确定山脉的古高程

Question

在新德里，很多人说Aravali范围曾经和喜马拉雅山一样高。科学家们是如何知道一些山脉在数百万年前要高得多的?一般来说，山脉侵蚀的过程是什么?

Answer 1

我将从你的第二个问题开始，关于山脉是如何侵蚀的。为了简化事情，有两种方法:

1. 物理风化，即岩石被天气分解。例如，岩石中的裂缝被冻结和膨胀的水填满。这会使裂缝变大，并使岩石破碎。还有风，地震和任何其他分解它的过程。
2. 化学风化作用，即岩石没有被破坏，被改变为更柔软和更弱的“岩石”类型。以花岗岩为例，这是山脉中常见的一种岩石。它含有来自长石家族的矿物，是固体和坚硬的。然而，给一些时间和水，它们就会转化为粘土家族的矿物质(又名“灰尘”)。

第一个过程与高山更为相关。

我们怎么知道速率呢?这是抬升(山脉的上升)和风化(山脉的崩解)之间的竞争。我举个例子来说明。假设你在山顶上发现了石灰岩，上面有一块500万年前的化石。你知道这以前在海底，假设在水下300米，但现在在空中2000米。所以它在500万年里上升了2300米。你可以从中计算出平均抬升率。另外，假设你知道在过去的10年里，山上有一定数量的岩石被侵蚀了。你可以计算风化速率。这样你就能知道总费率。

有新的现代方法依靠宇宙成因同位素来更准确地描绘这个过程，但那是另一个问题了。

Answer 2

确定岩石的抬升速率并不容易，但某些技术将产生比其他技术更可靠的结果。还有一些定性技术提供的估计非常粗略，几乎毫无用处。例如，这个技巧来自上面的“answer”:

你知道这以前在海底，假设在水下300米，但现在在空中2000米。所以它在500万年里上升了2300米。你可以从中计算出平均抬升率。

.．.没有说明这些沉淀物经过岩化或“变成石头”的时间，这肯定涉及到在一个未知的深度，埋藏了一段未知的时间，只能根据胡乱的猜测得出一个上限或下限。

基岩(山心)的隆起率最好用“裂变径迹测年”;一种热时计技术，分析了由铀放射性衰变为钍而产生的氦轨道长度。这项技术依赖于在寄主岩石中仔细选择含有放射性元素的合适矿物晶体。即使这种技术也需要了解不确定的退火温度历史。例如，在本文中:

基底核隆起的发掘:用磷灰石裂变径迹热年代学量化的吉尔吉斯山脉的例子

下图说明了问题的复杂性:

不同总退火温度(Ta)对复杂冷却路径影响的示意图。四条垂直海拔剖面代表了一系列的挖掘(冷却)和埋葬(再加热)事件。(上)磷灰石裂变径迹年龄在垂直剖面上相应时间步长的演化温度历史和(下)分布。每个剖面都显示了磷灰石的冷却路径，它们更耐退火(实线)，更耐退火(虚线)。每种磷灰石的部分退火区(PAZ)的基底被认为是各自的Ta。掘尸和埋葬事件(不现实地)被描绘为瞬间清晰。假定地温梯度保持不变，为简单起见，忽略了等温线平流。

上述论文对吉尔吉斯山脉的隆升历史进行了出色的分析，其中对隆升年龄进行了限制，因为山脉横向增长。山不是垂直生长的!