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什么控制山高?令人驚訝的是,它不是侵蝕
2020-06-13 16:38上一篇:地球的一半相對完整不受全球人類影響 |下一篇:工程師找到了一種巧妙的方法將廢二氧化碳轉化為有用的材料
哪些因素和機制決定了高山的高度?來自明斯特和波茨坦的一組研究人員現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)了一個令人驚訝的答案:不是巖石的侵蝕和風化決定了山地塊的上限,而是地殼中力的平衡。對于地球科學來說,這是一個根本上新的重要發(fā)現(xiàn)。研究人員在科學雜志《自然》上對此進行了報道。
地球上最高的山脈-例如喜馬拉雅山或安第斯山脈-沿著會聚的板塊邊界出現(xiàn)。在這樣的板塊邊界處,兩個構造板塊朝著彼此移動,并且其中一個板塊被迫在另一個之下進入地球的地幔。在俯沖過程中,板塊界面反復發(fā)生強烈地震,幾百萬年來,在大陸邊緣建立了山脈。
山脈的高度是主要由地球內部的構造過程決定還是由雕刻地球表面的侵蝕過程決定的,這在地球科學領域一直存在爭議。
GFZ德國地球科學研究中心的Armin Dielforder領導的一項新研究現(xiàn)在表明,河流和冰川的侵蝕對山脈高度沒有重大影響。他與來自GFZ和明斯特大學(德國)的科學家一起,通過分析各種板邊界的強度并計算沿板界面作用的力,解決了長期以來的爭論。
研究人員通過計算沿地球不同板塊邊界的力得出了令人驚訝的結果。他們使用的數(shù)據(jù)提供了有關板邊界強度的信息。這些數(shù)據(jù)例如來自地下的熱流測量。會聚板塊邊界處的熱流又受大陸板塊界面處的摩擦能影響。
可以想象使用桌布形成的山脈。如果將雙手放在桌面上的布下面并推動它,則布會折疊,同時它會在您的手背上滑動一點。新興的褶皺將例如對應于安第斯山脈,在手背上滑動到地下摩擦。根據(jù)巖石的特性,在深部地下還會產生張力,這種張力會在劇烈地震中釋放出來,尤其是在俯沖帶。
研究人員從文獻中收集了有關不同高度山脈(喜馬拉雅山,安第斯山脈,蘇門答臘島,日本)次表層的摩擦的全球數(shù)據(jù),并計算了由此產生的應力,并因此得出了導致各個山脈隆起的力。通過這種方式,他們表明在活躍的山脈中,板塊邊界上的力與山脈的重量和高度所產生的力是平衡的。
盡管所研究的山脈位于不同的氣候區(qū),侵蝕速率變化很大,但這種力平衡存在于所有研究的山脈中。該結果表明,山脈能夠對地球表面的過程做出反應,并且能夠以快速侵蝕的方式增長,從而保持山脈和山脈高度之間的平衡。從根本上來說,這一新發(fā)現(xiàn)為深入研究山脈的長期發(fā)展和增長提供了許多機會。