Le dimensioni delle valli dell'Himalaya sono controllate dall'innalzamento delle rocce causato dalla tettonica, come dimostra uno studio.

4 settembre 2023 feature

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di Hannah Bird, Phys.org

gli oceani sono la destinazione finale dei prodotti dell'erosione delle terre emerse e del loro trasporto attraverso i fiumi, con quelli delle montagne dell'Himalaya che spostano da soli un miliardo di tonnellate di sedimenti ogni anno. Per comprendere la dinamica di immagazzinamento dei sistemi montani di valli, è importante determinare la distribuzione spaziale dei fiumi, i loro volumi e la loro durata su scale temporali stagionali e a lungo termine. Ciò è particolarmente vero dato che i processi erosivi allargano le valli e quindi espandono la distribuzione spaziale degli afflussi di sedimenti negli oceani.

Nuove ricerche pubblicate su Nature Geoscience hanno cercato di determinare i controlli sulla variazione delle forme delle valli dell'Himalaya e come ciò influisca sull'immagazzinamento dei sedimenti. La dottoressa Fiona Clubb, dell'Università di Durham nel Regno Unito, e i suoi colleghi hanno utilizzato un software automatizzato per effettuare 1,5 milioni di misurazioni sui fondali delle valli dell'Himalaya per monitorare i cambiamenti di larghezza.

I loro risultati indicano che la pendenza del canale fluviale è il fattore dominante nella larghezza del fondo della valle ed è una stima dell'innalzamento roccioso, con un maggiore innalzamento che corrisponde a un fondo di valle di montagna più stretto. Tuttavia, la scala temporale in cui ciò ha il maggiore impatto è su scale geologiche guidate dalla tettonica, piuttosto che dall'azione erosiva dei fiumi. L'allargamento della valle avviene quindi principalmente sui fondali di valle poco profondi tramite la deposizione di sedimenti, piuttosto che per erosione laterale della roccia madre circostante.

Dalle migliaia di misurazioni effettuate, i risultati del Dr. Clubb e dei suoi colleghi indicano che le valli più larghe si trovano a quote inferiori a 1.000 m, nella parte meridionale della regione vicino al mare, e superiori a 4.000 m, risultato dell'attività glaciale passata che ha eroso le montagne.

Il modello del team di ricerca di due stati finali con alta e bassa capacità di trasporto di sedimenti aveva in comune tassi elevati di innalzamento roccioso che aumentano le pendenze dei canali e quindi la velocità dell'acqua dei fiumi che scorre nell'area. Di conseguenza, l'azione erosiva del flusso d'acqua più potente incide sulla roccia madre sottostante e restringe il fondo della valle. Un'importante eccezione è che i tassi di innalzamento elevati possono anche causare instabilità locale che porta a frane che possono bloccare i canali dei fiumi e causare la deposizione di sedimenti più a monte nella valle, allargandola così.

Anche la composizione della roccia madre è un fattore chiave investigato, in particolare per lo scenario ad alta capacità di trasporto, in cui certe litologie di roccia (come il granito derivato dal magma e la sua forma metamorfica ad alto grado di gneiss, prodotta a temperature e pressioni estreme) possono essere più difficili da erodere e quindi incide per restringere il fondo della valle, oltre a influenzare la probabilità di frane.

Le aree con significative faglie o soggette a attività sismica possono anche essere soggette a tassi di erosione più elevati e allargamento laterale della valle. Tuttavia, in questo particolare set di dati, vi è poca variazione nella larghezza della valle in relazione alla distanza da una faglia, il che suggerisce che l'erosione causata dalle faglie non è significativa nelle valli dell'Himalaya per l'allargamento delle valli.

Nonostante l'aumento previsto dell'incisione del canale con maggiori velocità dell'acqua in fiumi da modelli precedenti, il team del Dr. Clubb ha scoperto che questa correlazione è debole nella catena montuosa dell'Himalaya. Hanno anche trovato una correlazione negativa tra la velocità dell'acqua e la pendenza del canale, costantemente, indipendentemente dalla litologia della roccia madre.

Inoltre, i tassi più bassi di innalzamento roccioso (0,1-0,2mm/anno) corrispondono alle valli più larghe e alla pendenza del canale più bassa, mentre i tassi elevati di erosione superiore a 2mm/anno sono associati a fondi di valle stretti con canali ripidi, che il team suggerisce siano in gran parte controllati dall'attività tettonica.

Testando l'elevazione, la pendenza del canale, la velocità dell'acqua, la litologia della roccia madre e la distanza dalla faglia più vicina nell'Himalaya, si è determinato che la pendenza del canale ha il maggiore impatto e la litologia della roccia madre è meno importante. L'elevazione, la velocità dell'acqua e la distanza dalla faglia hanno impatti simili sulla larghezza del fondo della valle, con l'elevazione solo leggermente avanti rispetto agli altri due fattori.

Therefore, high rock uplift rates (reflected by channel steepness) increase the transport capacity of rivers, with the entrained sediment eroding bedrock during peak water flows and incising to narrow the valley floor. Regions of high uplift thus fall into the low transport capacity end member of the model, while slower-uplifting regions are the high-capacity state. For the largest valleys in the Himalayan mountain range, valley fills are suggested to have residence times exceeding 100,000 years before being removed from the system.

This work also considers the effect of human influence on valley systems, such as the building of dams, which can increase valley width upstream, as well as landslides. However, the research team found that tectonic activity still had a greater influence on upstream valley widening than either of these factors.

Journal information: Nature Geoscience

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