三) 的年代分布。為釐清安地斯山脈南段的南區為何與北區的數據現象會有如此大的差異，Thomson 等人 (2010) 將最大地形高度，平均地形高度，最大雪線高度，平均雪線高度與年代數據進行南北向的比對 (附圖與原文圖四)。由此圖中可見安地斯山脈南段北區 (南緯 45 度以北) 最大地形高度與最大雪線高度大致吻合，平均地形高度也與平均雪線高度大致吻合，且地形低區具有最年輕的年代紀錄 (5 百萬年)。顯示始新世的冰河作用的確降低了山脈的高度，摧毀了安地斯山脈南段北區。但反觀安地斯山脈南段南區 (南緯 45 度以南) 最大地形高度與平均地形高度皆超越了最大雪線高度與平均雪線高度，且絕大多數的年代紀錄皆老於始新世的冰河時期 (＞7 百萬年前)。顯示與其毀山，此區域的冰河並沒有侵蝕山脈，反而是藉由 “凍住” 整個山脈而使得侵蝕作用無法進行，導致山脈的高度得以超越雪線。始新世以來安地斯山脈南段地形的變動歷史顯示了冰河作用可毀山亦可造山，可謂造山作用的一刀兩刃。

南北向地形剖面 (見原文圖一紅線處) 與年代結果之關係圖。(a) 南緯 35 度至南緯 60 度之間鈾釷氦定年結果與高度分布圖，綠點標註鈾釷氦定年結果。紫色點之年代為區域性 5 百萬年前之火山事件。(b) 南緯 35 度至南緯 60 度之間核飛跡定年結果與高度分布圖。深藍點標註核飛跡定年結果。淺藍點標註前人之核飛跡定年結果。淺灰色區間標示最大地形高度，深灰色區間標示平均地形高度，黑線顯示最大雪線高度，黑色虛線顯示平均雪線高度。

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