Nhiệt magma góp phần nâng dãy Alps phía Bắc Nhật Bản với tốc độ thuộc hàng nhanh nhất thế giới

Đá tiết lộ quá trình hình thành núi phi thường

Khối đá granite hiện lộ ra ở dãy Alps phía Bắc Nhật Bản hình thành cách đây khoảng 800.000 năm, ở độ sâu từ 6 đến 9 km. Hành trình trồi lên bề mặt của khối đá ghi dấu sự kết hợp phi thường giữa đá nâng lên và xói mòn, với tốc độ lộ diện ước tính đạt 7,5 đến 10,2 mm mỗi năm, thuộc hàng nhanh nhất từng được ghi nhận trong quá trình hình thành núi xét trên thang thời gian địa chất.

Nghiên cứu do Shigeru Sueoka, nhà nghiên cứu tại Trung tâm Khoa học Địa chất Tono thuộc Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Nhật Bản, dẫn đầu đưa ra lời giải thích: nhiệt từ magma dưới lòng đất làm suy yếu vỏ Trái Đất, khiến áp lực theo phương ngang có thể đẩy một số khu vực trồi lên đặc biệt nhanh.

Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Nhật Bản, Đại học Kyoto và Đại học Nihon công bố phát hiện này ngày 19 tháng 8 năm 2026. Thông báo nghiên cứu của cơ quan mô tả bằng chứng thu thập tại vùng Kurobe, nơi một trong những khối granite lộ trên bề mặt có tuổi trẻ nhất thế giới được tìm thấy.

Phát hiện này kết nối hai giai đoạn trong lịch sử cảnh quan. Các phép đo đá cho thấy granite bị chôn vùi sâu đã lộ ra nhanh đến mức nào. Mô phỏng máy tính gợi ý lý do biến dạng tập trung tại khu vực cụ thể này ở miền trung Nhật Bản: nhiệt núi lửa khiến vỏ Trái Đất dễ biến dạng hơn dưới tác động nén.

Vì sao dãy Alps phía Bắc là một câu đố

Dãy Alps miền Trung và miền Nam Nhật Bản có các đứt gãy lớn, được xác định rõ và gắn với quá trình hình thành núi. Đứt gãy là một vết nứt trong đá, dọc theo đó hai phía dịch chuyển. Chuyển động lặp đi lặp lại có thể từ từ nâng một phía lên, góp phần tạo nên dãy núi.

Dãy Alps phía Bắc, còn gọi là dãy Hida, đặt ra một vấn đề khác. Các nhà khoa học chưa xác định được đứt gãy nào quanh dãy núi có thể giải thích thỏa đáng quá trình nâng lên. Các núi lửa trong vùng gợi ý magma có thể đóng vai trò nhất định, nhưng mối liên hệ vật lý cần được nghiên cứu thêm.

Đường đứt gãy kiến tạo Itoigawa-Shizuoka gần đó cung cấp thêm một chi tiết hữu ích. Theo giải thích của cơ quan, chuyển động dọc theo đường đứt gãy này nâng mặt đất ở phía đông, tức phía đối diện dãy Alps phía Bắc. Vì vậy, các nhà nghiên cứu cần giải thích cách bản thân dãy núi đã nâng lên nhanh như vậy.

Khối granite có tuổi đặc biệt trẻ ở Kurobe mở ra hướng khảo sát. Granite hình thành khi magma nguội đi và đông cứng sâu dưới lòng đất. Tìm thấy granite trẻ trên bề mặt đồng nghĩa với việc đá phủ bên trên đã bị bóc đi trong một khoảng thời gian địa chất tương đối ngắn.

Các nhà nghiên cứu giải mã lịch sử của granite ra sao

Nhóm nghiên cứu thu thập granite tại 12 địa điểm, ở độ cao khoảng 700 đến 2.400 m. Khu vực nghiên cứu bao phủ thành phố Kurobe và thị trấn Tateyama thuộc tỉnh Toyama, cùng thành phố Omachi và làng Hakuba thuộc tỉnh Nagano. Các mẫu bao gồm granite Kurobegawa, được các cơ quan nghiên cứu xác định là khối granite lộ trên bề mặt có tuổi trẻ nhất thế giới.

Các nhà nghiên cứu cần hai phép đo: granite hình thành khi nào và khi đó nó bị chôn sâu đến mức nào. Kết hợp hai số liệu này, các nhà khoa học có thể ước tính tốc độ khối đá lộ ra.

Để xác định tuổi, họ sử dụng phương pháp định tuổi uranium-chì trong zircon. Zircon là khoáng vật có thể chứa một lượng nhỏ uranium. Uranium dần biến đổi thành chì theo một tốc độ đã biết, tạo thành chiếc đồng hồ tự nhiên bên trong đá. Đo lượng uranium và chì giúp các nhà khoa học xác định thời điểm zircon hình thành.

Để xác định độ sâu ban đầu, nhóm nghiên cứu sử dụng phương pháp địa nhiệt áp kế. Phương pháp này khảo sát tổ hợp khoáng vật và thành phần hóa học để ước tính nhiệt độ và áp suất khi đá hình thành. Áp suất cho biết lượng đá từng nằm phía trên, qua đó giúp các nhà khoa học ước tính độ sâu chôn vùi.

Các nhà nghiên cứu Đại học Kyoto tiến hành phân tích hóa học khoáng vật bằng kính hiển vi điện tử dò. Phép đo uranium-chì sử dụng thiết bị tại Trung tâm Khoa học Địa chất Tono, có khả năng lấy đi một lượng vật liệu cực nhỏ bằng laser rồi đo thành phần hóa học. Hai phương pháp cung cấp những phần thông tin khác nhau về cùng một lịch sử địa chất.

Một centimet mỗi năm có ý nghĩa gì

Kết quả phân tích cho thấy granite hình thành cách đây khoảng 800.000 năm, ở độ sâu từ 6 đến 9 km. Cơ quan giải thích rằng đá phủ bên trên sau đó bị xói mòn, để lại khối granite từng hình thành sâu dưới lòng đất nay lộ ra trên bề mặt.

Nghiên cứu ước tính tốc độ lộ diện khoảng 7,5 đến 10,2 mm mỗi năm. Các cơ quan nghiên cứu mô tả con số này đơn giản hơn là khoảng 1 cm mỗi năm. Xét theo thời gian địa chất, đây là tốc độ đặc biệt nhanh nếu duy trì trong hàng trăm nghìn năm.

Một phép tính đơn giản giúp hình dung quy mô. Bóc đi 6 km đá trong 800.000 năm tương đương mức trung bình 7,5 mm mỗi năm. Khoảng ước tính chi tiết của nghiên cứu dựa trên phân tích đá, còn phép tính này cho thấy một thay đổi hằng năm nhỏ hơn bề rộng ngón tay vẫn có thể làm lộ vật liệu từng bị chôn sâu hàng km dưới bề mặt.

Các nhà địa chất gọi quá trình đá bị chôn sâu tiến gần rồi lộ ra bề mặt là bóc lộ. Nâng lên làm đá dịch chuyển về phía trên; xói mòn lấy đi vật liệu phủ bên trên. Cả hai quá trình cùng định hình cảnh quan, và sự cân bằng giữa chúng quyết định độ cao núi thay đổi ra sao trong khi đá ở sâu hơn dần lộ diện.

Cơ quan xếp Kurobe vào nhóm những ví dụ nhanh nhất thế giới, cùng với các vùng núi ở dãy Himalaya, dãy Alps châu Âu, Đài Loan và New Zealand. So sánh này xét tốc độ đá bị chôn vùi lộ ra trong thời gian địa chất; tốc độ ở Kurobe tương đương mức thường thấy tại một số vùng hình thành núi năng động nhất thế giới.

Nhiệt magma giúp vỏ Trái Đất biến dạng như thế nào

Tiếp đó, nhóm nghiên cứu tìm hiểu vì sao biến dạng có thể tập trung mạnh ở Kurobe. Cơ chế được đề xuất kết hợp nhiệt dưới lòng đất với lực nén theo phương ngang: magma làm nóng vỏ Trái Đất, đá ấm lên mất độ bền, và áp lực dễ ép vùng suy yếu biến dạng hơn.

Các nhà nghiên cứu xây dựng mô hình máy tính ba chiều, sử dụng các quan trắc nhiệt độ dưới lòng đất để ước tính độ bền của vỏ Trái Đất trên khắp miền trung Nhật Bản. Sau đó, họ mô phỏng những gì xảy ra khi các lực theo phương ngang nén vỏ Trái Đất.

Mô phỏng cho thấy quá trình nâng lên cục bộ đặc biệt nhanh ở những khu vực chịu ảnh hưởng của nhiệt núi lửa, trong đó có dãy Alps phía Bắc. Kết quả phù hợp với mô hình tổng quát mà khối granite gợi ra: biến dạng mạnh bất thường tập trung trong một khu vực giới hạn.

Có thể hình dung lời giải thích này như việc ép một vật liệu có một phần mềm hơn. Dưới cùng một lực tác động, phần đó dễ đổi hình dạng hơn những vùng xung quanh cứng chắc hơn. Trong núi, vùng mềm hơn là phần vỏ Trái Đất được hoạt động magma nung nóng, và biến dạng có thể bao gồm cả chuyển động hướng lên.

Nghiên cứu liên hệ mô hình nhiệt dọc theo cung núi lửa với sự co ngắn theo phương ngang trong giai đoạn sau của kỷ Đệ Tứ, thời kỳ địa chất bao gồm cả hiện tại. Co ngắn nghĩa là một phần vỏ Trái Đất chiếm khoảng cách theo phương ngang nhỏ hơn khi bị nén, khiến đá biến dạng và dày lên.

Mức độ lộ diện nhanh được chứng minh bằng các phép đo đá; cơ chế do nhiệt thúc đẩy là lời giải thích được các mô phỏng củng cố. Các nhà nghiên cứu vẫn cần kiểm tra xem sự kết hợp tương tự có phổ biến ở những vùng núi khác hay không.

Bối cảnh khác với va chạm lục địa

Dãy Himalaya và dãy Alps châu Âu là những ví dụ quen thuộc về núi hình thành do va chạm lục địa. Khi các mảng lục địa xô vào nhau, vỏ Trái Đất có thể bị uốn nếp, đứt gãy và dày lên, tạo ra những ngọn núi cao và làm lộ các khối đá từng bị chôn vùi sâu.

Nhật Bản nằm trong bối cảnh hút chìm, nơi một mảng đại dương chìm xuống dưới một mảng khác. Những khu vực này thường có các dãy núi lửa gọi là cung núi lửa. Nghiên cứu cho thấy cấu trúc nhiệt gắn với cung núi lửa như vậy có thể góp phần tập trung quá trình hình thành núi.

Vì vậy, Kurobe kết nối những quá trình thường được nghiên cứu riêng rẽ: hoạt động núi lửa dưới lòng đất và chuyển động, xói mòn của núi phía trên. Magma cung cấp nhiệt, lực nén tạo lực đẩy, còn xói mòn lấy đi đá khi cảnh quan biến đổi.

Bài báo cũng bàn về khả năng các chất lưu thoát ra từ mảng đang chìm góp phần vào quá trình này. Kết quả chính cho thấy các điều kiện dưới lòng đất gắn với hiện tượng hút chìm có thể giúp đá sâu trong vỏ Trái Đất lộ ra đặc biệt nhanh, bổ sung cho vai trò của chuyển động đứt gãy và uốn nếp.

Mốc thời gian địa chất và công bố nghiên cứu

Nghiên cứu kết hợp lịch sử kéo dài hàng trăm nghìn năm với các phép đo trong phòng thí nghiệm và mô hình máy tính hiện đại. Những mốc thời gian chính gồm:

• Khoảng 800.000 năm trước: khối granite được nghiên cứu hình thành ở độ sâu khoảng 6 đến 9 km.
• Trong khoảng 800.000 năm tiếp theo: quá trình nâng lên và xói mòn nhanh đưa granite lên bề mặt tại vùng Kurobe.
• Ngày 3 tháng 8 năm 2026: theo các cơ quan nghiên cứu, bài báo được đăng trực tuyến trên tạp chí Earth and Planetary Science Letters.
• Ngày 19 tháng 8 năm 2026: Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Nhật Bản, Đại học Kyoto và Đại học Nihon công bố phát hiện.

Hồ sơ công bố của Đại học Kyoto cho biết bài báo có tên Extreme exhumation along a volcanic arc exposed the world's youngest pluton in the Japanese Alps, đăng trong tập 692 của Earth and Planetary Science Letters với mã bài 120218. Pluton là khối đá hình thành khi magma đông cứng dưới lòng đất.

Sueoka cộng tác với các nhà nghiên cứu, trong đó có giáo sư Tetsuo Kawakami, trợ lý giáo sư Fumiko Higashino và giáo sư danh dự Takahiro Tagami thuộc Đại học Kyoto; các nhà nghiên cứu Saya Kagami và Takanori Yokoyama thuộc cơ quan; cùng nhà nghiên cứu Mitsuhiro Nagata thuộc Đại học Nihon. Bunichiro Shibazaki thuộc Viện Nghiên cứu Xây dựng thực hiện mô hình hóa biến dạng vỏ Trái Đất.

Ý nghĩa của phát hiện đối với Nhật Bản

Các nhà nghiên cứu dự định khảo sát xem những quá trình tương tự có diễn ra ở nơi khác tại Nhật Bản và quanh Thái Bình Dương hay không. So sánh các vùng núi lửa sẽ giúp xác định nơi nhiệt dưới lòng đất tập trung biến dạng và nơi các cơ chế khác đóng vai trò lớn hơn.

Hoạt động động đất là một hướng nghiên cứu khác. Sueoka cho rằng nghiên cứu có thể góp phần lý giải các trận động đất liên quan đến những đứt gãy chưa được xác định rõ từ trước, như trận động đất nội lục Iwate-Miyagi năm 2008. Mối liên hệ được đề xuất xoay quanh cách vỏ Trái Đất bị nung nóng biến dạng và nơi biến dạng tập trung.

Các cơ quan nghiên cứu cũng xác định hướng nghiên cứu trong tương lai gồm phân bố, tần suất và cơ chế động đất tại các khu vực hút chìm. Đối với Nhật Bản, nhiệm vụ khoa học thiết thực là tìm hiểu cách nhiệt núi lửa, lực nén và độ bền của đá kết hợp bên dưới những cảnh quan nơi núi non và động đất cùng hình thành.

Cách tiếp cận phân tích này cũng có thể giúp các nhà nghiên cứu ước tính mức độ xói mòn tại những vùng núi lửa, nơi các phương pháp thông thường gặp khó khăn. Tái dựng tốc độ đá sâu lên tới bề mặt sẽ giúp củng cố cơ sở nghiên cứu chuyển động liên tục của vỏ Trái Đất và những biến đổi địa hình trong tương lai.

Dự án nhận hỗ trợ từ Cơ quan Tài nguyên và Năng lượng Nhật Bản thông qua nghiên cứu đánh giá độ ổn định dài hạn của môi trường địa chất phục vụ xử lý chất thải phóng xạ, và từ nguồn tài trợ của Hiệp hội Xúc tiến Khoa học Nhật Bản dành cho nghiên cứu biến dạng các đảo Nhật Bản. Cả hai lĩnh vực nghiên cứu đều đòi hỏi hiểu rõ đá và cảnh quan biến đổi ra sao trong những khoảng thời gian rất dài.

Điểm chính

• Khối granite lộ ra ở Kurobe hình thành cách đây khoảng 800.000 năm, ở độ sâu từ 6 đến 9 km.
• Tốc độ lộ diện ước tính từ 7,5 đến 10,2 mm mỗi năm đưa khu vực này vào nhóm những ví dụ nhanh nhất thế giới xét trên thang thời gian địa chất.
• Mô hình máy tính cho thấy nhiệt magma có thể đã làm suy yếu vỏ Trái Đất, khiến biến dạng tập trung dưới tác động nén theo phương ngang.
• Phát hiện giải thích cách một cung núi lửa có thể trải qua quá trình hình thành núi nhanh cùng với nâng lên và xói mòn.
• Nghiên cứu tiếp theo sẽ so sánh các khu vực hút chìm khác và khảo sát mối liên hệ với hoạt động động đất.