Нове дослідження під керівництвом Університету Колорадо в Боулдері розкриває складну історію однієї з найвідоміших геологічних особливостей Великого каньйону: таємничий і відсутній проміжок часу в літописі каньйону, який охоплює сотні мільйонів років.
Дослідження наближається до вирішення головоломки під назвою «Велика невідповідність», яка бентежить геологів з моменту її першого опису майже 150 років тому.
Думайте про червоні обриви та скелі Великого каньйону як про підручник історії Землі, пояснив Барра Пік, провідний автор нового дослідження та аспірант геологічних наук CU Boulder. Якщо зменшити скелі каньйону, то можна повернутися майже на 2 мільярди років у минуле планети. Але в цьому підручнику також бракує сторінок: у деяких районах камені, яким понад 1 мільярд років, безслідно зникли з Великого каньйону.
Геологи хочуть знати чому.
«Велика невідповідність є однією з перших добре задокументованих геологічних особливостей у Північній Америці», — сказав Пік. «Але донедавна у нас не було численних обмежень щодо того, коли і як це сталося».
Тепер вона та її колеги вважають, що вони, можливо, звужують відповідь у статті, опублікованій цього місяця в журналі Геологія. Команда повідомляє, що серія невеликих, але жорстоких розломів могла сколихнути регіон під час розпаду стародавнього суперконтиненту під назвою Родінія. Ймовірно, хаос, що виник, розірвав землю навколо каньйону, спричинивши змивання каменів і опадів в океан.
Висновки команди можуть допомогти вченим заповнити відсутні фрагменти того, що сталося в цей критичний період для Великого Каньйону — сьогодні одного з головних природних чудес Північної Америки.
«У нашій лабораторії є нові аналітичні методи, які дозволяють нам розшифрувати історію у відсутньому вікні часу через Велику Невідповідність», — сказала Ребекка Флауерс, співавтор нового дослідження та професор геологічних наук. «Ми робимо це у Гранд-Каньйоні та в інших місцях великої невідповідності по всій Північній Америці».
Красиві лінії
Це таємниця, яка сягає далекої давнини. Джон Уеслі Пауелл, тезка сучасного озера Пауелл, уперше побачив Велику Невідповідність під час своєї знаменитої експедиції 1869 року на човні порогами річки Колорадо.
Пік, який навесні 2021 року здійснив подібну дослідницьку подорож Великим каньйоном, сказав, що цей об’єкт досить яскравий, щоб його можна було побачити з річки.
«Є гарні рядки», — сказав Пік. «На дні можна дуже чітко побачити, що є зсунуті разом камені. Їх шари вертикальні. Потім є межа, а над нею є ці красиві горизонтальні шари, які утворюють схили та вершини, які у вас асоціюються з Великим Каньйоном».
Різниця між цими двома типами порід істотна. У західній частині каньйону в напрямку озера Мід фундаментальний камінь має вік від 1.4 до 1.8 мільярда років. Однак каменям, що сидять на вершині, всього 520 мільйонів років. Після подорожі Пауелла вчені бачили докази подібних періодів втраченого часу в місцях навколо Північної Америки.
«Минуло понад мільярд років», — сказав Пік. «Це також мільярд років протягом цікавої частини історії Землі, коли планета переходить від старішого середовища до сучасної Землі, яку ми знаємо сьогодні».
Континент розколюється
Щоб дослідити перехід, Пік та її колеги застосували метод під назвою «термохронологія», який відстежує історію тепла в камені. Пік пояснив, що коли геологічні утворення поховані глибоко під землею, тиск, що наростає на них, може спричинити їх підсмажування. Це тепло, у свою чергу, залишає слід у хімічному складі мінералів у цих утвореннях.
Використовуючи цей підхід, дослідники провели дослідження зразків гірських порід, зібраних з усього Гранд-Каньйону. Вони виявили, що історія цієї особливості може бути більш заплутаною, ніж припускали вчені. Зокрема, західна половина каньйону та його східна частина (частина, яка найбільше знайома туристам) могли зазнати різних геологічних викривлень протягом часу.
«Це не один блок з однаковою температурною історією», — сказав Пік.
Приблизно 700 мільйонів років тому фундаментні породи на заході, здається, піднялися на поверхню. У східній половині, однак, той самий камінь був під кілометрами осаду.
Різниця, ймовірно, зводилася до розпаду Родінії, гігантського масиву суші, який почав розпадатися приблизно в той самий час, сказав Пік. Результати дослідників свідчать про те, що це велике потрясіння могло розірвати східну та західну половини Великого Каньйону по-різному та в дещо різний час, створюючи Велику Невідповідність у процесі.
Зараз Пік та її колеги розглядають інші місця великої невідповідності в Північній Америці, щоб побачити, наскільки загальною може бути ця картина. Наразі вона із захопленням спостерігає за геологічною історією в одному з наймальовничіших ландшафтів країни.
«Там просто так багато речей, яких немає ніде», — сказала вона. «Це справді дивовижна природна лабораторія».
Довідка: «Термохронологія Zircon (U-Th)/He показує палеотопографію до Великої Невідповідності в регіоні Великого Каньйону, США» Б. А. Пік, Р. М. Флауерз, Ф. А. Макдональд і Дж. М. Коттл, 12 серпня 2021 р., Геологія.
DOI: 10.1130/G49116.1
Іншими співавторами нового дослідження були Джон Коттл і Френсіс Макдональд з Каліфорнійського університету в Санта-Барбарі.
