Løsnærende og opløftende, ikke bulldozing

I lang tid, geovidenskabsmænd har antaget, at Alperne blev dannet, da Adriaterhavspladen fra syd kolliderede med den eurasiske plade i nord. Ifølge lærebøgerne, Adriaterhavspladen opførte sig som en bulldozer, stødte stenmateriale op foran sig i bunker, der dannede bjergene. Angiveligt, deres vægt skubbede efterfølgende den underliggende kontinentalplade nedad, resulterer i dannelsen af ​​et sedimentært bassin i nord støder op til bjergene - det schweiziske molasseplateau. Over tid, mens bjergene voksede sig højere sank bassinets bund dybere og dybere med resten af ​​pladen.

Et par år siden, imidlertid, nye geofysiske og geologiske data førte ETH geofysiker Edi Kissling og Fritz Schlunegger, en sedimentspecialist fra universitetet i Bern, at udtrykke tvivl om denne teori. I lyset af de nye oplysninger, forskerne postulerede en alternativ mekanisme til dannelsen af ​​Alperne.

Alpernes højde har næsten ikke ændret sig

Kissling og Schlunegger påpegede, at topografien og højden af ​​Alperne næsten ikke har ændret sig i løbet af de sidste 30 millioner år, og alligevel er skyttegraven på stedet for det schweiziske plateau fortsat med at synke, og bassinet strakte sig længere mod nord. Dette får forskerne til at tro, at dannelsen af ​​de centrale alper og rendegravens synkning ikke hænger sammen som tidligere antaget.

De hævder, at hvis alperne og skyttegraven faktisk var dannet fra sammenstødet af to plader, der pressede sammen, der ville være klare indikationer på, at Alperne voksede støt. Det er fordi, baseret på den tidligere forståelse af, hvordan Alperne blev dannet, kollisionen af ​​pladerne, dannelsen af ​​skyttegraven og højden af ​​bjergkæden hænger alle sammen.

Desuden, seismicitet observeret i løbet af de sidste 40 år i de schweiziske alper og deres nordlige forland dokumenterer tydeligt udvidelsen på tværs af bjergkæderne snarere end den forventede kompression for den bulldozing Adria-modellen.

Den eurasiske plades opførsel giver en mulig ny forklaring. Siden omkring 60 ma siden, den tidligere oceaniske del af den eurasiske plade synker under den kontinentale Adriaterhavsmikroplade i syd. For omkring 30 ma siden, denne subduktionsproces er så langt fremme, at al oceanisk lithosfære er blevet forbrugt, og den kontinentale del af den eurasiske plade går ind i subduktionszonen.

Dette angiver begyndelsen på den såkaldte kontinent-kontinent-kollision med Adriaterhavets mikroplade og den europæiske øvre, lettere skorpe adskiller sig fra den tungere, underliggende litosfærisk kappe. Fordi den vejer mindre, jordskorpen stiger opad, bogstaveligt talt skabe Alperne for første gang omkring 30 Ma siden. Mens dette sker, den litosfæriske kappe synker længere ned i jordens kappe, trækker således den tilstødende del af pladen nedad.

Denne teori er plausibel, fordi Alperne hovedsageligt består af gnejs og granit og deres sedimentære dækklipper som kalksten. Disse jordskorpesten er betydeligt lettere end Jordens kappe - hvori det nederste lag af pladen, den litosfæriske kappe, dykker efter løsrivelsen af ​​de to lag, der danner kontinentalpladen. "På tur, dette skaber stærke opadgående kræfter, der løfter Alperne op af jorden, " Kissling forklarer. "Det var disse opadgående kræfter, der fik Alperne til at danne sig, ikke bulldozer-effekten som følge af at to kontinentalplader kolliderer, " han siger.

Ny model bekræfter løftehypotesen

For at undersøge løftehypotesen, Luca Dal Zilio, tidligere doktorand i ETH geofysikprofessor Taras Geryas gruppe, er nu gået sammen med Kissling og andre ETH-forskere for at udvikle en ny model. Dal Zilio simulerede subduktionszonen under Alperne:de pladetektoniske processer, som fandt sted over millioner af år, og de tilhørende jordskælv.

"Den store udfordring med denne model var at bygge bro mellem tidsskalaerne. Den tager højde for lynhurtige skift, der viser sig i form af jordskælv, samt deformationer af skorpen og den litosfæriske kappe gennem tusinder af år, " siger Dal Zilio, hovedforfatter af undersøgelsen, der for nylig er offentliggjort i tidsskriftet Geofysiske forskningsbreve .

Ifølge Kissling, modellen er en glimrende måde at simulere de opløftende processer, som han og hans kollega postulerer. "Vores model er dynamisk, hvilket giver det en kæmpe fordel, " han siger, forklarer, at tidligere modeller tog en ret stiv eller mekanisk tilgang, der ikke tog højde for ændringer i pladens adfærd. "Alle vores tidligere observationer stemmer overens med denne model, " han siger.

Modellen er baseret på fysiske love. For eksempel, den eurasiske plade ser ud til at trække sig sydpå. I modsætning til den normale model for subduktion, imidlertid, det bevæger sig faktisk ikke i denne retning, fordi kontinentets position forbliver stabil. Dette tvinger den subducerende litosfære til at trække sig tilbage mod nord, hvilket får den eurasiske plade til at udøve en sugeeffekt på den relativt lille Adriaterhavsplade.

Kissling sammenligner handlingen med et synkende skib. Den resulterende sugeeffekt er meget stærk, forklarer han. Stærk nok til at trække den mindre Adriaterhavsmikroplade ind, så den kolliderer med skorpen på den eurasiske plade. "Så, mekanismen, der sætter pladerne i gang, er faktisk ikke en skubbeeffekt, men en trækkende effekt, " han siger, konkluderer, at drivkraften bag det blot er tyngdekraftens træk på subduktionspladen.

Genovervejer seismicitet

Ud over, modellen simulerer forekomsten af ​​jordskælv, eller seismicitet, i de centrale alper, det schweiziske plateau og under Po-dalen. "Vores model er den første jordskælvssimulator for de schweiziske centrale alper, " siger Dal Zilio. Fordelen ved denne jordskælvssimulator er, at den dækker en meget lang periode, hvilket betyder, at den også kan simulere meget kraftige jordskælv, der forekommer ekstremt sjældent.

"Nuværende seismiske modeller er baseret på statistik, " Dal Zilio siger, "hvorimod vores model bruger geofysiske love og derfor også tager højde for jordskælv, der kun opstår en gang hvert par hundrede år." Aktuelle jordskælvsstatistikker har en tendens til at undervurdere sådanne jordskælv. De nye simuleringer forbedrer derfor vurderingen af ​​jordskælvsrisikoen i Schweiz.