Як ростуть гори?
Майже всі найбільші гірські системи планети продовжують рости і сьогодні. Деякі додають по сантиметру в рік, інші трохи менше. Довгий час вчені губилися в здогадах, намагаючись зрозуміти, що за сила спонукає кам’яні вершини прагнути вгору.
В останні півстоліття, з тих пір як в науці утвердилася теорія глобальної тектоніки плит, багато в цьому феномені стало ясно. Саме зіткнення літосферних плит породжують потужні гірські хребти. Так, океанічна плита Наска, стикаючись з Південно-Американської плитою, занурюється під неї зі швидкістю до десятка сантиметрів на рік і потроху піднімає ближню до себе частину континенту. Там ростуть Анди.
Супутникові спостереження свідчать, що приблизно п’ята частина всієї поверхні планети деформована в результаті зіткнень літосферних плит. Однак деталі цих подій, особливості хімічних і фізичних процесів, що протікають при субдукції, а значить, і гороутворенні, ще належить з’ясувати. Чимало загадок, пов’язаних з горами, їх “становленням і дорослішанням”, все ще чекають своєї відповіді.
Наприклад, вчені давно сперечаються про те, коли на планеті з’явилися перші гори. За нашими нинішніми уявленнями, народження гір нерозривно пов’язано з процесами тектоніки плит. Очевидно, перші гори стали формуватися, коли почався рух літосферних плит. А коли це сталося? Наскільки залежить швидкість, з якою зростають гори, від швидкості руху відповідних літосферних плит? І чи довго ще рости, наприклад, Гімалаях? Якої висоти можуть досягти найбільші гори нашої планети? Яка доля, взагалі, чекає сучасні гори?
Якби гори могли говорити, їм напевно б знайшлося багато чого розповісти. Про те, як протягом мільйонів років вони росли, здиблені процесами складчастості. Про те, як вітер і вода – дві стихії природи, наділені убивчою силою, – сточували їх кам’яний остов. Про те, як у їх підніжжя накопичувалися потужні шари осадових відкладень. Нарешті, деякі гори могли б розповісти і про те, що все в цьому житті коли-небудь відродиться. Адже так було і з ними. Зруйновані ерозійними процесами майже дощенту, вони “спочивали у поросі” всього лише кілька мільйонів років, але потім та ж сила, що одного разу викликала їх з небуття, знову повернула їх до життя, змусивши, як і раніше, прагнути вгору.
Вчені ж продовжують сперечатися про ці питання. Ось лише один приклад, який показує, наскільки складні такі суперечки. У доповіді, зробленій кілька років тому на засіданні Німецького геофізичного товариства, говорилося, що кращі роки Гімалаїв, найбільшої гірської системи світу, вже в минулому. Повільно, але вірно ці гори знову будуть занурюватися в глиб Землі. Вчені з університету Арізони, навпаки, вважають, що центральна частина Гімалаїв, Тибетське нагір’я, продовжує зростати. Дослідження, проведене ними, показує, що Тибет, стиснутий з двох сторін Індією і Північним Китаєм, потроху “видавлюється” вгору. До цього вважалося, що Тибет насувається на північний край Індо-Австралійської плити.
Нарешті, в 2011 році між Євразійської і Індо-Австралійської плитами була виявлена невелика плита літосфери, яка отримала назву Тибету (протяжність її північного кордону становить трохи більше 500 кілометрів). Зі швидкістю 5 сантиметрів на рік вона переміщається в північно-східному напрямку. При зіткненні з Євразійською плитою вона, за словами одного з геологів, “немов бульдозер підсувається під Гімалаї”. Це знову ж таки змушує переосмислити картину зіткнення Індії та Євразії.
Ось інша гірська країна, давно привертає дослідників, але не поспішала відкрити їм свої таємниці: Альпи. Вони почали формуватися від 30 до 50 мільйонів років тому при зіткненні Африканської та Євразійської плит (приблизно тоді ж виникли і Гімалаї). Весь цей час, за оцінками вчених, Альпи росли зі швидкістю до 2 міліметрів на рік. За минулі мільйони років вони злетіли б вгору на 30 кілометрів, якби не процеси ерозії, що заважають їх зростанню.
Майбутнє Альп не так ясно, як можна було б очікувати. За прогнозом деяких геологів, Альпи будуть рости протягом найближчих 20-50 мільйонів років. Вони, без сумніву, витягнуться ще, якщо ерозія НЕ випередить тектонічні сили й не залагодить вершини гір. Втім, може статися і так, що Африканська плита знову розгорнеться, як було 90 мільйонів років тому, і почне віддалятися від Європи. В такому випадку дні Альп полічені. Вони перестануть рости і поступово зруйнуються.
Вчені можуть поки говорити про три великих періодах горотворення в історії нашої планети: про каледонской, герцинской і альпійської складчастості.
У період складчастості Каледонії, яка прийшлася на епоху раннього палеозою, 500-400 мільйонів років тому, утворилися найдавніші відомі нам гори. Сьогодні – в результаті руху континентів – залишки цих гірських систем розкидані по всій планеті. Йдеться про горах Шотландії та Ірландії, про Північних Аппалачах, про горах на південному сході Австралії, на Ньюфаундленді, в Східній Гренландії і Скандинавії.
Період герцинського складчастості припадає на середній палеозой, 400-280 мільйонів років тому. Тоді утворилися Уральські гори, Алтай, Південні Аппалачі і Тянь-Шань.
Альпи дали назву останньому великому періоду горотворення, яке розпочалося близько 100 мільйонів років тому. У цей період утворилися Альпи, Піренеї, Карпати, Атлас, Кавказ, Гімалаї, Скелясті гори, Новозеландські Альпи і Анди.
Прийнято вважати, що Анди – не тільки одна з найвищих, але ще і одна з найбільш швидко зростаючих гірських систем нашої планети. Але чи так це?
Вік гір допомагають визначити геохімічні чинники, наприклад концентрація ізотопів кисню. Дощові краплі, що містять важкий ізотоп кисню, важать більше звичайних дощових крапель. Тому вони швидше проливаються на землю дощем. Коли хмари наближаються до гір, ці важкі краплі падають ще біля підніжжя гір або на їх пологих схилах, а от ближче до вершин їх майже не залишається. Вивчаючи хімічний склад мінералів, що лежать на дні гірських озер, вчені можуть визначити концентрацію в них ізотопів важкого кисню. Якщо вона велика, то це озеро утворилося ще в ті часи, коли гори були низькими. Якщо ж дуже мала, то озеро виникло, коли гори вже виросли.
Кілька років тому, досліджуючи озера в Андах, геологи виявили, що в тутешніх мінералах вкрай низька концентрація ізотопів важкого кисню віком менше 10 мільйонів років. Можна припустити, що тоді висота Анд не перевищувала 2-3 кілометрів і лише за останні 10 мільйонів років вони стрімко витягнулися вгору. Невже гори можуть рости так швидко? Багато вчених відмовляються вірити в отримані результати або ж їх пояснення.
Наприклад, геолог з університету Мічігану Крістофер Поульсен припустив, що вміст важких ізотопів кисню в гірських мінералах залежить не тільки від висоти, на якій вони утворилися, але ще й тому, наскільки сильними були тоді дощі. За його розрахунками, коли Анди досягли висоти, що становить приблизно 70% від нинішньої, клімат в горах різко змінився. Тоді на Анди стали критикувати воістину тропічні зливи. Їх приносили хмари, які формувалися в басейні Амазонки.
Суперечки про те, як утворилися Анди, тривають. Суперечки про те, як народилися і росли інші гірські системи нашої планети, – теж.
(1 votes, average: 5.00 out of 5)