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研究顯示喜馬拉雅山谷的大小受構造驅動的巖石隆起控制

喜馬拉雅山


研究顯示喜馬拉雅山谷的大小受構造驅動的巖石隆起控制


泥沙輸移和河谷容量模型的兩個端元，強調它們對谷底寬度(Wv)的影響 。拍攝于恒河盆地上游的照片是這兩個州的例證 。鳴謝:Clubb等人2023 。
據美國物理學家組織網（漢娜·伯德）：海洋是陸地風化產物及其通過河流運輸的最終目的地，僅喜馬拉雅山脈的海洋每年就搬運10億噸沉積物 。為了了解山谷系統的蓄水動態，必須確定河流的空間分布、流量以及季節性和長期時間尺度上的壽命 。鑒于侵蝕過程使山谷變寬，從而擴大了沉積物流入海洋的空間分布，這一點尤其如此 。
發表在《自然地球科學》上的新研究旨在確定喜馬拉雅山脈山谷形狀變化的控制因素，以及這如何影響沉積物儲存 。來自英國杜倫大學的Fiona Clubb博士和他的同事使用自動化軟件對喜馬拉雅山的谷底進行了150萬次測量，以監測寬度變化 。
他們的結果表明，河道陡度是谷底寬度的主導因素，也是對巖石隆起的估計，隆起越大，就相當于谷底越窄 。然而，這種影響最大的時間尺度是由構造驅動的地質尺度，而不是河流的侵蝕作用 。因此 ， 通過沉積物沉積，而不是周圍基巖的側向侵蝕，山谷變寬在淺谷底最為顯著 。
通過數千次測量，Clubb博士和他的同事們的結果表明，最寬的山谷出現在海拔低于1000米的地方 ， 出現在靠近海洋的地區的南部 ， 而海拔超過4000米的地方，是過去冰川活動侵蝕山脈的結果 。
研究小組關于高和低輸沙能力的兩個端員狀態的模型在增加河道坡度的高巖石隆起率以及流經該區域的河水流速方面具有共性 。因此，更強大的水流的侵蝕作用會切割下面的基巖，從而使谷底變窄 。一個重要的警告是，高抬升率也可能導致局部不穩定，導致山體滑坡 ， 可能阻塞河道 ， 并導致沉積物沉積在山谷的上游，從而使山谷變寬 。
基巖成分也是研究的一個關鍵因素，特別是對于高運輸能力的情況，因此某些巖石巖性(如極端溫度和壓力下產生的巖漿衍生的花崗巖及其高級變質形式的片麻巖)可能更難被侵蝕，因此切割使谷底變窄，并影響滑坡的可能性 。

研究顯示喜馬拉雅山谷的大小受構造驅動的巖石隆起控制


a)定義了研究中使用的盆地輪廓的喜馬拉雅山脈地圖 。b)橫跨山脈的地形圖，深色表示山峰 。c)在10km網格單元中橫跨山脈的谷底寬度分布 。d)在10km網格單元中橫跨山脈的河道陡度分布 。鳴謝:Clubb等人2023 。
有重大斷層或容易發生地震活動的地區也可能容易受到更高的侵蝕率和山谷橫向加寬的影響 。然而 ， 在這個特定的數據集中，山谷寬度隨距離斷層的距離變化很小，這表明在喜馬拉雅山脈，斷層引起的侵蝕對加寬的山谷并不顯著 。
盡管根據之前的建模，隨著河流中水流速度的增加，河道切割預計會增加，但Clubb博士的團隊發現這種相關性在喜馬拉雅山脈很弱 。他們還發現了水流速度和河道陡度之間的負相關關系，無論基巖巖性是由什么組成的 ， 都是如此 。
此外，最低的巖石抬升速率(0.1-0.2毫米/年)對應最寬的山谷和最低的河道陡度，而超過2毫米/年的高剝露速率與具有陡峭河道的狹窄谷底相匹配，研究小組認為這在很大程度上受構造活動的控制 。
測試海拔、河道陡度、水流速度、基巖巖性和距喜馬拉雅山最近斷層的距離，確定河道陡度影響最大 ， 基巖巖性最不重要 。海拔、水流速度和斷層距離對谷底寬度的影響相似，海拔僅略高于其他兩個因素 。
因此，高巖石抬升率(由河道陡度反映)增加了河流的輸送能力，夾帶的沉積物在峰值水流期間侵蝕基巖，并切割以縮小谷底 。因此 ， 高抬升區域屬于模型的低運輸能力端成員，而較慢抬升區域是高運輸能力狀態 。對于喜馬拉雅山脈中最大的山谷 ， 建議山谷填充物在從系統中移除之前具有超過100，000年的停留時間 。
這項工作還考慮了人類對河谷系統的影響，如修建大壩，這可以增加上游河谷的寬度，以及山體滑坡 。然而，研究小組發現，構造活動對上游河谷加寬的影響仍然大于這些因素中的任何一個 。