Горы такие большие и тяжелые... Почему они не погружаются в землю?

Горы не погружаются в мантию из-за изостазии. Земная кора гораздо менее плотная, чем мантия.

Вы когда-нибудь видели айсберг, плавающий в Северном Ледовитом океане? Или, что более распространено, кубики льда, плавающие в стакане воды? Вы, вероятно, знаете, что это происходит потому, что жидкая вода имеет большую плотность, чем твердый лед. Однако вы также могли заметить, что более толстые куски льда поднимаются над водой выше, чем тонкие. Это плавучесть, которая оказывает силу, направленную вверх, на любой объект, погруженный в жидкость. Плавучесть - это противодействующая сила, которую ощущает тело, частично или полностью погруженное в жидкость.

Различные слои Земли действуют аналогичным образом. Верхняя часть мантии соединяется с корой, образуя литосферу. Астеносфера - это область мантии под литосферой, на которой литосфера как бы плавает. Астеносфера пластична и может двигаться как жидкость. Подобно тому, как деревянный брусок плавает на воде, литосфера разной толщины будет вытеснять разное количество астеносферы и "плавать".

Это объясняется с помощью важной теории в геологии, называемой принципом изостазии. Это представление о том, что более тонкая кора должна плавать поверх более плотной мантии. Изостазия определяет высоту континентальных поверхностей суши и глубину океанических бассейнов.

Когда сила гравитации, тянущая вниз литосферу, равна силе плавучести мантии, толкающей ее вверх, говорят, что поверхность Земли находится в изостатическом равновесии. Горная цепь располагается выше, чем морская кора, потому что она толще литосферы.

Существует две основные гипотезы о том, как изостазия поддерживает горные массивы.

Изостазия Эйри

Согласно сэру Джорджу Эйри, более легкая материя на земле внизу уравновешивает огромный вес гор. Кора, состоящая из более легкого материала, покоится на субстрате из гораздо более плотного материала. Подобно тому, как корабль держится на воде, погрузив в нее свое большое основание, Гималаи "плавают" в более плотной магме, погрузив в нее свою большую часть.

Эйри подчеркнул, что Гималаи демонстрируют свою истинную силу притяжения, потому что субстрат имеет протяженный корень из легкого материала, который уравновешивает массу, находящуюся выше. Он сказал, что если бы поверхностный столб над субстратом был больше, то большая его часть была бы погребена в субстрате.

Если бы она была меньше, то меньшая часть была бы погружена в субстрат. Он утверждал, что не существует изменений в плотности различных толщ суши (гор, плоскогорий и равнин), что говорит о постоянной плотности с разницей в толщине.

Изостазия Пратта

Его гипотеза постулирует, что плотность материала в земной коре меняется в зависимости от высоты слоев коры. Горные районы имеют меньшую плотность, чем плоскогорья, плоскогорья имеют меньшую плотность, чем равнины, а дно океана является самым плотным. Поэтому объекты, состоящие из легких материалов, располагаются на большей высоте, чем объекты, созданные из более плотных материалов. По сути, можно предположить, что более легкая материя находится под горами, а более тяжелая - под морями.

Термин "уровень компенсации" относится к линии, которая разделяет верхние части массива от более глубоких плотных пород на постоянной глубине. Ниже этого уровня нет разницы в плотности.

Изостатические корректировки

Горное образование начинает свою заключительную фазу после завершения сближения плит. На этом этапе изостатический отскок вызывает поднятие земной коры. Континентальная кора, которая находится на плаву в пластичной верхней мантии, перемещается вертикально в результате изостатического отскока. Когда масса с вершины горы смывается эрозией, нагрузка на кору уменьшается. Континентальная кора выполняет "изостатическую корректировку", в результате чего она поднимается вертикально (плавает выше) в мантии.

Давайте попробуем понять это немного яснее. Дерево плавает на воде, но толстые блоки больше выступают над поверхностью воды, чем тонкие куски.

Однако толстые плиты также погружаются в воду на большую глубину, чем тонкие. Вы можете считать, что погруженная в воду часть деревянного блока является его корнем. Подумайте, что может произойти, если на одну из деревянных плит положить второй кусок дерева. Тогда блок попытается найти новое изостатическое (гравитационное) равновесие. Низ соединенного блока теперь будет ниже, а его вершина - выше, чем раньше. "Изостатическая регулировка" относится к этому процессу достижения нового уровня гравитационного равновесия.

Помните, что изостазия - это не событие и не сила. Проще говоря, куски коры разной толщины поддерживают естественное равновесие или схему регулировки, благодаря которой гравитация остается на месте, а наши горные пейзажи - неизменными!

В общем, гора не может опуститься, потому что изостазия требует, чтобы она продолжала плавать в более плотной астеносфере.