Können Berge auf der Erde höher als 15.000 m werden?

Wie genau die verschiedenen intrinsischen und extrinsischen Faktoren zusammenspielen, um echte Berge zu formen, ist ein aktives Forschungsgebiet. So lässt sich nicht genau sagen, wie hoch ein Berg auf der Erde werden könnte. Dem sind jedoch mehrere Grenzen gesetzt.

Da ist zunächst die Frage der Felsstabilität selbst. Gestein hat eine begrenzte Druckfestigkeit, aber ziemlich viel Gewicht (die relative Gesteinsdichte liegt in der Größenordnung von 2,5). Wenn also ein Berg zu hoch wird, wird das Gestein an der Basis einfach durch den Druck zerbröckeln oder schmelzen.

Terzagi (1962); Géotechnique, Band 12, Ausgabe 4, Seiten 251 –270 berechnete die theoretische Höhe der höchsten senkrechten Klippe als H=strength/weight[N/m^3], was für Granit etwa 7,5 km ergibt . Natürlich ist ein Berg keine senkrechte Klippe, und wenn Sie den Granitwert verdoppeln, erhalten Sie die etwa 15 km im OP (vollständiger Haftungsausschluss: Ich bin mir nicht 100% sicher, wie genau Sie durch Hinzufügen von Hängen an der Seite einen Faktor von erhalten 2, aber mir läuft hier die Zeit davon). Beachten Sie, dass die obige Formel das Gewicht des Gesteins berücksichtigt, was bedeutet, dass kleinere Planeten höhere Berge haben können.

In Wirklichkeit sind diese Zahlen auf der Erde nicht ohne weiteres erreichbar. Es gibt zahlreiche intrinsische Faktoren, die die Gesteinsstabilität begrenzen – Risse, Falten usw., wie zB in Cruden (2003) detailliert beschrieben. Die Formen kalter, hoher Berge in Sedimentgestein. Geomorphology 55:249 oder in Schmidt und Montgomery (1997). Grenzen der Entlastung. Wissenschaft, 270:617 .

Darüber hinaus wurde in Brozovitch et al. (1997). Klimatische Grenzen der Landschaftsentwicklung im nordwestlichen Himalaya. Science 276:571 , dass es wirklich Erosion durch Vereisung ist, die letztendlich die Berghöhe begrenzt.

Die Wechselwirkung zwischen Tektonik und Erosion erzeugt zerklüftete Landschaften in aktiv deformierenden Regionen. Im nordwestlichen Himalaya war die Landschaftsform weitgehend unabhängig von Exhumierungsraten, aber regionale Trends in mittleren und modalen Erhebungen, Hypsometrie (Häufigkeitsverteilung der Höhe) und Hangverteilungen korrelierten mit dem Ausmaß der Vereisung. Diese Beobachtungen implizieren, dass in Gebirgsgürteln, die die Schneegrenze schneiden, glaziale und periglaziale Prozesse eine obere Grenze für Höhe, Relief und Entwicklung der Topographie setzen, unabhängig von der Geschwindigkeit der ablaufenden tektonischen Prozesse.

Dies wurde kürzlich von Egholm et al. (2009). Gletschereffekte begrenzen die Berghöhe. Nature 460:884 , die eine umfassendere Analyse durchführen. Die Zusammenfassung dieses Papiers, die das oben Gesagte viel besser zusammenfasst als ich:

Die Höhe von Gebirgszügen spiegelt das Gleichgewicht zwischen tektonischer Gesteinshebung, Krustenfestigkeit und Oberflächenentblößung wider. Tektonische Verformung und Oberflächenabtragung sind jedoch voneinander abhängig, und Rückkopplungsmechanismen – insbesondere die potenzielle Verbindung zum Klima – sind Gegenstand intensiver Debatten(1, 2). Es ist bekannt, dass räumliche Variationen der fluvialen Denudationsrate, die durch Niederschlagsgradienten verursacht werden, eine Kontrolle erster Ordnung über die Breite der Gebirgskette, die Krustendeformationsraten und die Gesteinshebung bieten(3, 4). Darüber hinaus wird angenommen, dass Grenzen der Krustenfestigkeit(5) die maximale Höhe großer kontinentaler Hochebenen, wie denen in Tibet und den zentralen Anden, einschränken. Es gibt Hinweise darauf, dass die allgemeine Höhe von Gebirgszügen auch direkt durch das Ausmaß der Vergletscherung beeinflusst wird, und zwar durch einen effizienten Denudationsmechanismus, der als glaziale Kreissäge bekannt ist (6, 7, 8, 9). Hier verwenden wir eine globale Analyse der Topographie und zeigen, dass Variationen der maximalen Berghöhe eng mit klimakontrollierten Gradienten der Schneegrenzenhöhe für viele Hochgebirge über orogene Zeitalter und tektonische Stile hinweg korrelieren. Mit Hilfe eines numerischen Modells demonstrieren wir weiter, wie eine Kombination aus erosiver Zerstörung der Topographie über der Schneegrenze durch Gletscherrutschen und einer entsprechenden isostatischen Landschaftshebung durch erosive Entladung Beobachtungen der maximalen Berghöhe erklären kann, indem Erhebungen nur in Richtung eines Höhenfensters getrieben werden unterhalb der Schneegrenze. Das Modell erzeugt dadurch selbstkonsistent die hypsometrische Signatur der glazialen Kreissäge und legt nahe, dass Unterschiede in der Höhe von Gebirgszügen hauptsächlich Variationen des lokalen Klimas und nicht tektonische Kräfte widerspiegeln. Hier verwenden wir eine globale Analyse der Topographie und zeigen, dass Variationen der maximalen Berghöhe eng mit klimakontrollierten Gradienten der Schneegrenzenhöhe für viele Hochgebirge über orogene Zeitalter und tektonische Stile hinweg korrelieren. Mit Hilfe eines numerischen Modells demonstrieren wir weiter, wie eine Kombination aus erosiver Zerstörung der Topographie über der Schneegrenze durch Gletscherrutschen und einer entsprechenden isostatischen Landschaftshebung durch erosive Entladung Beobachtungen der maximalen Berghöhe erklären kann, indem Erhebungen nur in Richtung eines Höhenfensters getrieben werden unterhalb der Schneegrenze. Das Modell erzeugt dadurch selbstkonsistent die hypsometrische Signatur der glazialen Kreissäge und legt nahe, dass Unterschiede in der Höhe von Gebirgszügen hauptsächlich Variationen des lokalen Klimas und nicht tektonische Kräfte widerspiegeln. Hier verwenden wir eine globale Analyse der Topographie und zeigen, dass Variationen der maximalen Berghöhe eng mit klimakontrollierten Gradienten der Schneegrenzenhöhe für viele Hochgebirge über orogene Zeitalter und tektonische Stile hinweg korrelieren. Mit Hilfe eines numerischen Modells demonstrieren wir weiter, wie eine Kombination aus erosiver Zerstörung der Topographie über der Schneegrenze durch Gletscherrutschen und einer entsprechenden isostatischen Landschaftshebung durch erosive Entladung Beobachtungen der maximalen Berghöhe erklären kann, indem Erhebungen nur in Richtung eines Höhenfensters getrieben werden unterhalb der Schneegrenze. Das Modell erzeugt dadurch selbstkonsistent die hypsometrische Signatur der glazialen Kreissäge und legt nahe, dass Unterschiede in der Höhe von Gebirgszügen hauptsächlich Variationen des lokalen Klimas und nicht tektonische Kräfte widerspiegeln.

Hier ist der Link zu ref#5 , der leider nicht die maximale theoretische Höhe eines Berges berechnet. Ich denke, Geologen erwähnen diese Dinge vielleicht in Vorträgen, aber nicht in High-End-Journalveröffentlichungen.

Zusammenfassend: Die 15-km-Grenze mag plausibel sein, aber es ist unwahrscheinlich, dass sie jemals von realen Bergen erreicht wird, selbst von den 10 -km-Bergen, die sich vor der Erosion im Meer verstecken.

Ein Ingenieur und Ausbilder der NASA, der auf Quora postete, sagte Folgendes über die maximale Höhe der Berge auf der Erde:

Die Schwerkraft hat eine direkte umgekehrt proportionale Beziehung. Ein Planet mit einer Gravitationsbeschleunigung, die doppelt so hoch ist wie die der Erde, könnte einen Berg haben, der halb so hoch ist wie einer auf der Erde, und ein Planet mit einer Gravitationsbeschleunigung, die halb so hoch ist wie die der Erde, könnte einen Berg haben, der doppelt so hoch ist wie einer auf der Erde.

Es gibt drei weitere wichtige Einschränkungen, die sich alle auf die Geologie beziehen:

1) Woraus besteht der Berg? Legen Sie genügend Steine ​​auf andere Steine ​​und die unteren werden versagen.

2) Wie hoch ist die Scherfestigkeit des Berges? Keine Struktur ist perfekt und bei ausreichender Scherung führt ein Bruch dazu, dass der Berg bricht und die Spitze abrutscht. Je breiter der Berg, desto größer die Scherwirkung, je dünner, desto geringer die Wirkung.

3) Was ist unter dem Berg? Machen Sie den Berg massiv genug und er wird in die darunter liegende Struktur einsinken (sinken). Auf der Erde haben wir schwimmende tektonische Platten. Berge werden dadurch begrenzt - nicht zufällig wird angenommen, dass der Mt. Everest auf zwei überlappenden Platten sitzt, damit er nicht in die Flüssigkeit einsinkt.

Eine der Gleichungen, die ich gesehen habe, die versucht, dieses Problem zu lösen, ist:

Hmax = Druckfestigkeit des Gesteins/(Gesteinsdichte mal Erdbeschleunigung)

Wir können also sehen, dass die Schwerkraft sicherlich eine Rolle spielt, viele Berge werden durch ihre Komponenten begrenzt sein.

Diese Antwort scheint die Erklärung von Jonas zu bestätigen. Einige exogeologische Formationen wie Olympus Mons auf dem Mars werden jedoch nicht behandelt, der ungefähr dreimal größer ist als ähnliche Formationen auf der Erde, obwohl die Schwerkraft auf dem Mars etwa 53% der Erdanziehungskraft beträgt. Dies scheint darauf hinzudeuten, dass die Beziehung zwischen Schwerkraft, Geologie und maximaler Höhe möglicherweise zu komplex ist, um in einer einzigen Faustregel oder einfachen Gleichung genau zusammengefasst zu werden.

Den Originalbeitrag auf Quora finden Sie hier , aber ein Quora-Konto ist erforderlich, um ihn anzuzeigen.

Die NASA-Antwort mit einer "Faustregel" zur maximalen Berghöhe ist wahrscheinlich so gut wie es ohne einen großen Zuschuss und viel Arbeit geht. Die Hawaii-Inseln und der Everest sind sehr unterschiedliche Umstände. Angenommen, Hawaii bildet sich zwischen dem alten indischen Kontinent und dem asiatischen Kontinent. Hawaii erhebt sich über einem Hotspot in der dünnen ozeanischen Basaltkruste. Die Magmen, aus denen die Inseln bestehen, ändern ihre Zusammensetzung in leichtere Magmen aufgrund von Wärme- und Druckänderungen, wenn sie aufsteigen und dekomprimieren. Die Gesamtdruckkraft des Berges wäre abhängig von der durchschnittlichen Dichte des Berges innerhalb seines Fußabdrucks plus dem Gewicht der Wassersäule und der darüber liegenden Atmosphäre. Die Hawaii-Inseln bewegen sich auf der Indischen Platte nach Norden, während sie über den Hotspot gleitet und schließlich mit dem asiatischen Kontinent kollidiert. Der Meeresboden wird bei der Kollision subduziert und sinkt durch den Mantel, und die Hawaii-Inseln werden von der subduzierten Platte "abgeschabt", um auf dem asiatischen Kontinent zu ophiolitischen Terranen zu werden. Jetzt haben Sie schwere mafische Steine, wo leichtere Steine ​​die Norm sind. Eine größere Kollision folgt, wenn Indien Asien trifft und überlagert und diese schweren Felsen aufgrund der Kollisionskompression und des Aufstiegs schwimmender Granit-Batolithen aus der teilweisen Schmelze der subduzierenden Platte und des Mantelkeils in einen kontinentalen Mount Everest schiebt. Unser kontinentaler Berg sitzt jetzt auf dickem kontinentalem (zweilagigem) Gestein, das auf dem Mantel „schwimmt“. Der Mantel ist nicht "flüssig". Es ist „plastisch“ und daher unter Druck verformbar. Unsere beiden Berge (bei gleichem Fußabdruck) unterscheiden sich in der Mächtigkeit des Ozeans vs.