Книга: 100 великих тайн Земли

Как растут горы?

Как растут горы?

Почти все крупнейшие горные системы планеты продолжают расти и сегодня. Некоторые прибавляют по сантиметру в год, другие поменьше. Долгое время ученые терялись в догадках, пытаясь понять, что за сила побуждает каменные вершины стремиться ввысь.

Сдвиг блоков земной коры (образование гор) в пределах молодой платформы

В последние полвека, с тех пор как в науке утвердилась теория глобальной тектоники плит, многое в этом феномене стало ясно. Именно столкновения литосферных плит порождают мощные горные хребты. Так, океаническая плита Наска, сталкиваясь с Южно-Американской плитой, погружается под нее со скоростью до десятка сантиметров в год и понемногу приподнимает ближнюю к себе часть континента. Там растут Анды.

Спутниковые наблюдения свидетельствуют, что примерно пятая часть всей поверхности планеты деформирована в результате столкновений литосферных плит. Однако детали этих событий, особенности химических и физических процессов, протекающих при субдукции, а значит, и горообразовании, еще предстоит выяснить. Немало загадок, связанных с горами, их «становлением и взрослением», все еще ждут своего ответа.

Например, ученые давно спорят о том, когда на планете появились первые горы. По нашим нынешним представлениям, рождение гор неразрывно связано с процессами тектоники плит. Очевидно, первые горы стали формироваться, когда началось движение литосферных плит. А когда это случилось? Насколько зависит скорость, с какой растут горы, от скорости движения соответствующих литосферных плит? И долго ли еще расти, например, Гималаям? Какой высоты могут достичь самые большие горы нашей планеты? Какая судьба, вообще, ждет современные горы?

Если бы горы могли говорить, им наверняка бы нашлось много чего поведать. О том, как на протяжении миллионов лет они росли, вздыбленные процессами складчатости. О том, как ветер и вода – две стихии природы, наделенные убийственной силой, – стачивали их каменный остов. О том, как у их подножия скапливались мощные слои осадочных отложений. Наконец, некоторые горы могли бы рассказать и о том, что все в этой жизни когда-нибудь возродится. Ведь так было и с ними. Разрушенные эрозионными процессами почти до основания, они «покоились во прахе» всего лишь несколько миллионов лет, но потом та же сила, что однажды вызвала их из небытия, вновь вернула их к жизни, заставив, как и прежде, стремиться ввысь.

Ученые же продолжают спорить об этих вопросах. Вот лишь один пример, показывающий, насколько сложны такие споры. В докладе, сделанном несколько лет назад на заседании Германского геофизического общества, говорилось, что лучшие годы Гималаев, крупнейшей горной системы мира, уже в прошлом. Медленно, но верно эти горы вновь будут погружаться в глубь Земли. Ученые из Аризонского университета, наоборот, считают, что центральная часть Гималаев, Тибетское нагорье, продолжает расти. Исследование, проведенное ими, показывает, что Тибет, стиснутый с двух сторон Индией и Северным Китаем, понемногу «выдавливается» вверх. До этого считалось, что Тибет надвигается на северный край Индо-Австралийской плиты.

Наконец, в 2011 году между Евразийской и Индо-Австралийской плитами была обнаружена небольшая литосферная плита, которая получила название Тибетской (протяженность ее северной границы составляет чуть более 500 километров). Со скоростью 5 сантиметров в год она перемещается в северо-восточном направлении. При столкновении с Евразийской плитой она, по словам одного из геологов, «словно бульдозер пододвигается под Гималаи». Это опять же заставляет переосмыслить картину столкновения Индии и Евразии.

Вот другая горная страна, давно привлекающая исследователей, но не спешащая открыть им свои тайны: Альпы. Они начали формироваться от 30 до 50 миллионов лет назад при столкновении Африканской и Евразийской плит (примерно тогда же зародились и Гималаи). Все это время, по оценкам ученых, Альпы росли со скоростью до 2 миллиметров в год. За прошедшие миллионы лет они взметнулись бы ввысь на 30 километров, если бы не процессы эрозии, мешающие их росту.

Будущее Альп не так ясно, как можно было бы ожидать. По прогнозу некоторых геологов, Альпы будут расти на протяжении ближайших 20—50 миллионов лет. Они, несомненно, вытянутся еще, если эрозия не опередит тектонические силы и не сгладит вершины гор. Впрочем, может случиться и так, что Африканская плита снова развернется, как было 90 миллионов лет назад, и начнет отдаляться от Европы. В таком случае дни Альп сочтены. Они перестанут расти и постепенно разрушатся.

Ученые могут пока говорить о трех больших периодах горообразования в истории нашей планеты: о каледонской, герцинской и альпийской складчатости.

В период каледонской складчатости, пришедшейся на эпоху раннего палеозоя, 500—400 миллионов лет назад, образовались древнейшие известные нам горы. Сегодня – в результате движения континентов – остатки этих горных систем разбросаны по всей планете. Речь идет о горах Шотландии и Ирландии, о Северных Аппалачах, о горах на юго-востоке Австралии, на Ньюфаундленде, в Восточной Гренландии и Скандинавии.

Период герцинской складчатости приходится на средний палеозой, 400—280 миллионов лет назад. Тогда образовались Уральские горы, Алтай, Южные Аппалачи и Тянь-Шань.

Альпы дали название последнему крупному периоду горообразования, начавшемуся около 100 миллионов лет назад. В этот период образовались Альпы, Пиренеи, Карпаты, Атлас, Кавказ, Гималаи, Скалистые горы, Новозеландские Альпы и Анды.

Принято считать, что Анды – не только одна из самых высоких, но еще и одна из наиболее быстро растущих горных систем нашей планеты. Но так ли это?

Возраст гор помогают определить геохимические факторы, например концентрация изотопов кислорода. Дождевые капли, содержащие тяжелый изотоп кислорода, весят больше обычных дождевых капель. Поэтому они быстрее проливаются на землю дождем. Когда тучи приближаются к горам, эти тяжелые капли падают еще у подножия гор или на их пологих склонах, а вот ближе к вершинам их почти не остается. Изучая химический состав минералов, лежащих на дне горных озер, ученые могут определить концентрацию в них изотопов тяжелого кислорода. Если она велика, то это озеро образовалось еще в те времена, когда горы были низкими. Если же очень мала, то озеро возникло, когда горы уже выросли.

Несколько лет назад, исследуя озера в Андах, геологи обнаружили, что в здешних минералах крайне низка концентрация изотопов тяжелого кислорода возрастом менее 10 миллионов лет. Можно предположить, что тогда высота Анд не превышала 2—3 километров и лишь за последние 10 миллионов лет они стремительно вытянулись вверх. Неужели горы могут расти так быстро? Многие ученые отказываются верить в полученные результаты или же их объяснение.

Например, геолог из Мичиганского университета Кристофер Поульсен предположил, что содержание тяжелых изотопов кислорода в горных минералах зависит не только от высоты, на которой они образовались, но еще и оттого, насколько сильными были тогда дожди. По его расчетам, когда Анды достигли высоты, составляющей примерно 70 % от нынешней, климат в горах резко изменился. Тогда на Анды стали обрушиваться поистине тропические ливни. Их приносили облака, формировавшиеся в бассейне Амазонки.

Споры о том, как образовались Анды, продолжаются. Споры о том, как родились и росли другие горные системы нашей планеты, – тоже.