Горы образуются, когда движения земной коры поднимают большие массы пород: континенты сталкиваются, плиты сжимаются или растягиваются по разломам, а вулканы наращивают конусы из лавы и пепла. Одновременно вода, лёд, ветер, перепады температуры и сила тяжести разрушают поднятый рельеф. Высота гор зависит от непрерывного соревнования подъёма и эрозии.
Почему столкновение создаёт хребет
При сближении двух континентальных плит находившийся между ними океан обычно сначала закрывается через субдукцию. Когда плавучие континенты встречаются, один не может легко уйти глубоко под другой. Кора сжимается, складывается, разламывается и надвигается пластами. Она становится толще, а поверхность поднимается.
Под высоким хребтом образуется глубокий «корень» из относительно лёгкой континентальной коры. Такой баланс называют изостазией. Гора не плавает на жидкой магме, но литосфера в долгом масштабе способна прогибаться под весом и подниматься при разгрузке.
Гималаи растут из-за продолжающегося столкновения Индии с Евразией. Альпы сформировались при сложном сближении Африки, Европы и промежуточных блоков. Внутри старых материков сохранились остатки гораздо более древних столкновений, хотя их вершины давно сглажены.
Как горы возникают над зоной субдукции
Когда океаническая плита погружается под континентальную, край материка сжимается и деформируется. Из погружающейся плиты выделяется вода, которая способствует плавлению пород мантии. Магма поднимается и застывает в глубине или достигает поверхности. Так тектоническое поднятие сочетается с вулканизмом.
Анды являются известным примером такого пояса. Их история подробнее разобрана в ответе на вопрос, почему образовались Анды. Не каждая вершина там является вулканом: большая часть хребта поднята и деформирована общим взаимодействием плит.
Система работает рывками. Разломы некоторое время удерживают напряжение, а затем сдвигаются, вызывая землетрясения. За миллионы лет множество небольших и крупных смещений создаёт значительный подъём.
Бывают ли горы без столкновения континентов
Да. При растяжении кора разбивается на блоки. Одни опускаются, другие остаются выше или поднимаются вдоль разломов, образуя протяжённые горные массивы и впадины. Такие структуры типичны для рифтовых областей.
Вулканические горы строятся из застывшей лавы, пепла и обломков. Их форма зависит от состава магмы и характера извержений. Широкие щитовые вулканы возникают из сравнительно текучей лавы, а слоистые конусы складываются из чередующихся потоков и выбросов. Почему расплав выходит наружу, объясняет статья о том, почему извергаются вулканы.
Есть и куполообразные поднятия, связанные с движением магмы в глубине, а также горы, оставленные эрозией вокруг более стойких пород. Поэтому одинаковый силуэт не всегда означает одинаковое происхождение.
Что разрушает вершины
Выветривание дробит и изменяет породы на месте. Вода проникает в трещины, замерзает и расширяется, корни растений раздвигают слабые участки, химические реакции растворяют одни минералы и создают другие. Перепады температуры тоже способствуют растрескиванию, хотя их роль зависит от климата и породы.
Эрозия уносит продукты разрушения. Реки врезаются в склоны и переносят песок, ил и гальку. Ледники шлифуют долины и вырывают крупные обломки. Ветер особенно заметен в сухих районах, но обычно вода и сила тяжести выполняют большую часть работы.
Камнепады, оползни и обвалы быстро перемещают материал вниз. Они могут быть вызваны ливнем, таянием снега, землетрясением или постепенным ослаблением склона. Затем река выносит обломки к равнине, озеру или морю, где из них со временем образуются осадочные породы.
Почему разгрузка может снова поднять горы
Когда эрозия удаляет массу с вершины, литосфера становится легче и медленно поднимается. То же происходит после таяния огромного ледникового щита. Это изостатическое поднятие частично компенсирует разрушение и открывает на поверхности породы, которые раньше находились глубоко.
Поэтому обнаруженные в горах граниты могли когда-то кристаллизоваться на километровой глубине. Тектонический подъём и эрозия постепенно сняли верхние слои. Современная вершина может состоять не из материала, поднятого непосредственно на поверхность, а из внутренней части древней горной системы.
Растут горы или снижаются
Оба процесса идут одновременно. Если тектонический подъём быстрее эрозии, средняя высота увеличивается. Если столкновение прекратилось, а разрушение продолжается, хребет постепенно становится ниже и округлее. Но скорость меняется вместе с климатом, высотой, составом пород и активностью разломов.
Высота не позволяет просто определить возраст. Молодые горы часто острые и высокие, однако быстрый подъём может сочетаться с очень сильной эрозией. Старый хребет способен испытать новое поднятие. Геологи учитывают структуру пород, возраст минералов, скорость движения плит и форму речных долин.
Куда исчезают разрушенные горы
Их вещество не пропадает. Обломки становятся речными наносами, пляжным песком и слоями на морском дне. После погребения они могут превратиться в осадочные породы, попасть в зону столкновения и снова подняться. Часть океанических осадков уходит вместе с плитой в мантию.
Так горообразование входит в более крупный круговорот пород и движение плит. Именно мобильность литосферы создаёт условия для новых хребтов, а поверхностные процессы возвращают материал вниз.
Как измеряют рост и разрушение
Спутниковая геодезия фиксирует горизонтальное сближение плит и вертикальное движение поверхности. Повторные снимки и лазерное сканирование показывают изменение ледников, оползней и речных долин. Возраст минералов помогает определить, когда порода остыла при подъёме из глубины, а космогенные изотопы на открытой поверхности позволяют оценить скорость эрозии.
Отдельное землетрясение может поднять участок на сантиметры или метры, но затем оползни и реки быстро уберут часть прироста. Поэтому высоту хребта нельзя объяснить суммой только тектонических толчков. Учёные сравнивают поток материала вверх и вниз на больших площадях и временных интервалах.
Могут ли горы исчезнуть полностью
Высокий рельеф со временем действительно сглаживается, если новый подъём прекращается. Однако глубокие структуры горного пояса остаются в коре. По складкам, метаморфическим породам и гранитам геологи узнают о древнем столкновении даже там, где сегодня лежат невысокие холмы или равнина.
Иногда новый тектонический этап снова поднимает старые породы. Тогда современный хребет сочетает древнее геологическое основание и молодой рельеф. Это ещё одна причина, по которой возраст породы и возраст формы поверхности нельзя считать одним и тем же.
Седьмой шаг маршрута «От земного ядра до будущих материков» подводит к далёкому будущему. Горы отмечают места, где плиты встречаются сегодня, а древние сглаженные пояса помогают восстановить континентальные столкновения прошлого.
