Geologi på det tibetanske plateau

Det tibetanske plateau er et enormt land med en størrelse på ca. 3.500 med 1.500 kilometer med et gennemsnit på mere end 5.000 meter i højden. Dens sydlige rand, Himalaya-Karakoram-komplekset, indeholder ikke kun Mount Everest og alle 13 andre toppe højere end 8.000 meter, men hundreder af 7.000 meter toppe, som hver er højere end andre steder på Jorden.

Det tibetanske plateau er ikke kun det største, højeste område i verden i dag; det kan være den største og højeste i hele den geologiske historie. Det skyldes, at det sæt af begivenheder, der dannede det, ser ud til at være unikt: en fuld hastighedskollision af to kontinentale plader.

For næsten 100 millioner år siden adskilles Indien fra Afrika, da superkontinentet Gondwanaland brød sammen. Derfra bevægede den indiske plade sig nordpå med en hastighed på omkring 150 millimeter om året - meget hurtigere end nogen plade bevæger sig i dag.

Den indiske plade bevægede sig så hurtigt, fordi den blev trukket fra nord, da den kolde, tætte oceaniske skorpe, der udgjorde, at en del af den blev subduceret under den asiatiske plade. Når du begynder at subducere denne type skorpe, vil den synke hurtigt (se dens nutidige bevægelse på dette kort). I Indias tilfælde var denne "pladetrækning" ekstra stærk.

En anden grund kan have været "ridge push" fra den anden kant af pladen, hvor den nye, varme skorpe oprettes. Ny skorpe står højere end den gamle havskorpe, og forskellen i højde resulterer i en ned ad bakke. I Indias tilfælde kan kappen under Gondwanaland have været særlig varm, og ryggen skubbet stærkere end normalt også.

For omkring 55 millioner år siden begyndte Indien at pløje direkte ind på det asiatiske kontinent. Når to kontinenter mødes, kan hverken den ene subduceres under den anden. Kontinentale klipper er for lette. I stedet hoper de sig op. Den kontinentale skorpe under det tibetanske plateau er den tykeste på Jorden, omkring 70 kilometer i gennemsnit og 100 kilometer på steder.

Det tibetanske plateau er et naturligt laboratorium til undersøgelse af, hvordan skorpen opfører sig under ekstremerne af pladetektonik. For eksempel har den indiske plade skubbet mere end 2000 kilometer ind i Asien, og den bevæger sig stadig nordpå ved et godt klip. Hvad sker der i denne kollisionszone?

Da skorpen på det tibetanske plateau er dobbelt så stor som dens normale tykkelse, sidder denne masse af letvægtsgrund flere kilometer højere end gennemsnittet gennem simpel opdrift og andre mekanismer.

Husk, at de granitiske klipper på kontinenterne bevarer uran og kalium, som er "inkompatible" varmeproducerende radioaktive elementer, der ikke blandes i mantlen nedenunder. Den tykke skorpe på det tibetanske plateau er således usædvanligt varmt. Denne varme udvider klipperne og hjælper platået med at flyde endnu højere.

Et andet resultat er, at platået er ret fladt. Den dybere skorpe ser ud til at være så varm og blød, at den flyder let og efterlader overfladen over dens niveau. Der er tegn på, at der er meget direkte smeltning inde i skorpen, hvilket er usædvanligt, fordi højt tryk har en tendens til at forhindre, at klipper smelter.

På det tibetanske platå nordside, hvor den kontinentale kollision når længst, skubbes skorpen til side mod øst. Dette er grunden til, at de store jordskælv der er strejkebegivenheder, ligesom dem på Californiens San Andreas skyldog ikke skubbe jordskælv som dem på platåets sydside. Den slags deformation sker her i unikt stor skala.

Den sydlige kant er en dramatisk zone med presning, hvor en kile af kontinental klippe skubbes mere end 200 kilometer dyb under Himalaya. Når den indiske plade er bøjet ned, skubbes den asiatiske side op i de højeste bjerge på Jorden. De fortsætter med at stige omkring 3 millimeter om året.

Tyngdekraften skubber bjergene ned, mens de dybt undertrukne klipper skubber op, og skorpen reagerer på forskellige måder. Nede i de midterste lag spreder skorpen sig sidelæns langs store fejl, ligesom våd fisk i en bunke, hvor man udsætter dybe siddende klipper. På toppen, hvor klipperne er solide og sprøde, angriber jordskred og erosion højderne.

Himalaya er så høj, og monsun regn ned over den så stor, at erosion er en voldsom styrke. Nogle af verdens største floder bærer Himalaya sediment i havene, der flankerer Indien, og bygger verdens største snavsbunker i ubådfans.

Al denne aktivitet bringer usædvanligt hurtigt dybe klipper til overfladen. Nogle er begravet dybere end 100 kilometer, men alligevel dukkede hurtigt nok op til at bevare sjældne metastable mineraler som diamanter og coesite (højtryks-kvarts). Organer af granit dannet titusinder kilometer dybt i skorpen er blevet udsat efter kun to millioner år.

De mest ekstreme steder på det tibetanske plateau er dets østlige og vestlige ender - eller syntakser - hvor bjergbælterne er næsten dobbeltbøjede. Geometrien for kollision koncentrerer erosionen der i form af floden Indus i den vestlige syntaksis og Yarlung Zangbo i den østlige syntaksis. Disse to mægtige vandløb har fjernet næsten 20 kilometer skorpe i de sidste tre millioner år.

Skorpen nedenunder reagerer på denne unroofing ved at strømme opad og ved at smelte. Således fører de store bjergkomplekser til Himalaya-syntakserne - Nanga Parbat i vest og Namche Barwa i øst, som stiger 30 millimeter om året. Et nyligt papir sammenlignede disse to syntaksiske opbygninger med udbulinger i menneskelige blodkar - "tektoniske aneurismer." Disse eksempler på feedback mellem erosion, opløftning og kontinental kollision kan være det mest vidunderlige vidunder i Tibetan Plateau.