自然科普;山峰还能长多高?
来源:桔灯勘探
发布时间:2021-02-01
浏览次数:1970

珠穆朗玛峰作为喜马拉雅山脉的主峰,是世界上海拔最高的山峰。其最新高程为8848.86米。而据观察,这座山峰仍在以每年几毫米的速度持续增长。
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科学家们推测,如果珠穆朗玛峰继续以现在的速度增长,它的高度将在400万年后赶上火星上的奥林匹斯山(高于基准面21229m)。
奥林匹斯山—— from NASA
奥林帕斯山是火星上的盾状火山,亦为太阳系中已知最高的山。如果有一天珠穆朗玛峰打破了这个太阳系现存的海拔记录,届时,能够成功攀登珠穆朗玛峰的将不是几位精英登山者,而是几位宇航员。

然而,一座山峰是否能够生长如此长的时间?这种生长有极限吗?
我们先来了解下山峰的形成!

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尽管肉眼无法直接观察到,但我们星球的表面实际上是活动的。

由于岩石圈板块的运动,地壳被分成了一些大型板块,又可分成100多个较小的次级板块。而这种机制导致了山脉的形成。
岩石圈板块—— from USGS
当两个板块碰撞时,冲击力使接触点的岩石压缩变厚,向上移动,如同地毯被压在墙上一样。

板块交汇—— from Ridddle

例如亚洲的喜马拉雅山,它的十个山峰,包括珠穆朗玛峰在内,都是由于印度板块和欧亚板块的交汇而形成的。然而这一过程尚未结束,印度板块至今仍旧以每年约7厘米或2.8英寸的速度移动,因此喜马拉雅山也在不断地增长。

当然,构造板块的碰撞并不总是导致这些庞然大物的诞生。

例如,在澳大利亚形成的威奇普鲁夫山 (Mount Wycheproof ),海拔只有43米(141英尺),被称为地球上最小的山。
威奇普鲁夫山 (Mount Wycheproof )——from MapsofWorld
然而这些地貌并不仅仅是由构造力量造成的。还有一种地质现象导致了山脉的诞生——火山爆发。
by Morley Read
来自地球深处的热地幔流上升,穿过地壳并喷发到地表。每一次喷发都堆积了更多的熔岩灰和陆地岩石,这些火山灰和岩石堆积在一起,逐渐形成了山。

火山爆发—— from Ridddle

根据圣地亚哥州立大学的研究,最常见的例子是火山渣堆(又称碎屑锥)。它们有一个对称的圆锥形,这是我们通常认为的火山的形状。

正是这些小火山在几个月或几年的时间里生长最快。但它们的平均高度只有300英尺(91米),最高不超过1200英尺(366米)。

与快速增长的小火山不同,层状火山 (Stratovolcano)和盾状火山(Shield volcano)生长较慢。

最壮观的景象是层状火山(又称为成层火山、复式火山)。它们的平均高度为8000英尺(2.5公里),喷发时威力巨大——维苏威火山(Vesuvius)就是一个生动的例子。

一天之内,维苏威火山就将三座城市夷为平地,其中包括庞贝古城(Pompeii)和几个村庄。

巨大的盾状火山就不那么引人注目了。它们的喷发更像是沿着容器边缘流动的液体,并不如层状火山喷发时那样激烈。


盾状火山缓慢地流淌着熔岩,薄薄的一层一层叠在一起。它是有着宽阔顶面和缓坡度侧翼(盾状)的大型火山,表面坡度很少超过10º。
by Joe Carini
那么,山峰是否能长高到无穷大呢?

2

板块碰撞与火山爆发是地球上长期存在的现象。但即使如此,山脉仍然不能无限增长。

例如,乌拉尔山脉的年龄是喜马拉雅山的10倍以上,理论上应该比喜马拉雅山高得多,而不是比喜马拉雅山低4.5倍。

乌拉尔山脉——from DK findout
限制山脉增长的因素有很多,其中一个就是重力(gravity)。

当极高山脉的重量超过了推动它们向上生长的构造力量的承受能力时,庞大的山脉会使地壳弯曲并在其下方下降。

地壳变化—— from Ridddle
而岩石圈板块的碰撞仍在继续,这导致了低峰岩石的压缩和增厚,以及在最高处两侧斜坡的生长,从而形成了高原(plateau)。

也就是说,在达到一定的临界值之后,山脉继续生长,只是相对而言,不再增加高度而是宽度。而根据地质学家的说法,珠穆朗玛峰可能已经接近了这个界限,因为邻近地区的崛起已经开始。

然而,不仅重力阻止了山脉的生长,它们的高度也受到了冰的侵蚀。

根据研究人员的观察,一旦达到一定高度,山峰上就会出现冰川侵蚀山顶。科学家们指出,世界各地的山脉高出当地雪线不超过0.93英里(大约1.5公里)。因此根据这一理论,冰川侵蚀的速度要高于山脉的生长速度。
冰川—— from U.S. National Park Service
有些人提出,火山的生长速度可以超过冰川的侵蚀。然而它们的高度却会受到岩浆源流失的影响。

如果板块运动,岩浆的直接供应就会受到干扰,从而减少喷发的次数。但这样的问题不会出现在火星上,因为那里的地壳不会移动。

岩浆源—— from Ridddle
不仅如此,火山自身的喷发对其增长实际也存在阻止作用。比如1980年华盛顿州的圣海伦斯火山爆发后,风携带5.2亿吨火山灰向东穿越了美国,导致斯波坎市一片漆黑,而这座山自身的高度也下降了1312英尺(约400米)。

除去这些,河流也是影响山脉的重要因素。

首先,它们通过冲击山脉的边缘,侵蚀岩石,在底部形成深深的裂缝,增加了山脉的视觉高度。
by lemi
匹兹堡大学地质与环境科学系教授纳丁•麦夸里解释说:所有这些美丽而壮观的山峰,事实上都比青藏高原本身略低。

然而随着河流侵蚀岩石,山间河道可能会变得过于陡峭。从而引发了山体滑坡,山体滑坡带走了构成山体的物质,从而限制了山体的生长。
山体滑坡——from GOOGLE EARTH/JOHN MADONNA
与陆地上的山脉不同,水下山脉虽然也受到重力和山体滑坡的影响,但由于水支撑着它们的侧面,它们可以变得比陆地山脉更高。

因此,当珠穆朗玛峰还在试图突破重力和冰层厚度的阻碍时,地球上已经出现了新的冠军,在高度上超越了它,当然——是相对高度。
莫纳克亚山——by Nula666
位于夏威夷的火山:莫纳克亚山(Mauna Kea)从底部到顶部的高度为10210 m;莫纳罗亚山(Mauna Loa)从底部到顶部的高度为10168 m。
莫纳罗亚山——by Kaleodu
它们无疑是地球上最宏伟的山脉。但由于一座山的绝对高度是用海平面来测量的,而它们的海拔高度仅仅刚超过4000米,因此它们并没有在世界高峰榜上留下姓名。

我们可以说,地球自然定律严格限制了山脉的生长,而珠穆朗玛峰似乎已经达到了它的极限。因此形成一个新的奥林匹斯山,大概只能是梦想了!

参考资料:

[1] Gerrard, A.J. (1990). Mountain Environments: An Examination of the Physical Geography of Mountains. Cambridge, Massachusetts: MIT Press. ISBN978-0-262-07128-4.

[2] Mount Everest (1:50,000 scale map), prepared under the direction of Bradford Washburn for the Boston Museum of Science, the Swiss Foundation for Alpine Research, and the National Geographic Society, 1991, ISBN 3-85515-105-9

[3] "Geology of Mount Everest". everest1953.co.uk. Archived from the original on 24 June 2016. Retrieved 13 November 2018.

[4] Gansser, A. 1964. Geology of the Himalayas, John Wiley Interscience, London, 1964 289 pp.

San Diego State University;NASA;Google Earth;USGS;MapsofWorld;维基百科;YouTube;Unslpash;CNN;百度百科等

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来源:桔灯勘探


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