Какие силы контролируют высоту гор?

Учёные разработали новую классификацию горных поясов, которая использует всего одно число для описания того, контролируется ли высота пояса в основном выветриванием и эрозией или свойствами земной коры, то есть литосферной прочностью: это «число Бомона» (Bm). Оно названо в честь Криса Бомона, учёного, который вместе со своей командой разработал связанные модели поверхностных процессов и тектонических сил. Об этом сообщается в новом выпуске журнала Nature.

Число Бомона в диапазоне от 0,4 до 0,5 означает, что горы находятся в так называемом стационарном состоянии потока, где рост контролируется тектоническими силами и литосферной прочностью, сбалансированными процессами выветривания, как, например, на Тайване. При значении Bm ниже 0,4 горы также находятся в стационарном состоянии потока, но с эрозией в качестве контролирующего фактора, как в Южных Альпах Новой Зеландии. Число Бомона выше 0,5 означает, что горы всё ещё растут (нестационарное состояние), и процесс контролируется литосферной прочностью. Примерами этого типа являются горы Гималаи-Тибет и Центральные Анды.

Эта классификация разрешает давний вопрос о том, являются ли тектонические силы и прочность земной коры контролирующими факторами высоты гор или же это процессы выветривания. Новое исследование показывает, что верным может быть как один, так и другой вариант — в зависимости от географического положения, климата и свойств недр.

Команда учёных под руководством Себастьяна Г. Вольфа из Бергенского университета в Норвегии использовала для исследования новую связанную модель поверхностных процессов и мантийно-масштабной тектоники, объединив термомеханическую тектоническую модель FANTOM с моделью эволюции рельефа FastScape. Это позволило им согласовать высокие скорости эрозии в некоторых активных орогенах с долгосрочным существованием горных поясов на протяжении сотен миллионов лет.

Соавтор работы Жан Браун из GFZ (Немецкий исследовательский центр геонаук) отмечает: «С помощью нашего числа Бомона мы можем определить, в какой пропорции тектоника, климат и прочность коры контролируют высоту горных поясов. И для большинства горных поясов это можно сделать без сложных измерений или допущений; всё, что нужно, — это знание скорости конвергенции, полученной из современных скоростей плит или реконструкций плит, высоты гор, полученной по топографической карте, и скорости расширения, полученной из геологической летописи. Короче говоря: является ли гора низкой или высокой — это результат медленной или быстрой конвергенции, влажного или сухого климата, или прочной или слабой коры». Число Бомона показывает, какой из этих трёх факторов является доминирующим.