研究显示喜马拉雅山谷的大小受构造驱动的岩石隆起控制

往事随风760

泥沙输移和河谷容量模型的两个端元，强调它们对谷底宽度(Wv)的影响。拍摄于恒河盆地上游的照片是这两个州的例证。鸣谢:Clubb等人2023。

（）据美国物理学家组织网（汉娜·伯德）：海洋是陆地风化产物及其通过河流运输的最终目的地，仅喜马拉雅山脉的海洋每年就搬运10亿吨沉积物。为了了解山谷系统的蓄水动态，必须确定河流的空间分布、流量以及季节性和长期时间尺度上的寿命。鉴于侵蚀过程使山谷变宽，从而扩大了沉积物流入海洋的空间分布，这一点尤其如此。

发表在《自然地球科学》上的新研究旨在确定喜马拉雅山脉山谷形状变化的控制因素，以及这如何影响沉积物储存。来自英国杜伦大学的Fiona Clubb博士和他的同事使用自动化软件对喜马拉雅山的谷底进行了150万次测量，以监测宽度变化。

他们的结果表明，河道陡度是谷底宽度的主导因素，也是对岩石隆起的估计，隆起越大，就相当于谷底越窄。然而，这种影响最大的时间尺度是由构造驱动的地质尺度，而不是河流的侵蚀作用。因此，通过沉积物沉积，而不是周围基岩的侧向侵蚀，山谷变宽在浅谷底最为显著。

通过数千次测量，Clubb博士和他的同事们的结果表明，最宽的山谷出现在海拔低于1000米的地方，出现在靠近海洋的地区的南部，而海拔超过4000米的地方，是过去冰川活动侵蚀山脉的结果。

研究小组关于高和低输沙能力的两个端员状态的模型在增加河道坡度的高岩石隆起率以及流经该区域的河水流速方面具有共性。因此，更强大的水流的侵蚀作用会切割下面的基岩，从而使谷底变窄。一个重要的警告是，高抬升率也可能导致局部不稳定，导致山体滑坡，可能阻塞河道，并导致沉积物沉积在山谷的上游，从而使山谷变宽。

基岩成分也是研究的一个关键因素，特别是对于高运输能力的情况，因此某些岩石岩性(如极端温度和压力下产生的岩浆衍生的花岗岩及其高级变质形式的片麻岩)可能更难被侵蚀，因此切割使谷底变窄，并影响滑坡的可能性。



a)定义了研究中使用的盆地轮廓的喜马拉雅山脉地图。b)横跨山脉的地形图，深色表示山峰。c)在10km网格单元中横跨山脉的谷底宽度分布。d)在10km网格单元中横跨山脉的河道陡度分布。鸣谢:Clubb等人2023。

有重大断层或容易发生地震活动的地区也可能容易受到更高的侵蚀率和山谷横向加宽的影响。然而，在这个特定的数据集中，山谷宽度随距离断层的距离变化很小，这表明在喜马拉雅山脉，断层引起的侵蚀对加宽的山谷并不显著。

尽管根据之前的建模，随着河流中水流速度的增加，河道切割预计会增加，但Clubb博士的团队发现这种相关性在喜马拉雅山脉很弱。他们还发现了水流速度和河道陡度之间的负相关关系，无论基岩岩性是由什么组成的，都是如此。

此外，最低的岩石抬升速率(0.1-0.2毫米/年)对应最宽的山谷和最低的河道陡度，而超过2毫米/年的高剥露速率与具有陡峭河道的狭窄谷底相匹配，研究小组认为这在很大程度上受构造活动的控制。

测试海拔、河道陡度、水流速度、基岩岩性和距喜马拉雅山最近断层的距离，确定河道陡度影响最大，基岩岩性最不重要。海拔、水流速度和断层距离对谷底宽度的影响相似，海拔仅略高于其他两个因素。

因此，高岩石抬升率(由河道陡度反映)增加了河流的输送能力，夹带的沉积物在峰值水流期间侵蚀基岩，并切割以缩小谷底。因此，高抬升区域属于模型的低运输能力端成员，而较慢抬升区域是高运输能力状态。对于喜马拉雅山脉中最大的山谷，建议山谷填充物在从系统中移除之前具有超过100，000年的停留时间。

这项工作还考虑了人类对河谷系统的影响，如修建大坝，这可以增加上游河谷的宽度，以及山体滑坡。然而，研究小组发现，构造活动对上游河谷加宽的影响仍然大于这些因素中的任何一个。