Учёные восстановили древний рельеф, скрытый под вулканическими породами в северной части Чили. Это позволило получить новые данные о том, как формировались Анды. Исследование показало, что горы в этом регионе поднимались медленно и постепенно.
Вулканическая кальдера Лаука в северной части Чили изверглась 21,9 миллиона лет назад и погребла под собой целый ландшафт. Вулканический слой защитил свидетельства роста Анд от эрозии и деформации. Теперь исследователи смогли реконструировать рельеф, который невозможно увидеть напрямую.
Работа, опубликованная в журнале Science Advances, указывает на то, что до извержения здесь были пологие горные предгорья. На основе этого рельефа команда сделала вывод: породы в этой части Анд поднимались не более чем на 0,26 километра за миллион лет — примерно 2,5 сантиметра, или один дюйм, за столетие. Это медленно по сравнению со многими быстро растущими активными горными системами. Например, в некоторых районах Гималаев скорость подъёма пород и эрозии может достигать нескольких миллиметров или даже сантиметров в год. Чилийские результаты, напротив, подтверждают длительную и постепенную историю горообразования.
Ведущий автор исследования доктор Байрон Адамс из Отделения наук о Земле Университетского колледжа Лондона отметил: «Этот подход даёт нам новый способ заглянуть в историю Земли. Современные методы оценки скорости роста гор основаны на химических «часах» в породе, но они ограничены определёнными моментами времени. Наш метод позволяет оценить подъём пород за гораздо более длительный период». По его словам, в данном случае потребовались бы миллионы лет, чтобы сформировать тот сглаженный рельеф, который существовал до извержения. Адамс также добавил, что в научном сообществе идут споры: росли ли Анды медленно и steadily (непрерывно) на протяжении 40–50 миллионов лет или поднимались крайне медленно, а затем резко взмыли вверх в последние 6–10 миллионов лет. Полученные данные, охватывающие значительную часть середины этой истории, поддерживают гипотезу медленного, но постоянного роста.
Вулканические отложения, известные как игнимбрит, накладывают физические ограничения на то, каким мог быть прежний ландшафт. Порода от извержения покрыла территорию в шесть раз больше Сантьяго, столицы Чили, или почти в три раза больше Большого Лондона. Местами её толщина достигала километра. «Этот ландшафт был погребён гигантским вулканическим извержением — немного похоже на Помпеи, но в гораздо более крупном масштабе. Вместо города горячие смеси вулканического пепла, обломков пород и газа прошли по целому ландшафту, поглотив рельеф под собой», — пояснил Адамс. По его словам, Помпеи показывают, как извержения могут запечатлеть момент в человеческой истории, а это исследование демонстрирует, что гораздо более крупные извержения способны запечатлеть моменты в истории Земли, сохраняя подсказки о том, как строились горы до извержения. «Мы не можем копнуть вниз, чтобы увидеть погребённый ландшафт, но мы можем использовать форму вулканического покрова и наши знания о том, как реки формируют горы, чтобы сделать вывод о том, что скрыто под ним», — добавил он.
Используя модели того, как реки формируют горные хребты, исследователи смоделировали сотни возможных древних ландшафтов и проверили, мог ли каждый из них правдоподобно уместиться под вулканическими отложениями. Только ландшафты с относительно небольшими перепадами высот прошли эту проверку. Более быстрый подъём пород, вероятно, создал бы более крутые склоны, которые не могли бы поместиться под отложениями, что позволило команде оценить верхний предел скорости вертикального движения. Эта оценка согласуется с более ранними данными о минералах, которые фиксировали изменения температуры за последние 50 миллионов лет. Эти записи отражают охлаждение пород при их движении вверх через земную кору, предоставляя отдельный способ изучения истории горообразования в регионе.
Соавтор исследования доктор Фрэнсис Купер, также из Университетского колледжа Лондона, сказала: «Мы много лет работаем в этой части Анд, чтобы понять, как развивались горы. Анды оказывают большое влияние на региональный и глобальный климат, поэтому реконструкция их истории важна для понимания долгосрочных климатических изменений». Она отметила, что особенно захватывающим в этой работе является новый способ восстановления этой истории. Тот же подход можно применить к вулканическим отложениям в других частях мира, что поможет реконструировать ландшафты, погребённые на миллионы лет. Исследование поддержали AXA и Королевское общество, и оно опирается на более ранние работы в Центральных Андах при поддержке BHP.