@ 2019.03.18 , 12:00

新地质地貌理论猜测:是流水本身使瀑布成为了瀑布

瀑布是地球上最雄起壮丽的景观之一:银河落九天,雷鸣般的水声和如千军万马一往无前的慑人气势。但它们是怎么出现的?

传统观点认为,瀑布是由外部力量形成的,例如地震、山体滑坡或海平面变化,这些地质学力量会大大改变和破坏地表乃至河床。但事实证明,内部驱动力量也可能负有责任。

加州理工学院的研究人员最近提出了一个激进假设:瀑布使自己成为现实。

研究人员说,瀑布的形成一直是个谜,其中一个原因是这些层叠洪流需要在地质时间尺度上演变。从某种意义上说,它赋予了瀑布既定的描述,即瀑布是由外部因素所塑造的。

但一个难以研究的现象,依然存在着被研究的可能性。

“我们认为瀑布可以自发形成,”作者在论文中解释说,“这意味着在没有外部扰动或岩性控制的情况下,瀑布可以通过水流、沉积物运输和基岩切口之间的内部反馈形成。”

为了验证他们的想法,研究人员在实验室内制造了一条迷你河流:一条长7.3米的水槽,由聚氨酯泡沫的“合成基岩”制成,并将其倾斜至近19.5百分比坡度。

他们在水槽中放置了小砾石鹅卵石,代表天然岩石沉积物。下方为接水池,上面持续放水,保持水槽中流水不断,就像自然形成的溪流。

在几个小时内,不断流动的水和岩石开始以非均匀的方式侵蚀软泡沫河床。

“沿着河床,侵蚀的深浅变化产生了重复的基岩顶部凸起和凹陷,它们次第有致地形成了循环台阶。”论文写道,“瀑布使水池变深,淹没沉积物,使其基底免受侵蚀,而水池下游的垂直排水出口,导致斜槽更陡。”

实际上,模型表明,流动水力学、沉积物运输和基岩侵蚀的组合足以在可塑性河床中形成起伏的形状,使其具有足够的水落差,最后变成瀑布。

加州理工学院的Joel Scheingross(现在的内华达大学里诺分校)告诉《新科学家》杂志说:“大自然并不喜欢一视同仁。有些区段受到的侵蚀更多且深,而其他区域则稍微偏浅。”

当然,实验室中的模拟并不一定能反映大自然的真实过程——但足以表明可能性。

正因为如此,该团队表示,对这种“内在形成过程”的进一步研究可以帮助我们“区分自我形成瀑布与外部强迫跌水[和]有助于梳理人类对地质历史过程的认知”。

“如果我们想要了解地球表面如何随时间变化,那么认识到所有可以塑造地貌的不同进程就是非常重要的工作。”杜兰大学的地貌学家Nicole Gasparini告诉Gizmodo,“这项研究让我们警醒,因为它指出了以往被忽视的可能性。其中一些地貌可能是自发形成的,与过去的地质事件毫无关系。”

该研究结果发表在Nature上。

本文译自 sciencealert,由译者 majer 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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