Ученые выяснили, почему одни горы выше других

© РИА Новости / Соломонов А.Гималаи

© РИА Новости / Соломонов А.

Новое исследование немецких ученых показывает, что высота крупнейших горных хребтов, таких как Анды или Гималаи, определяется не соотношением скоростей подъема и эрозии, как считалось ранее, а тектоническими силами, удерживающими горы на определенном уровне. Результаты опубликованы в журнале Nature.

Самые высокие горные цепи на Земле возникают вдоль границ сходящихся литосферных плит. На таких границах одна из плит вдавливается под другую в мантию Земли. Этот процесс называется субдукцией. За миллионы лет взаимодействия в месте столкновения плит вырастают горы.

Ученые из Немецкого научно-исследовательского центра геофизики GFZ в Потсдаме и Мюнстерского университета проанализировали прочность различных литосферных плит и рассчитали силы, действующие вдоль границ их раздела. Эти данные были получены из измерений теплового потока на границах сходящихся плит, который, в свою очередь зависит от энергии трения между литосферными пластинами.

Модель учитывала силу сдвига вдоль активных субдукционных разломов и реологические свойства плит. Сдвиговые силы создают для гор боковую поддержку, которая препятствует их разрушению под собственным весом и уменьшает действие силы тяжести. Авторы не учитывали процессы локального масштаба, такие как рост отдельных вулканов из-за активности магмы.

Результаты моделирования показали, что высота гор зависит исключительно от баланса тектонических сил и изостатического равновесия земной коры и мантии, удерживающего горы на плаву над горячим и мягким материалом мантии, подобно айсбергу, плавающему в воде.

Ученые вычислили результирующие напряжения, которые, по их мнению, отвечают за подъем или опускание хребтов. Оказалось, что все изученные горные сооружения различной высоты — Анды, Гималаи, горы Японии и Суматры — находятся в силовом равновесии, хотя они расположены в разных климатических зонах с сильно различающимися скоростями эрозии.

Согласно новой модели, при быстрой эрозии для достижения равновесия скорость роста горных хребтов увеличивается, а высота их при этом остается неизменной. Это принципиально новое и важное открытие в области наук о Земле.

Для гор, расположенных вдоль континентальных окраин, над зонами субдукции, важнейшим фактором, как выяснили ученые, становится тектоническая сила сдвига в плоскости разлома. Именно сочетание горизонтальных и вертикальных напряжений в ней определяет высоту горных хребтов.

Авторы предполагают, что напряжение в коре непосредственно под горами находится в нейтральном состоянии — горизонтальное сжатие из-за тектонической силы пододвигающейся плиты и вертикальное сжатие из-за веса столба пород одинаковы.

Поскольку вес столба породы пропорционален его высоте, тектоническая сила, рассчитанная для каждой границы плиты, может, таким образом, использоваться для прогнозирования максимальной высоты гор.

Авторы отмечают, что выводы исследования относятся в первую очередь к горным хребтам, находящимся над зонами субдукции. Чтобы их распространить на все горы мира, нужны дополнительные наблюдения и теоретические построения.