Studier viser gravitasjonskrefter dypt inne i jorden har stor innvirkning på landskapsutviklingen

Stony Brook University leder et forskningsprosjekt som fokuserer på samspillet mellom utviklingen av landskapet, klimaet og fossilhistorien om pattedyrs evolusjon og diversifisering i det vestlige USA. Et lite utforsket aspekt ved denne geovitenskapelige forskningen er sammenhengen mellom gravitasjonskrefter dypt inne i jorden og landskapsutviklingen.

Nå i en nylig publisert artikkel i Naturkommunikasjonviser forskerne ved hjelp av datamodellering at dype røtter under fjellbelter (analogt med den massive isen under toppen av et isfjell) utløser dramatiske bevegelser langs forkastninger som resulterer i kollaps av fjellbeltet og eksponering av steiner som en gang var rundt 15 mil under overflaten.

Opprinnelsen til disse gåtefulle eksponeringene, kalt “metamorfe kjernekomplekser,” har blitt heftig diskutert i det vitenskapelige samfunnet. Dette studiefunnet kan endre måten forskere forsøker å avdekke jordens historie som en planet i utvikling.

Hovedetterforsker William E. Holt, Ph.D., professor i geofysikk ved Institutt for geovitenskap ved School of Arts and Sciences ved Stony Brook University, førsteforfatter Alireza Bahadori, tidligere Ph.D. student under Holt og nå ved Columbia University, og kolleger fant ut at disse kjernekompleksene er en fossil signatur av tidligere fjellbelter i det vestlige USA som okkuperte regioner rundt Phoenix og Las Vegas. Disse fjellområdene etterlot spor i form av grusavsetninger fra eldgamle nord- og østoverflytende elver, funnet i dag sør og vest for Flagstaff, Arizona.

Arbeidet artikulert i artikkelen fremhever utviklingen av det forskerteamet betegner som en generell modell for metamorfisk kjernekompleksdannelse og en demonstrasjon av at de er et resultat av kollapsen av et fjellbelte støttet av en fortykket jordskorperot.

Forfatterne forklarer videre, “Vi viser at gravitasjonskrefter generert av topografi og jordskorperot forårsaker et oppadgående strømningsmønster av den duktile nedre-midtskorpen, tilrettelagt av en løsgjøringsoverflate som utvikler seg til en normal forkastning med lav vinkel. Denne løsgjøringsoverflaten får stor mengder begrenset belastning, i samsvar med tykke mylonittsoner funnet i metamorfe kjernekomplekser.”

Arbeidet bygger videre forskning også publisert i Naturkommunikasjon i 2022. Holt og medarbeidere publiserte en første-av-en-slaget modell i tre dimensjoner for å illustrere sammenhengen mellom klima og tektonikk for å simulere landskapet og erosjons-/avsetningshistorien til regionen før, under og etter dannelsen av disse metamorfe kjernene komplekser.

Denne modelleringen var knyttet til en global klimamodell som spådde nedbørstrender i hele det sørvestlige USA over tid. 3D-modellen forutsier nøyaktig avsetning av sedimenter i bassenger som inneholder pattedyrets fossil- og klimaregistreringer.

Gruppen publiserte også et papir inn Vitenskapens fremskritt i november 2021, ledet av teammedlem Katie Loughney.

Denne forskningen viste at en stor topp i pattedyrdiversifisering statistisk kan knyttes til toppen ved utvidelseskollaps av de gamle fjellbeltene. Dermed er samarbeidsstudien den første i sitt slag som kvantifiserer hvor dype jordkrefter kombineres med klima for å påvirke landskapet og påvirke pattedyrdiversifisering og artsspredning som finnes i fossilregistrene.

---

---