Головна » 2010 » Сентябрь » 26 » У теплому кліматі льодовики руйнують гори, а в холодному - зберігають
21:04
У теплому кліматі льодовики руйнують гори, а в холодному - зберігають
     Високогір'я Анд - велична і вкрай корисна модель для геологів, які вивчають морфологію гірських масивів. Анди піднялися 14-17 млн років тому, потім їх хребти та перевали видозмінювалися під дією льодовиків та інших горообразующіх факторів.

Міжнародна група геологів вивчила особливості руйнування гір у холодному кліматі. Їм вдалося показати, що дія високогірних льодовиків на висоту і ширину гір у холодному і в теплому кліматі прямо протилежне. Якщо в більш теплому кліматі льодовики швидко зменшують висоту гір, прискорюючи їх ерозію, то в холодному, навпаки, сприяють їх збільшення і розширення, зменшуючи ерозію гірських порід. Геологи отримали більш точну модель для інтерпретації гірських ландшафтів, а палеокліматологія - можливість уточнити межі великомасштабних зледенінь.

Чому гори високі? Над цим дитячим питанням розмірковували й розмірковують сотні геологів по всьому світу. Бо насправді питання зовсім не простий. Гори піднімаються за рахунок рухів і деформацій земної кори, потім руйнуються в процесі ерозії. У залежності від того, який процес йде швидше - накопичення або руйнування, гори або зростають або руйнуються і згладжуються. Зростання гір забезпечується процесами руху тектонічних плит, зокрема субдукцією тектонічних плит (див. також Subduction). У результаті субдукції одна плита підсувається під іншу, і на місці контакту двох плит йде накопичення і накладення земної кори, утворюються складки і великі гірські масиви. Один із прикладів гірських систем, сформованих у ході субдукції, - Анди. Південно-Американська плита насунулася на плиту Наска і підім'яла її під себе, на місці зустрічі двох плит утворилися Анди.


Основні тектонічні плити, що оточують Південну Америку. Затінений прямокутник і стрілочка виділяють район досліджень - Південні Анди. Карта з енциклопедії Дж. Трефи «Природа науки» (стаття Тектоніка плит)

Льодовики - потужний формотворний і руйнуючий фактор складчастих гірських областей. Так, на прикладі Анд показано, що льодовики різко збільшують ерозію і таким чином сприяють зменшенню і згладжувати гірських вершин. Чим більше ерозія, тим нижче гори. Максимальної ефективності ерозія досягає на кордоні харчування льодовика (equilibrium line altitude) - тобто на висоті, на якій швидкість накопичення снігу і льоду приблизно врівноважується швидкістю виносу льоду (це сумарний результат танення, випаровування, відривання льоду, сходу лавини і т. д.) ; див. розділ Анатомія льодовика. Геологи дотримуються гіпотези, що підтверджена і емпіричними даними, що чим нижче була лінія живлення палеоледніка (і, отже, вище ефективність ерозії), тим нижче повинні бути сучасні гори. Глобальне похолодання клімату і обледеніння повинні призводити до прискорення руйнування гір, їх висота повинна знижуватися, підстава гірського масиву стати більш вузьким, а схили гір більш порізаними. Деякі дані по позднекайнозойскіх заледенінню (5-7 млн років тому) підтверджують ці теоретичні викладки.

Але геологи з Чилійського університету в Сантьяго, а також Арізони (Тусон), Єльського (Нью-Хейвен) і Іллінойсського (Урбана) університетів США звернули увагу на специфічні риси гір в Патагонських Андах, розташованих на південь від 45 ° пд.ш. Вони показали, що висота кордону харчування льодовиків під час плейстоценового максимуму заледеніння (коли формувалися гірські вершини) знижується в південному напрямку. Це має означати, що в плейстоцені в цьому районі льодовики були міцніші. Значить, у відповідності з теорією, сильна ерозія повинна була б швидко згладити гори, і висота сучасних гір, як і стародавня висота кордону харчування льодовиків, повинна зменшуватися в напрямку на південь. Але насправді в цьому районі і висота, і ширина гір на південь збільшуються. Тобто для даного району класична схема впливу льодовикової ерозії на висоту і ширину гір не працює. Вчені запропонували ввести в модель додаткову умову - кліматичні умови, в яких формувався льодовик. Ця умова дозволяє пояснити розбіжність між двома основними показниками, якими користуються гляціологи, - висотою гір і висотою кордону харчування льодовика.

На додаток до наявних 140 зразків (про них були публікації в минулі роки) вчені зібрали ще 150 зразків порід, які несли сліди ерозії. Додаткові збори, очевидно, знадобилися фахівцям, не до кінця повірили в суперечливі результати попередніх вимірювань. Потім двома різними методами низькотемпературної термохронологіі - трекових методом за апатити (apatite fission-track, AFT) і уран-торієвим методом (U-Th) / He по апатити - вони визначили вік зразків і оцінили швидкість їх руху до поверхні. Вік зразків непрямим чином відображає швидкість ерозії: чим вище ефективність ерозії, тим вище швидкість наближення до поверхні знаходиться на глибині зразка і тим менше його вік. Уявімо, що ерозія шар за шаром, міліметр за міліметром зніме шари гірських порід, підбираючись поступово до все більш глибоким. Якщо швидкість ерозії висока, то глибокі шари опиняться на поверхні швидше і вік їх буде менше, а якщо швидкість ерозії мала, то до глибоких шарів поверхневий холод дістанеться істотно пізніше. Конкретні вимірювання швидкості ерозії в Андах дають результат 0,6-0,8 мм породи на рік.

Виявилося, що в північній частині Анд зразки порівняно молодше (вік зразків 5 млн років), потім, при просуванні на південь, вони поступово старіють. На широті 45-46 ° пд.ш. зразки починають старіти все швидше, досягаючи віку в 7 млн років і більше. З цього можна зробити висновок, що південні зразки відчували істотно меншу ерозію, ніж північні, особливо на цій дивовижній кордоні 46 ° пд.ш. Саме на цій широті Анди починають підніматися, а нещаслива лінія живлення палеоледніков опускатися. Отже, у південній частині Анд під час плейстоценового заледеніння льодовики були найпотужніші, а швидкість ерозії при цьому різко знизилася. У результаті гори виросли за рахунок тривала з постійною швидкістю субдукції тектонічних плит під Южно-Американську плиту (швидкість підняття західного краю південно-американської плити 0,07-0,22 мм / рік). А в більш північних частинах, де льодовикова ерозія була ефективною, підйом гір врівноважувався ерозією або був менший за неї, так що висота гір знизилася.

Залишилося відповісти на ключове питання: чому, незважаючи на потужні льодовики, швидкість ерозії все ж таки знизилася? Відповідь виявилася простий (допомогла палеогеографія позднеміоценового часу). У цей час південна частина Анд розташовувалася в полярних широтах. Льодовики змерзаються з материнськими породами, швидкість руху льодовиків ставала вкрай низькою. Тому й ерозії майже не було. Таким чином, коли в більш теплих сусідніх районах крижані шапки посилено руйнують гори, на північ вони, навпаки, захищають гори від руйнування, дозволяючи вершин рости вгору і вшир за рахунок активних тектонічних процесів.

Вперше показано, що льодовик може захищати активно ростуть гори, а не тектонічно пасивні континентальні ландшафти (як, наприклад, в Антарктиді). Цей приклад буде обов'язково використаний геологами для переосмислення історії формування сучасних гірських масивів. Можлива і зворотна задача: за співвідношенням висоти гірських масивів і положенню лінії живлення льодовиків визначити кліматичні умови, що панували на території формування льодовика і гірських масивів.

Джерело: Stuart N. Thomson, Mark T. Brandon, Jonathan H. Tomkin, Peter W. Reiners, Cristián Vásquez, Nathaniel J. Wilson. Glaciation as a destructive and constructive control on mountain building / / Nature. 2010. V. 467. P. 313-317.

Автор: Олена Наймарк
Використано матеріали: http://elementy.ru
Фото:
Джерело:
Категорія: Інші новини | Переглядів: 2455 | Додав: wiktor | Рейтинг: 5.0/1
Матеріали по темі:


Всього коментарів: 0
avatar