模拟揭示了2.4万年前冰川如何将岩石运送穿越阿尔卑斯山

地图显示了所有模拟粒子（最多约2050万个）在（a）冰下和（b）冰上颗粒播种模拟中播撒位置。图片来源：地球表面动力学（2026年）。DOI：10.5194/esurf-14-361-2026

（神秘的地球uux.cn）据洛桑大学：许多散布在瑞士大地上的巨石并非起源于现在的位置。相反，它们是在近24,000年前被冰层带走的。洛桑大学（UNIL）的研究人员首次通过模拟重建了这些巨石在整个阿尔卑斯山地区的航行轨迹。该模型使得能够可视化数百万块岩石所走过的路径，这些岩石塑造了当今的景观。

为什么洛桑市建在一系列梯田上？为什么日内瓦湖会形成在它现在的位置？那么，重达数百吨的巨石又是如何散布在瑞士大地上的？

如今的大部分地貌是由主要冰河时期塑造的，最后一次冰河时期在约24,000年前达到顶峰。那时，巨大的冰川如巨型推土机般从阿尔卑斯山顶涌出，侵蚀地形，运载大量岩石和沉积物，开凿山谷，塑造出后来成为我们今天所知湖泊的盆地。

洛桑大学（UNIL）的研究人员开发了首个能够在整个阿尔卑斯山地区重建和可视化由冰川从山顶运至山谷的不稳定巨石和岩石碎片路径的计算机模拟。他们的研究成果已发表在《地球表面动力学》期刊上。

“直到现在，广泛的实地研究使研究人员能够确定许多低地漂砾的原始来源。然而，他们所走的路线往往与直觉相悖且难以重建，“UNIL地球科学与环境学院的研究员、该研究的主要作者Tancrède Leger说。“我们的模拟展示了冰川如何将岩石运送到地貌中，例如揭示了部分冰川穿越山口的路径。”

除了模拟，研究人员还开发了一份目录，详细介绍了阿尔卑斯山不同区域冰川沉积物的起源和运输路径。“计划调查冰碛或沉积盆地的地质学家可以提交特定区域的查询，我们可以提供他们可能遇到的沉积物、巨石的起源、成分及类型信息。”

这项研究得益于洛桑大学教授纪尧姆·朱维团队开发的一项独特工具。该技术名为IGM，能够模拟包括地形和过去或当前气候条件在内的多种参数下的冰川覆盖和冰流。

“在我们的案例中，我们用数百万个代表漂砾和沉积物的点输入模型，并计算了它们的轨迹，”莱杰解释道。“冰流速度影响岩石物质的夹带，上游岩壁的存在影响落石，落石随后被冰层运输。所有这些因素都被考虑在内。”

这项工作的更广泛目标是帮助解答重大地质问题，包括高山环境和湖泊的形成，更广泛地促进我们对地貌在长时间尺度内形成和演化的理解。“这种高分辨率仿真首次能够以具体的方式可视化这些过程。”

直到最近，在数值模型中计算数百万块巨石和岩石碎片的轨迹极具挑战性，因为这需要极大的计算能力。得益于图形处理单元（GPU）的最新进展，这一技术现已变得可行。GPU最初设计用于渲染图像和驱动电子游戏，如今已成为科学计算中的关键工具。其架构由数千个核心组成，能够并行执行大量计算，使其特别适合训练人工智能模型。因此，人工智能的兴起加速了这些芯片的发展。

“我们在UNIL开发了首个开源模型，利用显卡的力量模拟冰川演变——无论是过去、未来，还是在各种气候情景下，”地球科学与环境学院（FGSE）教授Jouvet说。得益于GPU的应用，该型号现在比以前快了一百倍。

该工具名为IGM，由UNIL开发，全球冰川学家已广泛使用。该研究已促成18篇科学论文，包括莱热关于漂砾巨石的研究，以及阿尔卑斯山最后一次主要冰川期的建模工作。

Tancrède P. M. Leger 等，首次通过GPU加速粒子跟踪实现的阿尔卑斯全域LGM冰川沉积物输运重建，《地表动力学》（2026）。DOI：10.5194/esurf-14-361-2026