Исследователи находят причины переосмыслить, как строятся горы

Исследование под руководствомУниверситет штата Колорадо (CSU) предполагает, что ответы на вопрос, как и почему образуются горы, лежат глубже, чем считалось ранее.

«Горообразование — это фундаментальный процесс поведения Земли», — сказал Шон Галлен, ведущий автор и доцент кафедры геонаук CSU, — «и это исследование предполагает, что мы, возможно, не понимаем этого так хорошо, как мы думали».

Галлен и его команда создали новые наборы данных и методы использования ландшафтов для реконструкции долгосрочной истории горообразования на юге Италии. По словам Галлена, их новый подход дал некоторые «сбивающие с толку» результаты.

В зонах субдукции, таких как в Калабрии на юге Италии, одна тектоническая плита ныряет под другую плиту. Считается, что горы в этих местах образовались в результате смятия и утолщения земной коры.

Команда объединила измерения, которые зафиксировали геологически короткие и длительные временные рамки — от тысяч лет до десятков миллионов лет. Подобно «геологическому магнитофону» тектонической истории, ландшафт заполнял все остальное.

«На юге Италии ландшафт на самом деле является мостом между различными методами, которые мы обычно используем», — сказал Галлен.

Плоские, возвышенные участки ландшафта вдоль «носка» итальянского полуострова представляют собой время, когда горообразование было медленным, а крутой переход внизу означает быстрое ускорение. Эти подсказки в ландшафте позволили исследователям создать долгосрочную и непрерывную запись поднятия горных пород, самую длинную и полную запись такого рода.

«Мы ожидали бы увидеть корреляцию между скоростью, с которой одна плита погружается под другую плиту во времени, и нашей историей поднятия горных пород, но мы этого не видим», — сказал Галлен.

Смятие и утолщение коры, по-видимому, являются вторичными по отношению к другому процессу формирования калабрийских гор. Данные указывают на опускание нижней плиты через мантию Земли и изменение поля мантийных течений как основного фактора, контролирующего подъем горных пород.

«Результаты показывают, что типичный наш взгляд на горообразование неприменим к южной Италии», — сказал Галлен. «Похоже, что оно контролируется вещами, которые находятся гораздо глубже внутри земной системы. Такое поведение наблюдалось в моделях, но никогда в природе. Мы думаем, что наблюдаем это впервые».

Галлен предупредил, что для подтверждения правильности их интерпретации необходимо больше данных, но она подкреплена существующими численными моделями. Ученые ранее связывали высоту гор с взаимодействием тектонических плит в пластически текущей мантии Земли, но это исследование впервые показывает, что этот механизм является доминирующей силой в горообразовании в зонах субдукции.

«Сделанные нами записи предполагают, что сигналы, происходящие из глубин Земли, по-видимому, доминируют над тем, что происходит на поверхности», — сказал Галлен. «Я работаю в Средиземноморье 15 лет, и этот результат глубоко изменил мое представление об этих зонах субдукции».

Новые методы, разработанные для этого исследования, предлагают прорыв в построении долговременной истории поднятия горных пород.

Команда создала единую структуру, основанную на наборе стандартных геоморфологических измерений — термохронологии, космогенных нуклидов, профилей коренных пород рек и данных прошлых уровней моря, обнаруженных на морских террасах. Новый подход уходит корнями в прошлое, чем другие методы, и использует разные наборы данных для уникального ограничения моделирования.

Этот метод лучше всего применять к активным системам, современный ландшафт которых дает ключ к разгадке их истории. Чем дальше в геологическом времени была активна система, тем труднее с уверенностью восстановить ее историю.

Программное обеспечение, разработанное для исследования и опубликованное в журнале Nature Geoscience, бесплатно доступно для использования другими исследователями. Галлен надеется, что новые методы будут стимулировать исследования и открытия в других областях.