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珠穆朗玛峰。图片来源：Daniel Prudek/Getty
对珠穆朗玛峰附近科西河流域演化的模拟表明，大约在 8.9 万年前发生了一次河流袭夺事件。这次袭夺事件引发的均衡反弹可能贡献了珠穆朗玛峰地区岩石总隆升速率的 10% 到 50%，并且可能部分解释了珠穆朗玛峰重新加速的隆升速率及其异常的海拔高度。珠穆朗玛峰是地球上最高的山峰，比喜马拉雅山脉中第二高的山峰高出约250米。考虑到该地区构造运动的相对一致性，这显得尤为惊人。此外，珠穆朗玛峰的短期岩石隆升速率约为每年1毫米，高于长期岩石隆升速率，这也引发了一个问题，即珠穆朗玛峰隆升速率的变化是否存在潜在机制？附近的科西河或许揭示了一种可能的机制。科西(Kosi)河上游为东西走向，下游为南北走向，其纵剖面呈明显的凸起状。科西河不同寻常的流域格局和独特的河流剖面被认为是由河流袭夺形成的，而河流袭夺可以驱动河流快速侵蚀。这种侵蚀引起的均衡响应（阿基米德原理应用于漂浮在地幔上的地壳）将推动山脉的重新生长。因此，更好地了解科西河的流域演化可以帮助解释珠穆朗玛峰的异常海拔和隆升速率的变化。为了模拟河流对袭夺的响应演化，我们使用简单的河流功率模型，通过改变上游面积，对河流袭夺过程进行了数值重建。在袭夺之前，河流仅包含袭夺点下游的部分，并假设其处于长期构造隆升速率的稳定状态。袭夺发生后，由于上游面积和河流流量的增加，河流开始下切。河流需要时间来响应上游流域面积的这种变化，因此现代河流剖面记录了这一袭夺过程。我们使用非线性反演方法来解释袭夺记录，并找到河流袭夺的时间和重要的河流功率参数。我们的最佳拟合模型估计，袭夺事件发生在约8.9万年前。此外，模拟的河流剖面与现代河流剖面非常吻合（图1a）。上游流域面积的袭夺所驱动的河流下切代表了侵蚀的动态和非稳态组成部分。河流下切降低了河道沿线的海拔高度，但该区域受到均衡反弹引起的岩石隆升的影响。下切引起的地表隆升将促进海拔升高，并抬升包括珠穆朗玛峰(Chomolungma)、洛子峰(Lhotse)和马卡鲁峰(Makalu)在内的周围山峰。为了计算地表隆升速率，我们使用了二维挠曲模型和傅里叶变换方法，根据我们最佳拟合河流功率模型得到的现今下切速率来估计垂直挠度。根据地震和重力数据，喜马拉雅地区的岩石圈有效弹性厚度估计为10-30公里，这种现象将导致珠穆朗玛峰的地表隆升速率增加0.2-0.5毫米/年（图1b）。这种均衡响应可以贡献额外的岩石隆升分量，相当于目前GPS测定的岩石隆升速率3的约10-50%。图1：最佳拟合模型下恢复的河流剖面和由此产生的地表隆升。a. 科西河流域恢复的河流剖面与真实河流剖面的比较。主干流的预测结果良好，支流的整体形态也得到了再现。图中显示了科西河主干高岩石隆升速率带。图中的四个参数是最佳拟合参数（其中m为面积指数，n为坡度指数，K为可蚀性，tc为袭夺时间）。b. 计算得到的喜马拉雅山最高地区现今均衡隆升速率，有效弹性厚度为20公里。© 2024，Han, X. et al.虽然构造过程是珠穆朗玛峰海拔高度的根本原因，但我们的研究结果表明，由于河流袭夺，可能存在一种以前未被认识到的额外岩石隆升机制。由流域袭夺引起的高侵蚀速率可以导致邻近山峰地表隆升增强，这一观点有悖直觉，但也引人入胜。值得注意的是，我们的模型假设，在河流袭夺之前，研究区域处于地形稳态，其特征是岩石隆升速率和侵蚀速率相等。然而，定量的古海拔高度估计表明，自中新世以来，喜马拉雅山中部的平均海拔高度一直保持稳定，这支持了我们的假设。此外，我们的模型没有考虑降水的空间变异性。考虑到对古降水演变的认识有限，我们选择使用降水空间均匀的河流功率模型，其中袭夺时间与洪积物年龄非常吻合。河流袭夺过程在喜马拉雅山其他地区和其他造山带中也很常见。考虑河流袭夺对隆升的贡献将有助于研究人员更全面地思考造山带的演化和高山形成过程。“这项研究调查了珠穆朗玛峰为何是地球上最高峰的原因。这是一个有趣的问题，也是一个更大主题的一部分，即为什么山脉及其山峰的高度在走向和与其他山脉相比时都存在差异。这篇文章的优势在于它使用了一种新颖而有用的方法来量化河流侵蚀和均衡反弹之间的相互作用。”挪威卑尔根大学的Ritske Huismans和Sebastian Wolf。这篇文章最初的想法来自于我们对喜马拉雅山独特水系的研究。我们观察到，喜马拉雅山地区的特点是河流众多，其上游为东西走向，下游为南北走向。珠穆朗玛峰附近的科西河尤为突出，因为它穿过了喜马拉雅山的最高部分。我们假设科西河经历过一次河流袭夺事件。为了验证这一假设，我们使用河流功率模型来模拟河流袭夺过程的演化。我们很快意识到，需要非线性反演方法来找到能够最好地预测现代地形的模型，同时还要考虑河流功率参数的不确定性。由这一过程驱动的高河流侵蚀速率是区域构造隆升速率的许多倍。反过来，地壳的均衡岩石隆升又将附近的山脉推得更高。J.-G.D. & M.F.“这项研究试图弄清楚为什么世界最高峰高于其他喜马拉雅山峰。作者发现，一条河流被另一条河流袭夺后，突然出现的河流侵蚀脉冲足以在均衡状态下提高山峰的高度，尽管他们分析的袭夺事件并不能完全解释珠穆朗玛峰的重新隆升。”《自然-地球科学》主编Tamara Goldin。参考文献：
1. River capture enhances the uplift of Chomolungma. Nat. Geosci. 17, 961–962 (2024). https://doi.org/10.1038/s41561-024-01557-4
2. Han, X. et al. Recent uplift of Chomolungma enhanced by river drainage piracy. Nat. Geosci. https://doi.org/10.1038/s41561-024-01535-w (2024).
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