Bezprecedentná štúdia otriasa zaužívanými názormi na stavbu hôr

Nový výskum vedený Colorado State University môže poskytnúť odpovede na to, ako a prečo vznikajú hory, ktoré sú pochované oveľa hlbšie, ako sa doteraz predpokladalo.

„Budovanie hôr je základným procesom správania Zeme,“ povedal Sean Galen, hlavný autor a odborný asistent geológie CSU, „a táto štúdia ukazuje, že tomu možno nerozumieme tak dobre, ako sme si mysleli.“

Gallen a jeho tím navrhli nové súbory údajov a metodológie na použitie scenárov pri rekonštrukcii širšej histórie horských budov v južnom Taliansku. Jeho jedinečný prístup viedol k výsledkom, ktoré Galen opísal ako „mätúce“.

V subdukčných zónach, ako je Kalábria v južnom Taliansku, sa jedna tektonická platňa ponára pod druhú. Predpokladá sa, že hory na týchto miestach vznikli zmršťovaním a zhrubnutím zemskej kôry.

Tím skombinoval merania, ktoré zaznamenávajú geologicky krátke a dlhé časové škály, od tisícok rokov až po milióny rokov. Krajina ako „geologický magnetofón“ tektonickej histórie vypĺňala zvyšok.

Kalábrijská krajina s výhľadom na Tyrhénske more s morskou terasou v popredí (rovina). kredit: Sean Gallen

„V južnom Taliansku je krajina skutočne mostom medzi týmito rôznymi prístupmi, ktoré bežne používame,“ povedal Galen.

Ploché, vysokohorské časti krajiny pozdĺž „špičky“ Talianskeho polostrova predstavujú čas, keď bolo budovanie hôr pomalé a prudký prechod nadol symbolizuje rýchle zrýchlenie. Tieto stopy v krajine umožnili výskumníkom vytvoriť dlhodobý, nepretržitý záznam zdvihnutia hornín, najdlhší a najúplnejší svojho druhu.

„Očakávali by sme, že uvidíme koreláciu medzi rýchlosťou, ktorou sa doska ponorí pod inú platňu v priebehu času, a našou históriou zdvihnutia hornín, a to nevidíme,“ povedal Galen.

Zdá sa, že kontrakcia a zhrubnutie kôry boli sekundárne pri inom procese pri formovaní Kalábrijských hôr. Údaje poukazujú na subdukciu spodnej platne cez zemský plášť a jej zmenu v poli prúdenia plášťa ako primárneho faktora riadiaceho zdvíhanie hornín.

Postgraduálni študenti CSU odoberú vzorky podkladu na odber vzoriek pre termochronológiu v Kalábrii v Taliansku. Zľava Nikki Seymour, druhá autorka štúdie, Johanna Eidman a Eyal Marder. kredit: Sean Gallen

„Výsledky naznačujú, že budovanie hôr, ako ich vidíme, neplatí pre južné Taliansko,“ povedal Galen. „Zdá sa, že je ovládaná vecami, ktoré sú veľmi hlboko v systéme Zeme. Toto správanie bolo pozorované v modeloch, ale nikdy v prírode. Toto je prvýkrát, čo si myslíme, že sme to videli.“

Galen varoval, že na potvrdenie, či je jeho vysvetlenie správne, je potrebných viac údajov, ale podporujú ho existujúce numerické modely. Vedci už predtým spojili výšku hôr s interakciami tektonických platní v plasticky tečúcom plášti Zeme, ale tento výskum po prvýkrát naznačuje, že tento mechanizmus je dominantnou silou pri formovaní hôr v subdukčných zónach.

„Záznamy, ktoré sme urobili, ukazujú, že signály z hlbokej Zeme zrejme dominujú všetkému, čo sa deje na povrchu,“ povedal Galen. „Pracujem v Stredozemnom mori 15 rokov a tento výsledok hlboko zmenil spôsob, akým premýšľam o týchto subdukčných zónach.“

Kalábrijská krajina s výhľadom na Tyrhénske more s morskou terasou v popredí (rovina). kredit: Sean Gallen

Transformačný, transparentný výskum

Nové techniky vyvinuté pre túto štúdiu poskytujú prielom v konštrukcii dlhodobej histórie zdvíhania hornín.

Tím vytvoril jednotný rámec založený na súbore štandardných geomorfologických meraní – termochronológie, kozmogénnych nuklidov, riečnych profilov podložia a záznamov minulých hladín morí nájdených na oceánskych terasách. Nový prístup ide ďalej v čase ako iné metódy a používa rôzne súbory údajov na obmedzenie modelovania jedinečným spôsobom.

Táto metóda sa najlepšie aplikuje na aktívne systémy, kde moderná krajina poskytuje vodítka k jej histórii. Čím aktívnejší bol systém v geologickej dobe, tým ťažšie je s istotou rekonštruovať jeho históriu.

Softvér vyvinutý pre štúdiu, publikovaný v DOI: 10.1038/s41561-023-01185-4