宇宙射线的证据表明,阿尔卑斯山上升的速度超过了侵蚀速度

  • 一个由伯尔尼大学成员领导的国际研究小组首次证明瑞士阿尔卑斯山正在继续上升。
由伯尔尼大学的成员领导的一个国际地质学家小组首次发现,瑞士阿尔卑斯山的抬升速度比它们因侵蚀而降低的速度还要快,因此变得更高了。为了做到这一点,研究人员在欧洲阿尔卑斯山脉350多条河流的沙土中测量了同位素,从而量化了阿尔卑斯山的侵蚀情况。这些同位素是由宇宙射线形成的,承载着地球表面侵蚀的信息。
阿尔卑斯山的侵蚀速度有多快?侵蚀是否比地壳隆升快,侵蚀是否依赖于降水?由伯尔尼大学的成员领导的一个国际地质学家小组能够解决这些问题。研究人员能够说明,侵蚀比隆起发生得更缓慢,尤其是在瑞士阿尔卑斯山。他们还可以表明侵蚀主要取决于地形的起伏和坡度,而降水和径流没有明显的可识别的影响。这项研究发表在《地球科学评论》杂志上。

用宇宙射线测量阿尔卑斯山的表面侵蚀

当宇宙射线撞击地球表面时,构成石英矿物的氧原子会发生核反应。结果,形成了一种新的同位素,即铍-10 。因为铍-10只形成于地球的最上层表面,所以可以用这个同位素来确定地表年龄。如果石英颗粒中的铍-10浓度较高,则说明表面暴露在宇宙射线下的时间相对较长,因此相对较老。另一方面,如果石英中的铍-10浓度较低,则暴露时间较短,表面较年轻。
弗里茨教授解释说:“这个原理也可以用来量化阿尔卑斯山几千年的平均侵蚀率。”他和伯尔尼大学地质科学研究所的罗曼博士一起发起了这项研究。山涧和河流聚集了从地表移走的物质,并将其作为沙子和卵石输送到平原。由伯尔尼的研究人员领导的欧洲小组分析了来自阿尔卑斯地区350多条河流的石英颗粒中的铍-10浓度。“有了这个方法,我们可以第一次画出整个欧洲阿尔卑斯山的侵蚀图,并探索其驱动机制,”罗曼·德鲁内尔说。

阿尔卑斯山中部继续升高

侵蚀率在高山地区广泛分布,一千年的时间波动在400毫米左右。据测量,瓦莱地区的侵蚀速度最快,特别是在伊格拉本,那里的侵蚀约为每千年7500毫米。侵蚀最慢的地区也在瑞,:瑞士东部附近的地貌每千年仅被侵蚀14毫米。有趣的是,由地球内部力量造成的阿尔卑斯中部的平均隆起速度比侵蚀速度要快。弗里茨说:“这是一个很大的惊喜,因为直到现在我们都认为隆起和侵蚀处于平衡状态。”在阿尔卑斯山脉中部,隆起和侵蚀之间的差别在一千年之间高达800毫米。弗里茨指出:“这意味着阿尔卑斯山脉中部仍在以惊人的速度增长。”在阿尔卑斯山西部,侵蚀和隆起处于平衡状态;在阿尔卑斯山东部,侵蚀发生的速度甚至比隆起的速度还要快。

侵蚀取决于山脉的形状

由于他们的调查,该小组还能够表明,降水和水径流对侵蚀没有可测量的影响,而坡度和地形的起伏有。“然而,这并不适用于非常陡峭的地形,”罗曼·德鲁内尔说。在那里,花岗岩和石灰岩等基岩大面积暴露在地面上,侵蚀速度比预期的要慢。“这是另一个惊喜,因为我们认为非常陡峭的地形会很快被侵蚀。最后,研究表明,当前的侵蚀速度和机制可以追溯到冰期大冰块的影响,因为目前的地形形状形成于最后的主要冰期。对我们来说,认识到阿尔卑斯山的地貌形状主要可以用大冰川在大滑坡时的雕刻来解释,而阿尔卑斯山的不断碰撞,反过来又对现代侵蚀产生了重大影响。
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