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中国再次测量珠峰高程的科学意义在哪里?

2020年4月30日,中国正式宣布将再次测量珠穆朗玛峰,5月的某一天,地质勘测队员将携带专业的测量设备登顶珠峰,对包括珠峰海拔高度在内的一系列数据进行测定。

消息经媒体传开,在互联网上引发热烈讨论。同时我也发现有一些反对声音,有人认为中国在时隔15年之后再次测量珠峰高程是“没事找事”、“政治宣示”、“浪费公帑”甚至是“创造GDP”。

珠穆朗玛峰远眺

事实果真如此吗?科学家测量珠峰仅仅是花费巨资搞“到此一游”?如果不是,那么它真正的意义究竟有哪些呢?

珠峰怎么来的?

或许你不知道,我们这座全世界海拔高度最高的山峰,它几千万年前还在海底!

使劲跺几脚,你会发现我们脚下的大地很坚硬,它似乎可以承受一切重压。在我们所有的教科书中凡是涉及地球内部解剖示意,地壳也都是厚厚的一层(就像下图这样)。其实这是错误的,因为对于地球来说,地壳甚至还不如茶叶蛋的蛋壳——它的厚度还不及同等比例鸡蛋壳的1/5。由于地球中心是一颗巨大并且炙热的铁核,近5000℃的高温把上方的地幔烤软,而不均匀的加热又使地幔产生缓慢对流,这样一来,漂浮在地幔表面的地壳就会相互挤压。你说对了,这就是地壳的板块运动。

地下热运动造成地壳板块移动

印度最早不在赤道以北,而是在南半球。大约在1.3~1.25亿年前,印度板块从南极洲-澳大利亚板块脱落,被下边的软流圈推着向北漂。当时的拉萨在哪里呢?它在南边2000公里的地方,也就是大约在今天斯里兰卡附近的海底下。

印度板块向北运动的同时,它不断地挤压北边的欧亚大陆板块,由于两个板块岩石密度相近,所以它们之间互相推挤使得海底的地壳一点点上升,并逐渐露出海面成为陆地。

印度板块的漂移过程

在大约5700万年前,印度板块与欧亚大陆板块发生剧烈挤压,迫使大陆板块南部隆起并向北、东北方向移动,形成今天的青藏高原。青藏高原南缘的喜马拉雅山脉以及珠穆朗玛峰就是板块顶推、褶皱、扭曲和抬升的结果。

板块挤压折叠形成高原和山脉

证据在哪里?

有朋友可能会问:老粥你说喜马拉雅山是印度挤出来的,有证据吗?

证据当然有。

首先我们来看看岩石。喜马拉雅山脉大部分是由沉积岩和变质岩组成,在珠穆朗玛峰8600米以上的石灰岩层中,地质学家们发现了海百合、三叶虫等远古海洋生物的微观碎片,很显然这些生物不可能在陆地或陆地的河湖中生存,这表明珠峰的顶部原先就处在海平面以下。

T为三叶虫、E为海百合残片

在拉萨以北50公里处,科学家还发现了粉红色的砂岩层,岩层中所含有的动植物化石表明这个地区在大约1.05亿年前距离赤道很近,因为这些生物只能在赤道附近温暖的海水里生存;在西藏南部的拉康组还发现了大量的菊石。正是印度板块的推挤作用,才将拉萨从南方2000公里外的海底推到了北纬30度、海拔3650米的高原上

青藏高原以北以及以东地区发现丰富的石油和天然气储存,说明这些区域在远古时期也是处于海底的位置。

我国的青藏高原周边以及台湾省地震多发

到目前为止,围绕在青藏高原及其周边的地震活动依然在频繁发生,表明欧亚大陆板块持续受到挤压,地下深处集聚的应力释放以及岩层破碎造成的震动波传递到地面,是地震频发的主要原因。

为什么要测量珠峰?

个人认为其中的一个原因就是地理分析。

大家知道,无论是从支持西南地区经济发展的角度还是其它国家战略层面,我们都需要加速推进在西南区域的基础设施建设。这包括建设包括川藏铁路在内的大量交通设施、桥梁、隧道、能源通道,以及水利发电设施。为了保障施工安全,以及确保在建成之后相当长时期内不被地震破坏,我们需要掌握青藏高原以及周边区域的地质活动情况,从而制定科学应对策略。而包括珠穆朗玛峰在内的喜马拉雅山脉海拔高程以及地理坐标位移情况则直接反映了地壳运动变化情况

技术人员在拉林铁路嘎拉山隧道里测量

根据之前的观测和计算,科学家们认为由于受到印度板块的持续施压,目前喜马拉雅山脉每年平均抬升2厘米,又因受到冰川的侵蚀,珠峰峰顶的高度每年大约实际增加4毫米左右;与此同时,珠峰还在以每年3~6毫米的速度向北偏东方向移动。而另一些科学家则更加“激进”,他们认为珠峰的横向运动速度达到每年2.7厘米,从地质的角度看这是一个极快的速度,整个青藏高原每年增高5毫米,由此将带来一系列严重的地质灾害。

事实究竟怎样?我们不能光听别人说,既然珠峰的峰顶在我们的边境线上,我们就应该时常去对它进行测量。

通过事先测定的基准点来测量珠峰海拔高程

同时我们还要看到,测量珠峰是对我国科学技术水平的一次全面的验证

有朋友觉得不就是测量山的高度嘛,带个手机放到山顶就知道GPS的海拔数据了,其实那个数据是不准确的。利用三角定位的方法测量高程是目前最通行的科学做法,但这中间涉及精确的测量和繁杂的计算,还需要考虑到重力参数、似大地水准面确定、精密水准测量等等一系列科学问题。关于如何才能准确地测出珠峰的高度,老粥将在随后的文章中详细为你介绍。

最后需要提到的是,2005年我们在测定珠峰高度时用的是传统大地测量技术加美国的GPS卫星定位,这次我们将使用自己的北斗卫星定位系统、卫星遥感技术和航空重力技术,测量设备实现全部国产化,因此这也是对我国现代化大地测量技术的一次综合考验。期待此次科学任务获得圆满成功。

巍峨的珠穆朗玛峰

猜猜看,你认为15年来珠穆朗玛峰到底长高了多少?

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