A tudósok megoldják a kontinens magasságának régóta fennálló rejtélyét

A tanulmány azt sugallja, hogy a kontinensek felszakadása mély talajhullámokat okoz, amelyek domborzati jellemzőket, például sziklákat és fennsíkokat eredményeznek.

A Southamptoni Egyetem vezette tudóscsoport megválaszolta a lemeztektonika egyik legrejtélyesebb kérdését: hogyan és miért emelkednek ki fokozatosan a kontinensek „stabil” részei a bolygó legnagyobb topográfiai jellemzői közé.

Nemrég megjelent tanulmányukban természetA kutatók azt vizsgálták, hogy a globális tektonikus erők milyen hatással vannak a tájak alakulására több száz millió éven keresztül. Azt találták, hogy amikor a tektonikus lemezek szétválnak, erős hullámok szabadulnak fel mélyen a Föld belsejében, amelyek a kontinentális felszínek több mint egy kilométeres emelkedését okozhatják.

Lejtők és fennsíkok rejtvénye

Ezek az eredmények segítenek megoldani egy régóta fennálló rejtvényt a dinamikus erőkről, amelyek alakítják és megkötik a Föld legdrámaibb felszínformáit – a „szikláknak” és „fennsíknak” nevezett hatalmas topográfiai jellemzőket, amelyek mélyen befolyásolják az éghajlatot és a környékeket.

„A tudósok régóta gyanítják, hogy a nagy szikláknak nevezett meredek, kilométer magas domborzati elemek – mint a Dél-Afrikát körülvevő klasszikus példa – akkor keletkeznek, amikor a kontinensek szakadnak és végül kettéválnak egyszerűen nem tudtuk, hogy ez a folyamat ezeknek a tornyosuló szikláknak a kialakulásához kapcsolódik” – mondta Tom Gernon, a vezető szerző, a Southamptoni Egyetem geotudományok professzora.

A kontinensek stabil részeinek, a kratonoknak nevezett függőleges mozgása továbbra is a lemeztektonika egyik legkevésbé értett aspektusa.

A Southamptoni Egyetem csapata, köztük Dr. Thea Hincks, Dr. Derek Kerr és Alice Cunningham, együttműködött a Helmholtz Center Potsdam munkatársaival – a GFZ német geotudományi és kutatóközpont… Birminghami Egyetem Ennek az alapkérdésnek a megválaszolásához.

Eredményeik segítenek megmagyarázni, hogy a kontinensek korábban „stabilnak” gondolt részei miért esnek át jelentős emelkedésen és erózión, és hogy ezek a folyamatok hogyan vándorolhatnak több száz vagy akár több ezer kilométerre a szárazföld belsejébe, és így hatalmas, magasan fekvő területeket alkotnak, amelyeket fennsíknak neveznek, például a központi fennsíkot. Dél-Afrikában.

A kontinentális emelkedés és erózió modellezése

A gyémántkitöréseket és a kontinens szétesését összekapcsoló tanulmányuk alapján Tavaly jelent meg ben természetA csapat fejlett számítógépes modellekkel és statisztikai módszerekkel vizsgálta, hogyan reagál a Föld felszíne a kontinentális lemezek idővel történő szétesésére.

Felfedezték, hogy amikor a kontinensek kettéválnak, a kontinentális kéreg tágulása kinematikus mozgásokat okoz a Föld köpenyében (a kéreg és a mag közötti masszív rétegben).

„Ez a folyamat egy olyan elsöprő mozgáshoz hasonlítható, amely a kontinensek felé halad, és megzavarja azok mély alapjait” – mondta Sascha Brun professzor, a GFZ Potsdam Geodinamikai Modellezés Tanszékének vezetője.

Brun professzor és Dr. Anne Glerum, akik szintén Potsdamban dolgoznak, szimulációt futtattak, hogy megvizsgálják, hogyan fejlődött ez a folyamat. A csapat egy érdekes mintát vett észre: a kontinensek alatt mozgó köpeny „hullámok” szimulációjukban közel megegyezik a dél-afrikai tájon az ősi Gondwana szuperkontinens felbomlása után végigsöprő jelentős eróziós események sebességével.

A tudósok bizonyítékokat gyűjtöttek arra vonatkozóan, hogy nagy sziklák keletkeztek az ősi szakadékvölgyek szélein, akárcsak a meredek falak, amelyeket ma a kelet-afrikai hasadékperemeken látunk. A szakadási esemény ugyanakkor egy „mélyköpeny-hullámot” is elindított, amely millió évenként 15-20 kilométeres sebességgel halad végig a kontinens bázisán.

Úgy vélik, hogy ez a hullám a konvekció miatt eltávolítja a kőzetrétegeket a kontinensek gyökereiből.

„Ahogyan a léggömbök súlya csökken, hogy magasabbra emelkedjen, a kontinentális anyag elvesztése a kontinensek emelkedését idézi elő – ezt a folyamatot izoelevációnak nevezik” – mondta Brun professzor.

Ez alapján a csapat modellezte, hogyan reagálna a táj erre a köpeny által kiváltott felemelkedésre. Azt találták, hogy a vándorköpeny instabilitása több tízmillió évig tartó felszíni eróziós hullámhoz vezet, amely hasonló sebességgel halad át a kontinensen. Ez az intenzív erózió hatalmas súlyt von le a sziklákról, aminek következtében a Föld felszíne tovább emelkedik, magas fennsíkokat hozva létre.

„Tájfejlődési modelljeink azt mutatják be, hogy a hasadással kapcsolatos események sorozata hogyan vezethet lejtőhöz, valamint stabil, lapos fennsíkhoz, bár Egy több ezer méteres kőzetréteg eróziójából.

A csapat tanulmánya új magyarázatot ad a kontinensek szélétől távol eső kontinensek rejtélyes függőleges mozgásaira, ahol a felemelkedés gyakoribb.

Dr. Steve Jones, a Birminghami Egyetem Földrendszerekkel foglalkozó docense hozzátette: „Itt van egy nyomós érvünk amellett, hogy a riftelés bizonyos körülmények között közvetlenül hosszú életű konvekciós sejteket generálhat a köpeny felső részében, és ezek a hasadás- Az indukált konvektív rendszerek „Mély hatást gyakorolnak a Föld felszíni domborzatára, eróziójára, ülepedésére és a természeti erőforrások eloszlására.”

Következtetés és jövőbeli irányok

A csapat arra a következtetésre jutott, hogy a köpenyzavarok ugyanazon kaszkádja, amely a gyémántok gyors előbukkanását idézi elő a Föld mélyéről, alapvetően formálja a kontinentális tájakat is, számos tényezőt befolyásolva a regionális éghajlattól és a biodiverzitástól az emberi települések mintázatáig.

Gernon professzor, aki a Greater Houston Community Foundation által kezelt WoodNext Alapítványtól kapott jelentős jótékonysági támogatást a globális lehűlés tanulmányozására, kifejtette, hogy a kontinensek szétválása nemcsak a Föld mélyrétegeit zavarja meg, hanem olyan hatásai is vannak, amelyek visszaverődnek az egész világon. a kontinensek felszíne, amiről korábban azt hitték, hogy ez nem így van.

„A kontinentális magok destabilizálása bizonyára hatással volt az ősi éghajlatra is” – összegezte Gernon professzor.

Hivatkozás: „A kontinensek peremeinek és belsejének együttes evolúciója a kontinensek szétválása során” Thomas M. Gernon és Tia K. Hincks, Sascha Bron, Jane Brown és Stephen M. Jones, Derek Kerr, Alice Cunningham és Annie Glerum, 2024. augusztus 7. természet.
doi: 10.1038/s41586-024-07717-1