Núi nhô cao nhanh hơn dự đoán

Núi có thể trải qua giai đoạn “tăng trưởng bộc phát” làm tăng gấp đôi độ cao của nó trong vòng khoảng từ 2 đến 4 triệu năm – nhanh hơn nhiều lần những gì lý thuyết địa chất phổ biến đưa ra. 

Trong số ra ngày 5 tháng 6 trên tờ Science, Carmala Garzione giáo sư địa chất học tại đại học Rocester, cho biết thực tế này có nghĩa là lý thuyết hiện nay về phiến kiến tạo phải được chỉnh sửa về căn bản, bổ sung thêm một quá trình gọi là “tách tấm”.

Phương pháp truyền thống để ước lượng sự tăng trưởng của núi là tìm hiểu lịch sử gấp nếp và đứt gãy của vỏ trái đất. Với mô hình này, các nhà địa chất đã ước lượng rằng núi Andes cao lên từ từ trong 40 triệu năm vừa qua.

Garizone cùng cộng sự John M. Eiler, giáo sư địa hóa học về khí quyển và khoa học biển thuộc Học viện khoa học Ấn Độ tại Bangalore, đã sử dụng một phương pháp mới được phát triển gần đây để kiểm tra ảnh hưởng của lượng mưa, nhiệt độ bề mặt đến thành phần hóa học trong đất của một ngọn núi. Bằng việc nghiên cứu lưu vực trầm tích dãy Andes, nhóm nghiên cứu có thể xác định khi nào và tại độ cao nào so với mặt nước biển trầm tích cổ lắng xuống. Thay đổi về độ cao được ghi nhận cho thấy dãy Andes phát triển một cách chậm chạp trong 10 triệu năm, rồi đột ngột nâng lên nhanh hơn rất nhiều trong khoảng 10 đến 6 triệu năm trước.

Garizone trên ngọn núi Andes, nơi cô nghiên cứu sự nâng cao của các ngọn núi. (Ảnh: đại học Rochester)

Nghiên cứu do đồng nghiệp của Garzione, Gregory D. Hoke, thực hiện đã chứng thực lý thuyết này đồng thời chỉ ra rằng không chỉ có dãy núi mà cả một vùng rộng lớn hơn 300 dặm cũng được nâng lên với mức độ giống như Andes. Trong một nghiên cứu sẽ sớm được công bố trên tạp chí Earth and Planetary Science Lettes, Hoke giải thích phát hiện của mình về việc làm thế nào những dòng sông tạo nên các hẻm núi ở sườn Andes khi dãy núi này cao lên. Bằng việc xác định thời gian xảy ra đứt gãy cũng như vạch ra độ sâu và phạm vi của hẻm núi, Hoke chỉ ra rằng sự nâng lên của bề mặt xuất hiện ở lưu vực trầm tích, nơi Garizone thực hiện tính toán của mình, đã diễn ra toàn bộ theo chiều ngang dãy Andes.

Những phát kiến mới này cùng với một loạt các dấu hiệu địa chất bao gồm lịch sử gấp nếp và đứt gãy, hiện tượng xói mòn, núi lửa phun trào và tích lũy trầm tích dẫn đến quá trình tách tấm gây nhiều tranh cãi. Mặc dù quá trình tách tấm đã được đề cập đến trong nhiều thập kỷ, Garizone cho biết đó vẫn là vấn đề gây tranh cãi vì các mô hình hình thành núi trên máy móc khó có thể tái tạo lại quá trình này. Cho đến trước khi có được kết quả nghiên cứu mới, các phương pháp xác định quá trình nâng cao địa tầng cổ đại vẫn chưa được tin cậy cho lắm.

Khi phiến hình thành vỏ trái đất ở đại dương và lục địa tiếp xúc, các nhà địa chất tin rằng vỏ lục địa bị oằn lên. Trên bề mặt, nó thể hiện ở hiện tượng các dãy núi nâng cao, nhưng dưới lớp vỏ sự oằn lên lại tạo ra một “rễ” đậm đặc để giữ lớp vỏ lại như một cái neo. Lý thuyết địa chất thông thường cho rằng hiện tượng đối lưu của lớp manti lỏng nằm sâu trong vỏ trái đất đã ăn mòn lớp rễ đậm đặc giống như dòng suối làm mòn tảng đá, cho phép núi cao lên từ từ khi lớp vỏ co lại và dày lên.

Tuy nhiên, theo Garizone, lý thuyết tách tấm lại đưa ra giả thuyết rằng thay vì việc bị xói mòi dần dần, lớp rễ bị nóng lên, chảy chầm chậm xuống dưới như giọt mật đường cho đến khi nó đột ngột bong ra và chìm vào lớp manti lỏng. Những ngọn núi phía trên, thoát khỏi sức nặng, nhô lên giống như dãy Andes, tăng chiều cao từ khoảng 2 kilomet đến 4 kilomet trong vòng chưa đầy 4 triệu năm.

Garizone cho biết việc các dãy núi tăng chiều cao nhanh chóng cũng có ảnh hưởng đến khí hậu và tiến hóa. Cô hiện đang làm việc với nhà cổ sinh vật học Darin A. Croft kiêm giáo sư giải phẫu tại đại học Case Western Reserve, và Bruce MacFadden – người phụ trách ngành cổ sinh vật học động vật có xương sống đồng thời là giáo sư tại đại học Florida trong quá trình tìm kiếm câu trả lời cho một số câu hỏi xung quanh ảnh hưởng của hiện tượng núi nhô cao nhanh chóng đối với khí hậu khu vực cũng như hệ động vật ở Nam Mỹ, trong thời kỳ Mioxen khi Andes bắt đầu nhô cao. Nghiên cứu được Quỹ khoa học quốc gia tài trợ.