科普|这些不起眼的鹅暖石，却为地质学家破解了阿尔比斯山V型谷的成因！

瑞士阿尔卑斯山V型谷，图片：driverlayer.com。

大约2500万年前，在雪崩和河流冲击的作用下，瑞士阿尔卑斯山逐渐形成了如今的V形谷地貌景观。

阿尔卑斯山的这些V形谷，与平原和丘陵地貌形成了鲜明对比，至今仍保留着一些几百万年前的地质特征。

如今，伯尔尼大学的地质学家Philippos Garefalakis和Fritz Schlunegger运用现代数字技术，解开这些V型谷地貌景观的演变过程。他们分析了瑞士中部3000万年到2500万年的河流各段岩石特征，并详细描述了阿尔卑斯山在短时间内进化的情况。

左图：3000万年前，阿尔卑斯山河流及岩层情况。右图：2500万年前，阿尔卑斯山河流及岩层情况。图片提供：Philippos Garefalakis, University of Bern.

小小石头记录着巨大的变迁

从3000万年到2500万年这500万年之间，阿尔卑斯山陡峭的V形谷和河流的形态，已经发生明显的变化。也就是说，该地区地貌发生了从左图到右图的巨大变化，而这个变化只用了500年时间。从地质的角度来讲，500年是十分短暂的的，对于地质学家来说，这也就是几秒钟的时间。

Philippos Garefalakis和Fritz Schlunegger这两位地质学家，分析了数千个位于瑞士中部瑞吉山(Mt. Rigi)的鹅卵石，才得出以上结论。他们的这一研究结果最近发表于在线出版刊物《Scientific Reports》 上。

这座曾被歌德赞誉为“”山中女王"的瑞吉山，因其壮观的景色而著称，其谷底的河道内分布着大量的鹅卵石。这些石头在过去的地质历史中，曾受阿尔卑斯河的搬运作用，它们记录了阿尔卑斯山的崛起及其地貌景观的相关变化。

研究人员发现，只用了500年，瑞士中部的阿尔卑斯山就从当初秀美的田园草地，变成了现在我们所看到的河流深谷。

田园风光

3000万年前，在阿尔卑斯山脉的河流源头位于一个平坦的山坡上，这与目前在英国那边的情况类似。

瑞士阿尔卑斯山的这些河流中含有大量的鹅卵石，这些鹅卵石在地质学研究中被称为河成砾岩。因此，这里的每一个河床，都反映了在某一个地质时代河流的沉积情况。

Philippos和他的团队研究分析了瑞吉山地区所有河流中堆积的鹅卵石，发现这些石头的大小和分布存在一些可循的规律。

在瑞吉山的河流底部，3000万年前的河床中鹅卵石均为苹果一般大小，河流深度为2至4米。而在河流源头的山上，在有着2500万年历史的沉积地形里，裸露出的圆石却有足球大小，而且河流深度不到1米。

戏剧性的演变

瑞士阿尔卑斯山地貌景观的变化速度相当快，极富戏剧性。

三千万年前，阿尔卑斯山脚下曾是一片草原。阳光灿烂，河水流动平缓，一派田园风光。

然而，之后的500年，这里发生了大量的滑坡和山体崩塌事件，山上的巨石随着崩塌和洪水的发生，从山顶一直运动到山下。这期间，巨石变鹅卵，沧海变桑田。

崩塌，搬运，沉积。于是就形成了，如今瑞士阿尔卑斯山陡峭的V型谷自然地貌景观。

所有的这些变化，都是因为阿尔卑斯山在这期间开始抬升，而且这次抬升发生的时间非常短。

数字技术的应用

现有的理论，已经披露了河流中砾岩的大小与河流能量之间的定量关系。Philippos可以将相同的概念应用到对他的研究中，而难度就在于如何测量这些河床中成千上万的鹅卵石的大小。

Philippos和他的团队只能通过计算机技术来实现这些测量。他们先为这些河床拍摄数码照片，然后再通过计算机，测量照片上所显示出的大量的鹅卵石的直径。

这是此项技术首次应用于岩石学研究，它将为我们研究地球上河流成因及其变化提供全新的理解。

Reference:
Philippos Garefalakis, Fritz Schlunegger. Link between concentrations of sediment flux and deep crustal processes beneath the European Alps. Scientific Reports, 2018; 8 (1) DOI: 10.1038/s41598-017-17182-8

编辑：矿语君，责编：谢涛。

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