气候变化可以摧毁山脉

阿拉斯加的圣伊莱亚斯山脉高度超过5000米,证明了一块楔入该区域下方的构造板块,正如扫雪机一样将它们驱赶起来。 但圣埃利亚斯山脉也包含了一些世界上最大的冰川,这些冰川无穷无尽地冲刷着山脉并将沉积物倾倒在海中。 现在,一项新的研究发现,冰川正在赢得比山脉更快地侵蚀山脉。 此外,大约一百万年前该地区的侵蚀速度的增加恰逢向更强大的冰河时代的过渡 - 这表明气候变化对于摧毁山脉的影响可能大于预期。

多年来,地球科学家将雨冰的侵蚀力作为地球山地建设力量或构造的补充。 新的研究表明,在特殊的地方,他们可以占主导地位。 “由于气候的这种变化,我们有更多的材料离开而不是进入,”德克萨斯大学(UT)奥斯汀分校海洋地球物理学家Sean Gulick说。 “这是我们第一次能够证明这种情况可以发生在整个山脉范围内。”

这项工作还有助于确认一个已被假设30年的想法,但从未在该领域做过最终记录:不仅山地建设会影响气候(例如通过改变天气模式),但令人惊讶的是,气候也会影响山区 - 建造。 山坡寻求一个关键的静止角度,它是驱动它们的碰撞力和岩石的物质特性的函数 - 与在扫雪机前以一定角度聚集的雪堆不同。 然而,如果侵蚀从顶部承受太多的重量,山将试图通过内部变形重建并返回到该临界角,并改变山内的断层。 对圣伊莱亚斯山脉的新研究表明,侵蚀确实破坏了平衡,其他研究表明,建造山脉所涉及的断层正在重新适应新政权。

“整个系统都没有出现问题,”古利克说。 他说,山区建筑“已经开始试图赶上”侵蚀。

侵蚀是一个众所周知的难以研究的过程,在圣伊莱亚斯范围内是极端的。 由于该地区处于高纬度地区,附近太平洋的水分可以积聚到世界上一些最强大的冰川中。 这就是Gulick和他的团队决定研究它的原因之一。 另一个原因:该地区相对较小,并且有限。 材料进入山区有一种方式,一种方式可以让它离开。 利用关于构造板块几何形状的知识,研究人员估计,在过去的600万年中,建造山脉的材料的速度是相当稳定的。

一个更大的挑战是计算所有被山体侵蚀并被冰川倾倒在海洋中的沉积物。 2013年为期2个月,国际海洋探索计划的船舶JOIDES Resolution钻入海底沉积物,检索泥浆和岩石的岩心。 这使科学家们了解沉积速率如何随时间变化。 在280万年到120万年前,进入山区的物质的速度超过了沉积速率。 大约120万年前,沉积速率加快了 - 同时地球的冰河时期开始以10万年的间隔而不是4万年的周期更强烈地发生。 该团队今天在“ 美国国家科学院院刊”网络版上报告说,自7亿年前以来 。

古利克说,沉积率高得惊人,高达每1000年80厘米。 他说,这大约是目前从喜马拉雅山流出的材料的四倍。

弗吉尼亚理工学院和布莱克斯堡州立大学的地质学家James Spotila表示,研究小组需要注意不要过分夸大其结果的精确度。 在早期的陆上实验中,Spotila试图估算进出圣伊莱亚斯山脉的物质,并发现很难精确地限制该地区。 他说,河流和冰川也可以沉积从山脉外侵蚀的物质,并且很难确切地说出构造板带来了多少物质。

“你真的了解这两个数字的程度如何?”他问道。 “我不确定我是否相信体积比较确实能够捕捉到所有这些复杂性。”Spotila说,真正的新闻是海上沉积速率的精确度。 “他们在这里钉得很好,”他说。 “它正在增加,而且这些加速的时间与气候变化相匹配。”

这项新研究还将有助于确认山脉本身可以适应侵蚀的极端变化。 已经有证据表明,圣伊莱亚斯山脉正在对异常高的侵蚀率作出反应,UT El Paso的结构地质学家Terry Pavlis说道,他是早期陆上研究的领导者。 他在浅角度发现了许多地质上最近的断层 - 这些断层都指向了过去一百万年来山峰在岩石堆积方式上的调整。 帕夫利斯说:“它将试图调整和产生隆起,在侵蚀已经剥离出一个洞。” 但他说,这可能是一个失败的原因。 “基本上侵蚀赢得了战斗,”他说。 “山区正在努力重建,但他们无法跟上。”