Studi terobosan mengguncang pandangan mapan tentang pembentukan gunung

Penelitian baru yang dipimpin oleh Colorado State University menunjukkan jawaban bagaimana dan mengapa gunung terkubur lebih dalam dari yang diperkirakan sebelumnya.

“Bangunan gunung adalah proses mendasar tentang bagaimana Bumi berperilaku, dan penelitian ini menunjukkan bahwa kita mungkin tidak memahaminya sebaik yang kita pikirkan,” kata Sean Gallen, penulis utama dan asisten profesor ilmu bumi di California State University.

Galen dan timnya telah menghasilkan kumpulan data dan metodologi baru untuk menggunakan bentang alam untuk merekonstruksi sejarah ekstensif bangunan gunung di Italia selatan. Pendekatan unik mereka menghasilkan apa yang disebut Gallen sebagai hasil yang “membingungkan”.

Di zona subduksi, seperti di Calabria di Italia selatan, satu lempeng tektonik tenggelam di bawah lempeng lainnya. Gunung-gunung di tempat-tempat tersebut diyakini terbentuk akibat pengerutan dan kondensasi kerak bumi.

Tim mengumpulkan pengukuran yang mencatat skala waktu pendek dan panjang secara geologis, dari ribuan tahun hingga puluhan juta tahun. Seperti “perekam geologis” dari sejarah tektonik, lanskap mengisi sisanya.

Pemandangan Calabria yang menghadap ke Laut Tyrrhenian dengan teras laut di latar depan (daerah datar). Kredit: Sean Gallen

“Di Italia selatan, lanskap sebenarnya adalah jembatan antara berbagai gaya yang biasa kami gunakan,” kata Gallen.

Petak lanskap yang datar dan tinggi di sepanjang “ujung kaki” semenanjung Italia mewakili masa ketika pembentukan gunung berjalan lambat, dan pergeseran tajam ke bawah menunjukkan percepatan yang cepat. Petunjuk-petunjuk di lanskap ini memungkinkan para peneliti menghasilkan catatan elevasi batuan jangka panjang dan berkelanjutan, catatan terpanjang dan terlengkap dari jenisnya.

“Kami memperkirakan akan melihat korelasi antara tingkat di mana satu lempeng tenggelam di bawah lempeng lainnya sepanjang waktu dan sejarah pengangkatan batuan kami, dan kami tidak melihat itu,” kata Galen.

Kerutan dan kondensasi kerak tampaknya sekunder dari proses lain dalam pembentukan pegunungan Calabria. Data menunjukkan penurunan lempeng yang lebih rendah melalui mantel bumi dan perubahan medan aliran mantel sebagai faktor utama yang mengendalikan pengangkatan batuan.

Mahasiswa pascasarjana CSU mengambil sampel dari batuan dasar termohistokimia di Calabria, Italia. Dari kiri, Nikki Seymour, penulis kedua studi tersebut, Joanna Edman dan Eyal Marder. Kredit: Sean Gallen

“Hasilnya menunjukkan bahwa cara khas kita memandang bangunan gunung tidak berlaku di Italia selatan,” kata Gallen. “Tampaknya dikendalikan oleh hal-hal yang jauh lebih dalam di dalam sistem Bumi. Perilaku ini telah terlihat dalam model tetapi tidak pernah di alam. Ini adalah pertama kalinya kami pikir kami telah mengamatinya.”

Galen memperingatkan bahwa lebih banyak data diperlukan untuk mengkonfirmasi apakah interpretasi mereka benar atau tidak, tetapi didukung oleh model numerik yang ada. Para ilmuwan sebelumnya mengaitkan ketinggian gunung dengan interaksi lempeng tektonik di dalam mantel Bumi yang mengalir secara plastis, tetapi penelitian ini menunjukkan untuk pertama kalinya bahwa mekanisme ini adalah gaya dominan dalam pembentukan gunung di zona subduksi.

“Catatan yang kami sajikan menunjukkan bahwa sinyal Bumi yang dalam tampak mendominasi apa yang terjadi di permukaan,” kata Galen. “Saya telah bekerja di Mediterania selama 15 tahun, dan temuan ini telah sangat mengubah cara saya berpikir tentang zona subduksi ini.”

Pemandangan Calabria yang menghadap ke Laut Tyrrhenian dengan teras laut di latar depan (daerah datar). Kredit: Sean Gallen

Penelitian transformasional dan transparan

Teknik baru yang dikembangkan untuk penelitian ini menawarkan terobosan dalam konstruksi sejarah jangka panjang pengangkatan batu.

Tim menciptakan kerangka kerja terpadu berdasarkan serangkaian pengukuran geomorfologi standar — termokronologi, nuklida kosmik, profil batuan sungai, dan catatan permukaan laut masa lalu yang ditemukan di teras laut. Pendekatan baru lebih jauh dari yang lain dan menggunakan set data yang berbeda untuk membatasi pemodelan dengan cara yang unik.

Metode ini paling baik diterapkan pada sistem aktif, di mana bentang alam terkini memberikan petunjuk tentang sejarahnya. Semakin aktif suatu sistem dalam waktu geologis, semakin sulit untuk merekonstruksi sejarahnya dengan percaya diri.

Sebuah program untuk penelitian ini dikembangkan dan diterbitkan di DOI: 10.1038/s41561-023-01185-4