科学家通过同位素铍10发现阿尔卑斯山还在不断的长高中

科学家通过同位素铍10发现阿尔卑斯山还在不断的长高中

一项新的研究表明,瑞士的阿尔卑斯山的高度目前正处于快速增长阶段,虽然阿尔卑斯山某些部分因为侵蚀的作用而正在变矮,但是更多的山体上升的速度要快于侵蚀的速度。

科学家是通过研究阿尔卑斯山间的数百条河流沙子中的不同同位素来得出这个结论的,其中一个特殊的同位素铍10(10Be)揭示了有关阿尔卑斯山不同地区侵蚀速率的信息。

同位素铍10的形成主要来源于宇宙射线,诸如质子、电子或其它的一些带电原子核,通过地球的大气层并顺利到达地球表面,当这些宇宙射线撞击地面时,例如在多岩石的阿尔卑斯山中,它们可以和石英中的氧原子中引发核反应,形成铍10。

正是因为这种特性,所以同位素铍10仅存在于地球表面,这也就意味着科学家可以通过测量几千年以来阿尔卑斯山沉积物中的铍10含量来确定表面的年龄。高浓度铍10的石英晶粒很可能长时间暴露在宇宙射线中。相反,低浓度铍10的样品要年轻得多。

阿尔卑斯山每1000年的侵蚀率(科学上称为剥蚀率)。圆圈显示了研究沉积物的河流集水区。(图片来源:Delunel,R.,Schlunegger,F.,Valla,PG等2020; CC BY 4.0)
阿尔卑斯山每1000年的侵蚀率(科学上称为剥蚀率)。圆圈显示了研究沉积物的河流集水区。(图片来源:Delunel,R.,Schlunegger,F.,Valla,PG等2020; CC BY 4.0)

“这个原则也可以用于量化在阿尔卑斯山侵蚀率,平均超过了几千年,”研究的共同作者弗里茨Schlunegger(瑞士大学研究所的地质学家)表示。在阿尔卑斯山,含有铍10的岩石颗粒被冲入山间溪流和河流,将其带到平原。因此,如果在河床中发现许多浓度很低的10Be,则表明沉积物较新,而山脉正在以相当快的速度侵蚀。

在这项研究中,研究人员对穿越阿尔卑斯山的350多条河流进行了大规模的石英晶粒扫描。瑞士伯尔尼大学地质科学研究所的地质学家罗曼·德卢内尔(Romain Delunel)是第一位研究者,他说:“采用这种策略,我们可以首次绘制出整个欧洲阿尔卑斯山的侵蚀图景,并探索其驱动机制。” 。

阿尔卑斯山的上升速度

但是,阿尔卑斯山并不是只有一个山峰,实际上它的是一座山脉,拥有很多高度不一的高峰,在某些地区,其高度正在被削弱,比如在瑞士南部一个州瓦莱州,阿尔卑斯山正在萎缩,每千年的侵蚀速率接近25英尺(7.5米)。瑞士东部的图尔河沿岸侵蚀速度最慢的山区每1000年仅侵蚀0.5英寸(1.4厘米)。

但是,中部阿尔卑斯山脉的高度还在不断增长,大约每1000年会增高31英寸(80厘米)。

同时,西部阿尔卑斯山的侵蚀和隆升处于平衡状态,而东部阿尔卑斯山的侵蚀比隆起要快。

科学家通过同位素铍10发现阿尔卑斯山还在不断的长高中

那么,为什么在阿尔卑斯山的某些地区发生侵蚀,而其他地区却没有?雨雪对侵蚀没有明显的影响,但是山的坡度和地形却可以。研究人员发现,这些岩壁中有许多是由数万年前的冰川时代的冰川雕刻出来的。

和很多的认知不一样,“非常陡峭的山体”不会导致侵蚀加剧,Delunel说。“这是另一个惊喜,因为我们通常认为非常陡峭的地形将很快被侵蚀。我们还不完全知道为什么不是这样,因此需要进一步研究。”

这项研究发表在12月的《地球科学评论》杂志上。最初发表在《生命科学》上。

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