Дослідження припускає, що розпад континентів викликає глибокі хвилі на землі, породжуючи такі топографічні особливості, як скелі та плато.
Команда вчених під керівництвом Саутгемптонського університету відповіла на одне з найбільш загадкових питань у тектоніці плит: як і чому «стабільні» частини континентів поступово піднімаються, утворюючи деякі з найбільших топографічних особливостей планети.
У своєму дослідженні, нещодавно опублікованому в природиДослідники досліджували вплив глобальних тектонічних сил на еволюцію ландшафтів протягом сотень мільйонів років. Вони виявили, що коли тектонічні плити відокремлюються, глибоко всередині Землі вивільняються потужні хвилі, які можуть спричинити підвищення поверхні континентів більш ніж на кілометр.
Головоломка схилів і плато
Ці знахідки допомагають вирішити давню головоломку про динамічні сили, які формують і пов’язують деякі з найдраматичніших форм рельєфу на Землі — величезні топографічні особливості, які називаються «скелями» та «плато», які глибоко впливають на клімат і околиці.
«Вчені давно підозрювали, що круті кілометрові топографічні об’єкти, які називаються великими скелями, — як класичний приклад, що оточує Південну Африку, — утворюються, коли континенти розриваються та врешті-решт розколюються цей процес, пов’язаний із формуванням цих високих скель, ми просто не знали», – сказав провідний автор Том Гернон, професор наук про Землю в Університеті Саутгемптона.
Вертикальні рухи стабільних частин континентів, званих кратонами, залишаються одним із найменш вивчених аспектів тектоніки плит.
Команда з Університету Саутгемптона, включаючи доктора Теа Хінкс, доктора Дерека Керра та Еліс Каннінгем, співпрацювала з колегами з Центру Гельмгольца в Потсдамі – німецького науково-дослідного центру GFZ з геонаук і… Бірмінгемський університет Щоб відповісти на це основне питання.
Їхні висновки допомагають пояснити, чому частини континентів, які раніше вважалися «стабільними», зазнають значного підняття та ерозії, і як такі процеси можуть мігрувати на сотні чи навіть тисячі кілометрів углиб материка, утворюючи величезні піднесені території, відомі як плато, наприклад центральне плато. на півдні Африки.
Моделювання підняття та ерозії материків
Ґрунтуючись на їх дослідженні, яке пов’язує виверження алмазів із розпадом континенту, Опубліковано минулого року в природиКоманда використовувала передові комп’ютерні моделі та статистичні методи, щоб вивчити, як поверхня Землі реагує на розпад континентальних плит з часом.
Вони виявили, що коли континенти розколюються, розширення континентальної кори викликає кінематичні рухи в мантії Землі (масивний шар між корою та ядром).
«Цей процес можна порівняти з різким рухом, який рухається до континентів і порушує їх глибинні основи», — сказав професор Саша Брун, який очолює відділ геодинамічного моделювання GFZ Potsdam.
Професор Брун і доктор Енн Глерум, які також працюють у Потсдамі, провели моделювання, щоб дослідити, як розвивався цей процес. Команда помітила цікаву закономірність: швидкість «хвиль» мантії, що рухаються під континентами в їх моделюванні, дуже збігається зі швидкістю великих подій ерозії, які прокотилися південною частиною Африки після розпаду стародавнього суперконтиненту Гондвана.
Вчені зібрали докази того, що великі скелі виникли на краях стародавніх рифтових долин, як і круті стіни, які ми бачимо сьогодні на краях рифтів у Східній Африці. У той же час подія рифтингу також викликала «глибоку мантійну хвилю», яка рухається вздовж основи континенту зі швидкістю від 15 до 20 кілометрів на мільйон років.
Вони вважають, що ця хвиля працює для видалення шарів породи з коренів континентів завдяки конвекції.
«Подібно до того, як повітряні кулі втрачають вагу, щоб піднятися вище, втрата континентального матеріалу спричиняє підйом континентів – процес, який називається ізопідйомом», – сказав професор Брун.
Виходячи з цього, команда змоделювала, як ландшафт відреагує на це спричинене мантією підняття. Вони виявили, що нестабільність мігруючої мантії призводить до хвилі поверхневої ерозії, яка триває десятки мільйонів років і рухається по континенту з однаковою швидкістю. Ця інтенсивна ерозія знімає величезну вагу з каменів, змушуючи поверхню Землі ще більше підніматися, створюючи високі плато.
«Наші моделі еволюції ландшафту показують, як серія подій, пов’язаних з рифтингом, може призвести до уступу, а також до стабільного плоского плато, хоча внаслідок ерозії шару гірських порід у кілька тисяч метрів.
Дослідження команди дає нове пояснення загадкових вертикальних рухів континентів далеко від континентальних окраїн, де підйоми більш поширені.
Доктор Стів Джонс, доцент кафедри земних систем Бірмінгемського університету, додав: «Те, що ми маємо тут, — це переконливий аргумент, що рифтинг може за певних умов безпосередньо генерувати довгоживучі конвекційні осередки у верхній мантії, а ці рифтогенні… індуковані конвективні системи мають “глибокий вплив на рельєф земної поверхні, ерозію, осадження та розподіл природних ресурсів”.
Висновок і подальші напрямки
Команда прийшла до висновку, що той самий каскад порушень мантії, який викликає швидке з’єднання алмазів із глибини Землі, також фундаментально формує континентальні ландшафти, впливаючи на низку факторів від регіонального клімату та біорізноманіття до моделей поселення людей.
Професор Гернон, який отримав великий філантропічний грант від WoodNext Foundation, яким керує Greater Houston Community Foundation, на дослідження глобального похолодання, пояснив, що розпад континенту не тільки порушує глибинні шари Землі, але також має наслідки, які відбиваються по всій землі. поверхні континентів, які раніше вважалися не такими.
«Дестабілізація континентальних ядер, мабуть, також вплинула на давній клімат», — підсумував професор Гернон.
Довідка: «Спільна еволюція окраїн і внутрішніх частин континентів під час розділення континентів» Томаса М. Джернон і Тія К. Хінкс, Саша Брон, Джейн Браун і Стівен М. Джонс, Дерек Керр, Еліс Каннінгем та Енні Глерум, 7 серпня 2024 р. природи.
doi: 10.1038/s41586-024-07717-1
“Професійний вирішувач проблем. Тонко чарівний любитель бекону. Геймер. Завзятий алкогольний ботанік. Музичний трейлер”
