地球最高峰珠穆朗瑪峰是青藏高原南緣喜馬拉雅山脈的主峰,它的總高度為8848米,刨去山頂?shù)谋┖穸?,巖石凈高為8844.43米,精度為±0.21米。根據(jù)測(cè)量,珠穆朗瑪峰每年還在長(zhǎng)高4~5毫米,并且向北偏移3~6毫米,這是印度洋板塊持續(xù)擠壓的結(jié)果。

珠穆朗瑪峰南坡
珠穆朗瑪峰只是喜馬拉雅山脈眾多高山中最高的一座山峰,喜馬拉雅山脈包括50座海拔超過(guò)7200米的山峰,其中有10座山峰高度超過(guò)了8000米。

喜馬拉雅山脈
地球上的山峰可以無(wú)限制地長(zhǎng)高嗎?如果不能,它的極限是多少?這是個(gè)有趣的問(wèn)題。
要想知道答案,我們首先要從山峰的形成開(kāi)始談起。
地球上的山峰主要由造山運(yùn)動(dòng)和火山運(yùn)動(dòng)形成。與此同時(shí),河流、冰川和大氣流動(dòng)會(huì)持續(xù)不斷以侵蝕山峰,削低它的高度;一些地質(zhì)原因比如地震等也會(huì)造成山體的坍塌。
火山運(yùn)動(dòng)造山
在太陽(yáng)系的所有行星中,已知最高的山峰是由火山噴發(fā)形成的,它就是火星上的奧林巴斯山。這座占地面積相當(dāng)于法國(guó)國(guó)土面積三分之二的巨型火山高度大約是22千米,是地球珠峰的兩倍多,可以說(shuō)一覽眾山小了。

火星上的奧林巴斯火山俯視照片,中心是火山口
奧林巴斯山是典型的盾型火山,它是由地下火山熔巖流噴射出地表向四周流淌后冷卻,一點(diǎn)點(diǎn)堆積而成。其特點(diǎn)是坡度平緩,占地面積大,像一個(gè)扣在地上的盤(pán)子或盾牌。奧林巴斯山的側(cè)面坡度只有5°,這主要是由其熔巖性質(zhì)決定的,它在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)連續(xù)溢出比較稀的巖漿,巖漿在冷卻之前可以流淌到很遠(yuǎn)的地方,這便使得火山擁有非常廣闊的面積,也為其創(chuàng)造新高度打下了基礎(chǔ)。
在地球表面不乏奧林巴斯這樣的盾型火山,夏威夷島的冒納羅亞火山、莫納羅亞火山、堪察加半島的火山群等等都是典型的例子。

莫納羅亞火山
板塊造山運(yùn)動(dòng)
由于活躍的地殼板塊運(yùn)動(dòng),地球上絕大多數(shù)的高山都是由板塊之間的拉扯、碰撞、擠壓而形成的,這被統(tǒng)稱為造山運(yùn)動(dòng)。
當(dāng)兩個(gè)板塊相互推擠時(shí),由于密度較低的大陸地殼“漂浮”在致密的地幔之上,它更容易因受到擠壓而被迫向上隆起產(chǎn)生褶皺,從而形成丘陵、山脈或高原,山的高低由板塊推擠的強(qiáng)度的持續(xù)的時(shí)間決定,同時(shí)也受制于其下方地殼的厚度。當(dāng)推擠的強(qiáng)度足夠大、時(shí)間足夠長(zhǎng)時(shí),巖層可以發(fā)生對(duì)稱或不對(duì)稱折疊,從而形成巍峨的高山,巴爾干半島東部的山脈就是典型的例子。

板塊折疊、破裂、經(jīng)侵蝕后形成山脈
在地殼斷層相互錯(cuò)動(dòng)時(shí),一側(cè)的斷層的巖石會(huì)受到推擠而升高從而形成山,這種山在地質(zhì)上被稱為地壘;下落的一側(cè)則成為裂谷,地質(zhì)上稱為地塹,東非大裂谷就是因此而形成的。

地殼斷層形成山與谷
珠峰為什么長(zhǎng)高?
包括珠穆朗瑪峰和喜馬拉雅山脈在內(nèi),整個(gè)青藏高原都是在印度板塊與亞洲大陸板塊的碰撞擠壓下,經(jīng)過(guò)數(shù)千萬(wàn)年的不斷抬升形成的。
在大約1.3~1.25億年前,印度板塊從南極洲和澳大利亞脫落,并以非??斓乃俣却┰接《妊笙虮币苿?dòng),速度最快時(shí)達(dá)18~19.5厘米/年。在大約5500萬(wàn)年前與亞洲板塊發(fā)生碰撞,由于受到亞洲板塊的阻力,印度板塊的移動(dòng)速度下降到4.5厘米/年,但從地質(zhì)變化的角度這仍然是一個(gè)相當(dāng)快的速度。

印度板塊快速速度并與歐亞板塊碰撞
遭遇到歐亞板塊的阻攔,印度板塊向下插入到了亞洲板塊的下方,并與其疊合在一起繼續(xù)向北推進(jìn),這不僅將亞洲板塊南部邊緣的海底部分“鏟”起并抬高,同時(shí)還推擠亞洲板塊使其抬升并產(chǎn)生褶皺,這就是喜馬拉雅山脈和青藏高原產(chǎn)生的原因。

板塊碰撞示意動(dòng)畫(huà)(它并不準(zhǔn)確)
我們?cè)谖恼麻_(kāi)頭提到,珠峰現(xiàn)在每年還在長(zhǎng)高,并且有向北偏移的跡象,說(shuō)明印度板塊的推擠作用還在進(jìn)行。那么,珠峰到底會(huì)長(zhǎng)到多高?它的高度有極限嗎?
山峰的高度受地殼限制
我們不能確定珠穆朗瑪峰最后到底能長(zhǎng)到多高,一萬(wàn)米??jī)扇f(wàn)米?或者到9000米就打住了?有一點(diǎn)可以確定的是,它不可能無(wú)限制地向上生長(zhǎng),因?yàn)橹榉宓牡紫碌牡貧げ⒉焕喂獭?br>
地殼是地球表面的一層堅(jiān)硬、脆性的巖石殼層。在陸地區(qū)域,地殼的平均厚度大約是30千米左右,主要是由比較輕的花崗巖等長(zhǎng)石質(zhì)巖石構(gòu)成;在海底,地殼會(huì)薄許多,大約在5~10千米左右,但海底地殼的巖石主要是玄武巖、輝綠巖和輝長(zhǎng)巖,其密度更大,基性更強(qiáng)。

地殼由一層厚薄不均的巖石構(gòu)成
如果將地球比作一顆茶葉蛋,地殼便相當(dāng)于雞蛋殼。與雞蛋殼相比,在相同比例的情況下,地殼的厚度僅是雞蛋殼的三分之一。再加之地殼下方的地幔并非堅(jiān)固的基質(zhì),它是像雞蛋白那樣有彈性的巖石,因此在受到上方強(qiáng)大重力的情況下,地殼會(huì)發(fā)生塌陷甚至破裂下沉。這比你戳破茶葉蛋殼要輕松多了。

巨大的山體重力會(huì)造成地殼塌陷
前文提到的夏威夷莫納羅亞火山,這座地球上最大的盾型火山經(jīng)過(guò)至少70萬(wàn)年的持續(xù)噴發(fā),其海拔高度達(dá)到4169米。如果算上水下淹沒(méi)的部分,莫納羅亞火山的高度達(dá)9170米,已經(jīng)超過(guò)珠峰。這是莫納羅亞火山的真實(shí)高度嗎?不對(duì)。這座巨大的火山由8萬(wàn)立方千米的堅(jiān)硬巖石組成,它巨大的重量將下方地殼壓塌了8千米!如果地球地殼如火星地殼一樣堅(jiān)固,莫納羅亞火山的總高度應(yīng)當(dāng)是17170米,當(dāng)仁不讓地成為地球第一高山。

喜馬拉雅山脈下方也存在地殼塌陷現(xiàn)象
總結(jié)
地球上絕大部分山峰的形成多是板塊運(yùn)動(dòng)和火山活動(dòng)的結(jié)果。
火山活動(dòng)將地下炙熱巖漿帶到地面,巖漿冷卻、堆積后形成山峰;地殼板塊的相互推擠、錯(cuò)動(dòng)使地表巖層褶皺、折疊、斷裂從而形成高山。
火星表面重力僅有地球的三分之一,其地殼平均厚度為50千米,最大厚度達(dá)到125千米,并且由于內(nèi)部熱量散失,火星的地幔比地球地幔更堅(jiān)硬,這就是奧林巴斯火山能夠達(dá)到22千米高度的原因。
地球地殼本身比較薄弱,加之下方軟流圈和上地幔結(jié)構(gòu)不穩(wěn)固,導(dǎo)致地殼會(huì)在高山的重壓下發(fā)生塌陷,這限制了山體繼續(xù)長(zhǎng)高。

珠穆朗瑪峰
珠穆朗瑪峰還在繼續(xù)抬升,它最終能長(zhǎng)到多高依然是一個(gè)謎。從地球物理的角度分析,珠峰的高度受到其下方地殼強(qiáng)度的限制,在達(dá)到一定高度后,喜馬拉雅山脈的重力會(huì)導(dǎo)致下方的印度板塊發(fā)生斷裂,從而改變印度板塊的運(yùn)動(dòng)方式,由平插轉(zhuǎn)為俯沖。在失去“雙板塊”的支撐后,屆時(shí)珠峰不僅不會(huì)升高,還可能因板塊運(yùn)動(dòng)變化而發(fā)生下沉。當(dāng)然,這都是很久遠(yuǎn)以后的事了。

喜馬拉雅山脈西北地質(zhì)剖面圖