Поразительная северная стена Бернских Альп является результатом крутого подъема горных пород из глубины после столкновения двух тектонических плит. Этот крутой подъем дает новое представление о заключительном этапе горообразования и дает важные знания об активных стихийных бедствиях и геотермальной энергии. Результаты исследований Бернского университета и ETH Zürich публикуются в специализированном журнале Scientific Reports.
Горы часто возникают, когда две тектонические плиты сходятся, когда более плотная океаническая плита погружается под более легкую континентальную плиту в мантию Земли в соответствии со стандартными моделями. Но что произойдет, если столкнутся две континентальные плиты одинаковой плотности, как это было в районе Центральных Альп во время столкновения Африки и Европы?
Геологи и геофизики из Бернского университета и ETH Zürich исследовали этот вопрос. Они построили трехмерную геометрию деформируемых структур в течение нескольких лет анализа поверхности в Бернских Альпах. С помощью сейсмической томографии, аналогичной ультразвуковым исследованиям людей, они также получили дополнительное представление о глубинной структуре земной коры и за ее пределами до глубины 400 км в мантии Земли..
Вязкие породы из глубин
Реконструкция, основанная на этих данных, показала, что легкие кристаллические породы европейской коры не могут погружаться на очень большие глубины, но отделяются от мантии Земли в нижних слоях земной коры и, следовательно, выталкиваются обратно на поверхность Земли силами плавучести.. Здесь образуются зоны крутых разломов, которые продавливают земную кору и способствуют крутому подъему горных пород из недр. Есть хрестоматийные примеры таких зон разломов в долине Хасли, где они выглядят как шрамы в виде морфологических разрезов, впечатляюще прорезающих отполированный ледником гранитный ландшафт.
Отслоение земной коры и мантии происходит на глубине 25-30 километров. Этот процесс вызван медленным погружением и удалением Европейской плиты в верхней части земной мантии к северу. В специальной терминологии этот процесс называется откатом плиты. Высокие температуры на этих глубинах делают породы нижней коры вязкими, где они впоследствии могут подниматься вверх под действием выталкивающих сил.
Вместе с поверхностной эрозией именно этот крутой подъем горных пород от нижних до средних уровней земной коры отвечает за крутой северный фронт Бернских Альп сегодня (Титлис - регион Юнгфрау - хребет Блюэмлисальп). Данные о поднятии в пределах одного миллиметра в год и сегодняшняя сейсмическая активность свидетельствуют о том, что процесс подъема из недр еще продолжается. Однако эрозия на поверхности Земли вызывает непрерывную абляцию, поэтому Альпы не растут бесконечно вверх.
Важно для природных опасностей и геотермальной энергии
Анализ зон крутых разломов представляет не только научный интерес. Сейсмические частично все еще активные разломы ответственны за более интенсивное выветривание горных пород на поверхности и, следовательно, возникновение оползней и селевых потоков, например, в долине Хальси на чрезвычайно крутых участках Шпрейтлауи или Ротлауи. Серьезные селевые потоки в районе Гуттаннена основаны, среди прочего, на этой структурной предобусловленности вмещающих пород. Утечка теплых гидротермальных вод, которую важно исследовать для геотермальной энергетики и энергетической политики до 2050 года, можно проследить непосредственно до хрупкого разрушения верхней земной коры и просачивания холодных поверхностных вод. Вода нагревается в недрах и снова выходит на поверхность через зоны крутых разломов - например, в районе Гримзеля. В этом смысле новые открытия ведут к более глубокому пониманию поверхностных процессов, влияющих на нашу инфраструктуру, например транзитные оси (железные дороги, дороги) через Альпы.