珠穆朗瑪峰何以成世界第一高峰？王成善院士團(tuán)隊(duì)發(fā)表最新研究成果

近日，中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）地球科學(xué)與資源學(xué)院王成善院士團(tuán)隊(duì)在國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊《Nature Geoscience》在線發(fā)表創(chuàng)新性研究成果，題目為“Recent uplift of Chomolungma enhanced by river drainage piracy”（河流襲奪加劇了珠穆朗瑪峰近期的隆升）。

1852年，珠穆朗瑪峰被公認(rèn)為世界第一高峰；1953年，人類(lèi)首次被記錄成功攀登這座高峰；2020年，中國(guó)科學(xué)家完成了對(duì)它的最新測(cè)量——海拔8,848.86米。每位登山家都想征服珠峰，地質(zhì)學(xué)家們卻想探尋更深層的奧秘，它為什么如此高？

全球科學(xué)家多年的研究已經(jīng)證實(shí)，印度板塊與歐亞板塊的碰撞是喜馬拉雅山脈中一系列高峰形成的主要原因。然而，板塊碰撞本身無(wú)法完全解釋珠峰為何有如此異常的高度，它與世界第二高峰喬戈里峰的高度差接近250米，而喬戈里峰與第三高峰干城章嘉峰、第四高峰洛子峰之間的高度差卻僅為幾十米，這一顯著的高度差表明，珠峰的進(jìn)一步隆升可能受到了某種獨(dú)特機(jī)制的影響。

為了闡釋上述問(wèn)題，王成善院士團(tuán)隊(duì)與國(guó)際合作者通過(guò)多年的野外科學(xué)考察，發(fā)現(xiàn)珠峰地區(qū)存在獨(dú)特的科西河（Kosi River）流域。該流域的上游河段朋曲位于青藏高原，呈東西走向，而下游河段阿潤(rùn)河則切穿喜馬拉雅山脈，呈南北走向。

珠穆朗瑪峰與科西河上游河谷（圖右上角為喜馬拉雅山脈7500 m以上山峰高程排名與海拔關(guān)系圖）  本文圖片均為“中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）”微信公號(hào) 圖

對(duì)現(xiàn)代科西河水系的上下游河道特征對(duì)比研究表明，該河流處于不穩(wěn)定狀態(tài)，極有可能是古阿潤(rùn)河襲奪（指一條河流通過(guò)侵蝕“搶走”另一條河流的水流）古朋曲的結(jié)果。為此，研究團(tuán)隊(duì)根據(jù)野外考察的結(jié)果，結(jié)合水力侵蝕模型與非線性反演方法，重建了古阿潤(rùn)河襲奪古朋曲的過(guò)程。最佳模擬結(jié)果很好地?cái)M合了現(xiàn)今的河道剖面，表明襲奪事件發(fā)生在距今約89,000年前。襲奪發(fā)生后，襲奪點(diǎn)下游的河流因上游流域面積與流量增加而開(kāi)始快速下切，最高下切速率可達(dá)12 mm/yr。這種下切不僅降低了河道的高程，還導(dǎo)致周?chē)鷧^(qū)域的巖石因均衡反彈而隆起。河流襲奪引發(fā)的均衡反彈可使珠峰的隆升速率增加0.2-0.5 mm/yr，使珠峰增加了15-50米的異常高度。這一過(guò)程不僅影響了珠峰還波及了周?chē)纳椒澹缏遄臃搴婉R卡魯峰，二者隆升幅度與珠峰相似，促使它們?cè)诟叻迮琶猩仙?/p>

盡管構(gòu)造活動(dòng)仍然是控制珠峰高度的主要因素，該研究揭示了河流襲奪導(dǎo)致山峰隆升的新機(jī)制。河流襲奪在喜馬拉雅造山帶及其他造山帶中普遍存在，考慮其對(duì)山峰隆升的貢獻(xiàn)，有助于科研人員更全面地理解造山帶演變與高峰形成過(guò)程。

【圖1】珠穆朗瑪峰地區(qū)地貌特征圖
a. 科西河河網(wǎng)分布
b. 科西河流域χ值圖

【圖2】科西河流域重建的河流剖面與相關(guān)參數(shù)
a. 最佳模擬結(jié)果殘差分布
b. 模擬河流與實(shí)際河流剖面對(duì)比
c, d. 模擬反演結(jié)果，星號(hào)顯示了最佳模擬結(jié)果位置

【圖3】科西河下游襲奪導(dǎo)致快速下切和均衡反彈的隆升
a. 下切速率分布圖
b. 均衡反彈誘發(fā)的隆升速率分布圖