Высота гор в зонах субдукции зависит от баланса сил

Германия

• Горы

Как известно из наблюдений, высочайшие горы планеты вздымаются на стыках литосферных плит. Там, где находится зона субдукции и одна плита, сминая все на своем пути, протискивается под другую, устремляясь в недра Земли. Исследователи из Немецкого научно-исследовательского центра геофизики GFZ в Потстдаме и Мюнхенского университета заинтересовались этим фактом и постарались разобраться, чем вызван этот факт. Они определили прочность литосферных плит и рассчитали силы вдоль линии их соприкосновения, а так же возникающую силу трения при заползании одной плиты под другую.

На основании этих данных была построена модель, принимающая во внимание силу сдвига, физические и геологические свойства плит. Особенность заключалась в том, что сила сдвига обеспечивает горам боковую подпору, которая не позволяет им рушиться под собственной тяжестью пород. При этом действие вулканических процессов не учитывалось. Моделирование показало, что высота горного хребта зависит только от соотношения тектонических сил и равновесного состояния земной коры и мантии, что позволяет горам возвышаться на мягком основании из вязкой мантии.

Специалисты рассчитали, при каком напряжении это равновесие нарушается и вызывает рост или проседание горного хребта. Оказалось, что полученные значения справедливы для любых горных цепей, находящихся над зоной субдукции, будь то горы Японии, Суматры или Гималаи, где разные климатические условия и скорость выветривания. Модель убедительно показывала, что в местах с более быстрой эрозией, скорость подъема гор увеличивается, поддерживая баланс сил неизменным.

Для горных хребтов, поднявшихся над зоной разлома, первостепенную роль играет сила сдвига, возникающая при образовании и развитии разлома. Здесь высоту горных цепей определяет соотношение вертикального и горизонтального напряжения. А напряжение под самой горой отсутствует, так как сила горизонтального сжатия движущейся плиты компенсируется вертикальной силой тяжести горных пород. Пока все сделанные расчеты относятся только к горам над зонами субдукции. Исследование опубликовано в издании Nature.

Вера Максимова, 14.06.2020 16:42