Tyrimas rodo, kad žemynų skilimas sukelia gilias žemės bangas, dėl kurių atsiranda topografinių ypatybių, tokių kaip uolos ir plokščiakalniai.

Sautamptono universiteto vadovaujama mokslininkų komanda atsakė į vieną mįslingiausių plokščių tektonikos klausimų: kaip ir kodėl „stabilios“ žemynų dalys pamažu kyla ir sudaro didžiausius planetos topografinius bruožus.

Neseniai paskelbtame savo tyrime gamtaMokslininkai ištyrė pasaulinių tektoninių jėgų poveikį kraštovaizdžio evoliucijai šimtus milijonų metų. Jie nustatė, kad atsiskyrus tektoninėms plokštėms giliai Žemėje išleidžiamos galingos bangos, dėl kurių žemyniniai paviršiai gali pakilti daugiau nei kilometru.

Šlaitų ir plokščiakalnių dėlionė

Šie atradimai padeda išspręsti ilgalaikį galvosūkį apie dinamines jėgas, formuojančias ir surišančias kai kurias dramatiškiausias Žemės paviršiaus formas – didžiules topografines ypatybes, vadinamas „uolomis“ ir „plokštumais“, kurios daro didelę įtaką klimatui ir apylinkėms.

„Mokslininkai jau seniai įtarė, kad stačios, kilometrų aukščio topografinės ypatybės, vadinamos didžiosiomis uolomis, kaip ir klasikinis Pietų Afriką supantis pavyzdys, susidaro, kai žemynai plyšta ir galiausiai skyla šio proceso, susijusio su šių iškilusių uolų formavimu, mes tiesiog nežinojome“, – sakė pagrindinis autorius Tomas Gernonas, Sautamptono universiteto geomokslų profesorius.

Stabilių žemynų dalių, vadinamų kratonais, vertikalūs judėjimai išlieka vienu iš mažiausiai suprantamų plokščių tektonikos aspektų.

Sautamptono universiteto komanda, įskaitant dr. Thea Hincks, dr. Dereką Kerrą ir Alice Cunningham, bendradarbiavo su kolegomis iš Helmholtz centro Potsdamo – GFZ Vokietijos geomokslų ir… Birmingamo universitetas Norėdami išspręsti šį pagrindinį klausimą.

Jų išvados padeda paaiškinti, kodėl žemynų dalys, kurios anksčiau buvo laikomos „stabiliomis“, patiria didelį pakilimą ir eroziją ir kaip tokie procesai gali migruoti į šimtus ar net tūkstančius kilometrų į sausumą, sudarydami didžiules iškilusias sritis, žinomas kaip plokščiakalniai, pavyzdžiui, centrinė plynaukštė. pietų Afrikoje.

Žemyninio pakilimo ir erozijos modeliavimas

Remiantis jų tyrimu, siejančiu deimantų išsiveržimus su žemynų skilimu, Paskelbta pernai m gamtaKomanda naudojo pažangius kompiuterinius modelius ir statistinius metodus, kad ištirtų, kaip Žemės paviršius laikui bėgant reaguoja į žemyninių plokščių skilimą.

Jie atrado, kad kai žemynai skyla, žemyninės plutos išsiplėtimas sukelia kinematinį Žemės mantijos (masyvaus sluoksnio tarp plutos ir šerdies) judėjimą.

„Šį procesą galima palyginti su dideliu judesiu, kuris juda žemynų link ir pažeidžia gilius jų pagrindus“, – sakė GFZ Potsdamo geodinaminio modeliavimo katedrai vadovaujanti profesorė Sascha Brun.

Profesorius Brunas ir daktarė Anne Glerum, taip pat dirbantys Potsdame, atliko modeliavimą, kad ištirtų, kaip šis procesas vystėsi. Komanda pastebėjo įdomų modelį: mantijos „bangų“, judančių po žemynais, greitis jų modeliavimo metu labai panašus į didelių erozijos įvykių, nuvilnijusių Pietų Afrikos kraštovaizdį po senovės superkontinento Gondvanos subyrėjimo, greitį.

Mokslininkai surinko įrodymų, kad senovės plyšių slėnių pakraščiuose iškilo didžiulės uolos, kaip ir stačios sienos, kurias šiandien matome plyšių pakraščiuose Rytų Afrikoje. Tuo pačiu metu skilimo įvykis taip pat sukėlė „giliąją mantijos bangą“, kuri žemyno pagrindu sklinda 15–20 kilometrų per milijoną metų greičiu.

Jie mano, kad ši banga pašalina uolienų sluoksnius nuo žemynų šaknų dėl konvekcijos.

„Kaip oro balionai praranda svorį, kad pakiltų aukščiau, žemyninės medžiagos praradimas sukelia žemynus – tai procesas, vadinamas izoliacija“, – sakė profesorius Brunas.

Remdamasi tuo, komanda modeliavo, kaip kraštovaizdis reaguos į šį mantijos sukeltą pakilimą. Jie nustatė, kad migruojančios mantijos nestabilumas sukelia paviršiaus erozijos bangą, kuri trunka dešimtis milijonų metų ir panašiu greičiu juda žemynu. Ši intensyvi erozija pašalina didžiulį svorį nuo uolienų, todėl Žemės paviršius toliau kyla ir susidaro aukšti plokščiakalniai.

„Mūsų kraštovaizdžio evoliucijos modeliai rodo, kaip su plyšimu susijusių įvykių serija gali lemti šlaitą ir stabilų, plokščią plynaukštę, nors ir nuo kelių tūkstančių metrų uolienų sluoksnio erozijos.

Grupės tyrime pateikiamas naujas mįslingų vertikalių žemynų, esančių toli nuo žemyno pakraščių, judėjimo, kur pakilimas yra dažnesnis, paaiškinimas.

Dr Steve Jones, Birmingemo universiteto Žemės sistemų docentas, pridūrė: „Turime įtikinamą argumentą, kad plyšimas tam tikromis sąlygomis gali tiesiogiai generuoti ilgaamžes konvekcines ląsteles viršutinėje mantijos dalyje. indukuotos konvekcinės sistemos turi „didžiulį poveikį Žemės paviršiaus topografijai, erozijai, sedimentacijai ir gamtos išteklių pasiskirstymui“.

Išvada ir ateities kryptys

Grupė padarė išvadą, kad ta pati mantijos trikdžių kaskada, dėl kurios deimantai greitai iškyla iš gilios Žemės, taip pat iš esmės formuoja žemyno kraštovaizdį, įtakojantį įvairius veiksnius nuo regioninio klimato ir biologinės įvairovės iki žmonių gyvenviečių.

Profesorius Gernonas, gavęs didelę filantropinę stipendiją iš „WoodNext Foundation“, administruojamo Greater Hiuston Community Foundation, siekdamas ištirti pasaulinį vėsimą, paaiškino, kad žemynų skilimas ne tik trikdo giliuosius Žemės sluoksnius, bet ir turi poveikį, kuris nuskamba visame pasaulyje. žemynų paviršių, kurie anksčiau buvo manoma, kad taip nėra.

„Žemyninių branduolių destabilizacija turėjo turėti įtakos ir senovės klimatui“, – padarė išvadą profesorius Gernonas.

Nuoroda: „Žemynų pakraščių ir vidaus evoliucija žemynų atskyrimo metu“, Thomas M. Gernonas ir Tia K. Hincksas, Sascha Bron, Jane Brown ir Stephenas M. Jonesas, Derekas Kerras, Alice Cunningham ir Annie Glerum, 2024 m. rugpjūčio 7 d. gamta.
doi: 10.1038/s41586-024-07717-1