Para ilmuwan memecahkan misteri ketinggian benua yang sudah lama ada

Studi tersebut menunjukkan bahwa pecahnya benua menyebabkan gelombang tanah yang dalam, sehingga menimbulkan fitur topografi seperti tebing dan dataran tinggi.

Sebuah tim ilmuwan yang dipimpin oleh Universitas Southampton telah menjawab salah satu pertanyaan paling membingungkan dalam lempeng tektonik: bagaimana dan mengapa bagian-bagian benua yang “stabil” secara bertahap meningkat untuk membentuk beberapa fitur topografi terbesar di planet ini.

Dalam penelitian mereka yang baru-baru ini diterbitkan di alamPara peneliti meneliti dampak kekuatan tektonik global terhadap evolusi bentang alam selama ratusan juta tahun. Mereka menemukan bahwa ketika lempeng tektonik terpisah, gelombang kuat dilepaskan jauh di dalam bumi yang dapat menyebabkan permukaan benua naik lebih dari satu kilometer.

Teka-teki lereng dan dataran tinggi

Temuan ini membantu memecahkan teka-teki lama tentang kekuatan dinamis yang membentuk dan mengikat beberapa bentang alam paling dramatis di Bumi – fitur topografi luas yang disebut “tebing” dan “dataran tinggi” yang sangat mempengaruhi iklim dan lingkungan sekitar.

“Para ilmuwan telah lama menduga bahwa fitur topografi curam setinggi satu kilometer yang disebut tebing besar – seperti contoh klasik di sekitar Afrika Selatan – terbentuk ketika benua-benua terbelah dan akhirnya terbelah proses ini terkait dengan pembentukan tebing-tebing yang menjulang tinggi, kami tidak mengetahuinya,” kata penulis utama Tom Gernon, profesor geosains di Universitas Southampton.

Pergerakan vertikal bagian benua yang stabil, yang disebut kraton, tetap menjadi salah satu aspek lempeng tektonik yang paling sedikit dipahami.

Sebuah tim dari Universitas Southampton, termasuk Dr Thea Hincks, Dr Derek Kerr dan Alice Cunningham, berkolaborasi dengan rekan-rekan dari Helmholtz Center Potsdam – pusat penelitian GFZ Jerman untuk geosains dan… Universitas Birmingham Untuk menjawab pertanyaan mendasar ini.

Temuan mereka membantu menjelaskan mengapa bagian benua yang sebelumnya dianggap “stabil” mengalami pengangkatan dan erosi yang signifikan, dan bagaimana proses tersebut dapat bermigrasi ratusan atau bahkan ribuan kilometer ke daratan, membentuk daerah tinggi yang dikenal sebagai dataran tinggi, seperti dataran tinggi tengah. di Afrika bagian selatan.

Pemodelan pengangkatan dan erosi benua

Berdasarkan penelitian mereka yang menghubungkan letusan berlian dengan pecahnya benua, Diterbitkan tahun lalu di alamTim tersebut menggunakan model komputer canggih dan metode statistik untuk mempelajari bagaimana permukaan bumi merespons pecahnya lempeng benua dari waktu ke waktu.

Mereka menemukan bahwa ketika benua terbelah, perluasan kerak benua menyebabkan gerakan kinematik pada mantel bumi (lapisan masif antara kerak dan inti bumi).

“Proses ini dapat dibandingkan dengan gerakan menyapu yang bergerak menuju benua dan mengganggu fondasi terdalamnya,” kata Profesor Sascha Brun, yang memimpin Departemen Pemodelan Geodinamik di GFZ Potsdam.

Profesor Brun dan Dr Anne Glerum, yang juga bekerja di Potsdam, menjalankan simulasi untuk menyelidiki bagaimana proses ini berkembang. Tim peneliti melihat pola yang menarik: Kecepatan “gelombang” mantel yang bergerak di bawah benua dalam simulasi mereka sangat mirip dengan kecepatan peristiwa erosi besar yang melanda lanskap Afrika bagian selatan setelah pecahnya benua super kuno Gondwana.

Para ilmuwan telah mengumpulkan bukti bahwa tebing-tebing besar muncul di tepi lembah keretakan kuno, sama seperti tembok curam yang kita lihat sekarang di tepi keretakan di Afrika Timur. Pada saat yang sama, peristiwa keretakan juga memicu “gelombang mantel dalam” yang bergerak di sepanjang dasar benua dengan kecepatan 15 hingga 20 kilometer per juta tahun.

Mereka meyakini gelombang ini berfungsi menghilangkan lapisan batuan dari akar benua akibat konveksi.

“Sama seperti balon udara yang kehilangan beratnya untuk naik lebih tinggi, hilangnya material benua menyebabkan benua naik – sebuah proses yang disebut isoelevasi,” kata Profesor Brun.

Berdasarkan hal ini, tim membuat model bagaimana lanskap akan merespons pengangkatan yang disebabkan oleh mantel ini. Mereka menemukan bahwa ketidakstabilan migrasi mantel menyebabkan gelombang erosi permukaan yang berlangsung selama puluhan juta tahun dan bergerak melintasi benua dengan kecepatan yang sama. Erosi yang hebat ini menghilangkan beban yang sangat besar dari bebatuan, menyebabkan permukaan bumi semakin naik, sehingga menciptakan dataran tinggi.

“Model evolusi lanskap kami menunjukkan bagaimana serangkaian peristiwa terkait rifting dapat menyebabkan lereng curam serta dataran tinggi yang stabil dan datar, meskipun lapisan batuan sepanjang beberapa ribu meter terkikis.

Studi yang dilakukan tim ini memberikan penjelasan baru atas pergerakan vertikal yang membingungkan pada benua yang jauh dari batas benua, di mana pengangkatan lebih sering terjadi.

Dr Steve Jones, Associate Professor di Sistem Bumi di Universitas Birmingham, menambahkan: “Apa yang kami miliki di sini adalah argumen yang kuat bahwa rifting, dalam kondisi tertentu, secara langsung menghasilkan sel konveksi berumur panjang di mantel atas, dan rifting- sistem konvektif yang diinduksi memiliki “Pengaruh yang besar terhadap topografi permukaan bumi, erosi, sedimentasi, dan distribusi sumber daya alam.”

Kesimpulan dan arah masa depan

Tim menyimpulkan bahwa rangkaian gangguan mantel yang memicu berlian muncul dengan cepat dari dalam bumi juga secara mendasar membentuk lanskap benua, memengaruhi berbagai faktor mulai dari iklim regional dan keanekaragaman hayati hingga pola pemukiman manusia.

Profesor Gernon, yang menerima hibah filantropis besar dari WoodNext Foundation, yang dikelola oleh Greater Houston Community Foundation, untuk mempelajari pendinginan global, menjelaskan bahwa pecahnya benua tidak hanya mengganggu lapisan terdalam Bumi, namun juga memiliki dampak yang berdampak luas di seluruh dunia. permukaan benua, yang sebelumnya dianggap tidak stabil.

“Destabilisasi inti benua pasti berdampak pada iklim kuno juga,” Profesor Gernon menyimpulkan.

Referensi: “Ko-evolusi pinggiran dan interior benua selama pemisahan benua” oleh Thomas M. Gernon, dan Tia K. Hincks, Sascha Bron, Jane Brown, dan Stephen M. Jones, Derek Kerr, Alice Cunningham, dan Annie Glerum, 7 Agustus 2024, alam.
doi: 10.1038/s41586-024-07717-1