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TUhjnbcbe - 2023/10/26 18:13:00
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如果我们将地球的时针快进,从历史到现在,我们可以很容易看到,地球的表面地形地貌会自然发生快速变化,海洋变陆地、陆地分离又相聚、山脉高度的增长与下降等等,就像地球的表面被某种力量控制一样,而时刻发生着“扭动”。特别是山脉,但它因不同板块相互碰撞而引发隆起时,另外也会受到因碰撞的压力激发地震或者火山的影响,同样也会发生周期性的下沉。山脉这种周期性的增长与下沉,就像一只巨大的“石兽”,胸膛因吸气和呼气呈现规律性的起伏一样。喜马拉雅山脉的“呼吸”地球上这种神似“巨兽呼吸”的现象,没有哪一个地方,比绵延长度达多公里的喜马拉雅山脉更为明显了。近日,美国加州理工学院的地球物理学家齐里奥在《自然评论》杂志上,发表了一篇文章,阐述了研究团队的一项发现。他们整合了以往对喜马拉雅山脉多项的研究成果,来试图揭示山脉地质“呼吸”作用背后的复杂机制,以及复杂机制背后存在的一些挑战。地球表面“漂浮”着诸多大陆和海洋板块,它们处在“柔软流动”的软流层之上,在地球自转的驱动下,这些板块不断在进行着运动。当板块之间相互碰撞和分离时,就会重新塑造地球表面的地形地貌。在万年前,印度大陆板块向北开始猛烈撞击欧亚大陆板块,由于两个陆地板块厚度都很大,而且都具有源自于软流层的强大“浮力”,所以在碰撞过程中,两个大陆板块都被压缩,强大的挤压力使得交界处的地壳变得更加褶皱,地层变得更厚,从而逐渐隆起了雄伟的山峰以及连绵的山脉。到现在为止,印度板块和欧亚板块仍然在持续发生着挤压和碰撞,印度大陆仍以每年将近5厘米左右的速度向北推进。但是,陆地在欧亚板块下面的移动并不平滑,当印度大陆向前推进时,欧亚板块出现更多的褶皱和凸起,这个过程使得喜马拉雅山脉持续着漫长的“吸气过程”,使得高度慢慢提升。然而,在此过程中,板块的挤压和碰撞,使得这里的地震发生频率极高,比较典型的是年发生的一次7.8级大地震,使得山脉的一个条带整整下降了0.6米之多,不同区域的连串山脉,在多发地震的诱导下,使得不断增高的山脉出现了“插曲”,产生不同类型和强度的“呼气”过程。“呼气”与地震的关联喜马拉雅山脉漫长连绵、广袤的地区,以及复杂的地质构造,使其成为一个非常难得且了不起的自然实验室,通过对“呼气”过程、规律以及机制的原因,对于掌握地球上许多山脉的形成过程、发展变化以及所带来的风险非常关键。要想从根本上弄清山脉“呼气”的复杂机制,科学家们必须把发生在长时间尺度上,所有发生的造山运动紧密联系起来,同时还要把板块构造的缓慢移动与瞬间发生的地震联系起来,难度非常大,要理解其中每一种所发生的现象,需要完全不同的测量方法和对应的专业人员。研究人员们想到了一个“捷径”,就是通过一定的模式,来弥补时间尺度上的差距,主要方法是深入观察和分析两个板块构造之间断裂的形态。其突破口是在多公里长的喜马拉雅山脉中,寻找几处地质弯曲,这些地质弯曲是远古时期地质运动发生和毁灭的遗迹,最初的作用使得山脉抬升,然后在历史长河中逐渐演变,最后影响到今天山脉区域地震的发生。在研究过程中,科学家们发现,在其中的一处地质弯曲中,包含了年发生大地震的断层部分,这在某种程度上说明,这种地质结构,对于断裂的覆盖范围以及地震的强度都施加了重要影响。为了更好地进行模拟,有关研究人员,正在努力绘制一份更加完整和详尽的断层分布、表层沉积物厚度地图,这两个方面对于将来潜在发生地震的位置和强度都具有较大影响。在具体实施上,有科学家提出,可以用类似声纳的方法,沿着喜马拉雅山脉中部的一处横断面,来逐一探测声波在地层结构中的传播速度和扩散程度,从而揭示底部不同类型的岩石,据此绘制断层结构图。这种研究思路需要借助更精确的测量方法、更健全的计算机模型,来收集更多、有更有效的科学数据,只有这样才能使研究成果,更加接近了解可以预测的地震种类以及将要造成的威胁和破坏。不过,这种方法也有它的受限因素,就是喜马拉雅山脉的很多地区,地形变化过于剧烈,对探测和收集信息工作造成了很大障碍。未来走向喜马拉雅山脉周期性的“吸气”和“呼气”过程,呈现大规模、较长周期性的特征,在此过程中,山脉整体系统也会发生着微妙变化,这样就会使系统的外在表现状态呈现更加复杂的状态。比如,每次“吸气”所积累的压力,会使岩石在高压之后永久变形,即使在下一次地质“呼气”结束之后,也不会复原,而且这种压力还依旧存在。这种山脉的“呼吸”,和“巨兽”生物的呼吸当然也有着本质的不同,因为生物体的呼吸,不但是时间上的周期性,而且身体状态和机能也会恢复如初。假如山脉的“呼吸”周期结束后,所有因素都能回复如初,那么所有的山脉的高度自然处于动态平衡,既不会持续增长,也不会沉降或者倒塌,事实上这种情况是不可能发生的。大印度板块持续向北推移的过程中,喜马拉雅山脉中的许多山体,都会随之移动,地形地貌也会发生变化,主要表现为活动断层位置的跳跃,寻找新的路径到达地球表面;此外,印度板块的持续北移,在未来某个期,尼泊尔所在区域,可能因不断的挤压而不复存在,在漫长的时间尺度上,没有什么是一成不变的。虽然该项研究具有很大的不确定性,但是研究过程中所搜集到的各种数据,以及与历史上的造山运动相联系,对于多种因素下对地表表态的重塑、地震频度和强度的预测、分析表面居住人类面临的风险,将具有重要的现实意义。
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