دراسة رائدة تهز وجهات النظر الراسخة حول تكوين الجبال

تشير دراسة جديدة إلى أن تكوين الجبال ، لا سيما في مناطق الاندساس مثل جنوب إيطاليا ، قد يتأثر بشكل كبير بهبوط صفيحة تكتونية عبر وشاح الأرض وتغيير تدفق الوشاح ، على عكس الاعتقاد التقليدي بتجعد القشرة وتكثيفها ، تقديم فهم أكثر دقة لعملية بناء الجبال.

يشير بحث جديد بقيادة جامعة ولاية كولورادو إلى الإجابات عن كيفية دفن الجبال ولماذا يتم دفنها على عمق أكبر مما كان يُعتقد سابقًا.

قال شون جالن ، المؤلف الرئيسي وأستاذ علوم الأرض المساعد في جامعة ولاية كاليفورنيا ، “بناء الجبال هو عملية أساسية لكيفية سلوك الأرض ، وتشير هذه الدراسة إلى أننا قد لا نفهم ذلك كما اعتقدنا”.

أنتج جالن وفريقه مجموعات بيانات ومنهجيات جديدة لاستخدام المناظر الطبيعية في إعادة بناء تواريخ واسعة للمباني الجبلية في جنوب إيطاليا. أنتج نهجهم الفريد ما وصفه جالن بالنتائج “المربكة”.

في مناطق الاندساس ، مثل تلك الموجودة في كالابريا في جنوب إيطاليا ، تغوص إحدى الصفائح التكتونية تحت صفيحة أخرى. يُعتقد أن الجبال في هذه الأماكن قد تشكلت من خلال تجعد قشرة الأرض وتكثيفها.

جمع الفريق القياسات التي سجلت نطاقات زمنية قصيرة وطويلة جيولوجيًا ، من آلاف السنين إلى عشرات الملايين من السنين. مثل “المسجل الجيولوجي” للتاريخ التكتوني ، امتلأت المناظر الطبيعية بالباقي.

منظر كالابريا يطل على البحر التيراني مع شرفة بحرية في المقدمة (منطقة مسطحة). الائتمان: شون غالن

قال جالن: “في جنوب إيطاليا ، المناظر الطبيعية هي في الواقع الجسر بين هذه الأساليب المختلفة التي نستخدمها عادةً”.

تمثل البقع المسطحة والمرتفعة من المناظر الطبيعية على طول “إصبع القدم” في شبه الجزيرة الإيطالية وقتًا كان تكوين الجبال فيه بطيئًا ، ويشير التحول الحاد في الأسفل إلى تسارع سريع. سمحت هذه القرائن في المناظر الطبيعية للباحثين بإنتاج سجل طويل الأجل ومستمر لارتفاع الصخور ، وهو السجل الأطول والأكثر اكتمالًا من نوعه.

قال جالن: “نتوقع أن نرى ارتباطًا بين معدل غوص الصفيحة أسفل الصفيحة الأخرى عبر الزمن وتاريخنا في رفع الصخور ، ونحن لا نرى ذلك”.

يبدو أن تجعد القشرة وتكثيفها ثانوي لعملية أخرى في تكوين جبال كالابريا. تشير البيانات إلى نزول الصفيحة السفلية عبر وشاح الأرض وتغيير مجال تدفق الوشاح كعامل أساسي يتحكم في رفع الصخور.

طلاب الدراسات العليا بجامعة CSU يأخذون عينات من حجر الأساس لعلم التاريخ الحراري في كالابريا ، إيطاليا. من اليسار ، نيكي سيمور ، المؤلف الثاني في الدراسة ، جوانا إيدمان وإيال ماردر. الائتمان: شون غالن

قال جالن: “تشير النتائج إلى أن الطريقة النموذجية التي ننظر بها إلى بناء الجبال لا تنطبق على جنوب إيطاليا”. “يبدو أنه يتم التحكم فيه من خلال أشياء أعمق بكثير داخل نظام الأرض. شوهد هذا السلوك في النماذج ولكن لم يظهر في الطبيعة أبدًا. هذه هي المرة الأولى التي نعتقد أننا لاحظناها “.

حذر جالن من أن هناك حاجة إلى مزيد من البيانات لتأكيد ما إذا كان تفسيرهم صحيحًا أم لا ، لكنه مدعوم بالنماذج العددية الحالية. ربط العلماء سابقًا ارتفاع الجبل بتفاعلات الصفائح التكتونية داخل عباءة الأرض المتدفقة بشكل بلاستيكي ، لكن هذا البحث يشير لأول مرة إلى أن هذه الآلية هي القوة المهيمنة في بناء الجبال في مناطق الاندساس.

قال جالن: “تشير السجلات التي قدمناها إلى أن إشارات الأرض العميقة يبدو أنها تهيمن على ما يحدث على السطح”. “أعمل في البحر الأبيض المتوسط ​​منذ 15 عامًا ، وقد غيرت هذه النتيجة بشكل عميق طريقة تفكيري حول مناطق الاندساس هذه.”

منظر كالابريا يطل على البحر التيراني مع شرفة بحرية في المقدمة (منطقة مسطحة). الائتمان: شون غالن

بحث تحولي وشفاف

تقدم التقنيات الجديدة التي تم تطويرها لهذه الدراسة طفرة في بناء تواريخ طويلة المدى لرفع الصخور.

أنشأ الفريق إطارًا موحدًا يعتمد على مجموعة من قياسات الجيومورفولوجيا القياسية – علم الزمن الحراري ، والنويدات الكونية ، وملامح الأنهار الصخرية ، وسجل مستويات البحر السابقة الموجودة في المدرجات البحرية. يعود النهج الجديد إلى زمن أبعد من الأساليب الأخرى ويستخدم مجموعات بيانات مختلفة لتقييد النمذجة بطريقة فريدة.

يتم تطبيق الطريقة بشكل أفضل على الأنظمة النشطة ، حيث تقدم المناظر الطبيعية الحديثة أدلة على تاريخها. وكلما كان النظام نشطًا في الزمن الجيولوجي ، كان من الصعب إعادة بناء تاريخه بثقة.

تم تطوير برنامج للدراسة ونشر في DOI: 10.1038/s41561-023-01185-4