Река Грин течёт «вверх по склону». Геологи думают, что наконец-то знают почему.
Река Грин на первый взгляд выглядит нелогичной. Крупнейший приток реки Колорадо течёт через каньон глубиной почти 2300 футов в горном массиве Юинта на северо-востоке штата Юта. Но при высоте почти 2,5 мили массивное образование горных пород возрастом 50 миллионов лет гипотетически не должно было уступить расположенной неподалёку реке Грин, которая сама начала формироваться менее восьми миллионов лет назад. После изучения комбинации сейсмических изображений и сценариев моделирования данных международная исследовательская группа теперь считает, что может объяснить давнюю загадку, стоящую за одной из самых известных речных систем Северной Америки.
Вода обычно следует по пути наименьшего сопротивления. Если ручей встречает неподвижный объект, такой как большой камень, то, согласно физике жидкостей, он просто следует за гравитацией и инерцией к более лёгкому пути вперёд. Это не значит, что вода не обладает собственной силой. Некоторые из крупнейших каньонов мира были прорезаны сравнительно небольшими потоками за миллионы лет, но даже тогда их извилистые русла обычно следуют единой логике.
Это делает историю встречи рек Грин и Колорадо настолько запутанной для геологов, как Адам Смит из Университета Глазго в Шотландии. Согласно соавтору исследования его команды, опубликованного 2 февраля в журнале Journal of Geophysical Research: Earth Surface, регион «чрезвычайно важен» для всей суши. «Слияние рек Грин и Колорадо миллионы лет назад изменило континентальную границу Северной Америки», — пояснил он в заявлении. «Оно создало линию, которая отделяет реки, впадающие в Тихий океан, от тех, что впадают в Атлантический, и создало новые границы обитания для диких животных, что повлияло на их эволюцию».
Такие геологи, как Смит, уже около 150 лет спорят о слиянии рек. Это особенно сложный вопрос, учитывая тектоническую неактивность региона и отсутствие крупных геологических событий. Однако исследователи недавно начали анализировать новую концепцию, известную как литосферный капеж. Это явление начинается, когда плотный слой богатых минералами веществ образуется у основания земной коры. Со временем слой становится достаточно тяжёлым, чтобы погрузиться в мантию. Когда это происходит, спуск может также потянуть за собой землю над ним и даже опустить горный хребет, такой как Юинта. В конце концов, минеральный слой отрывается и продолжает погружаться дальше в мантию. Затем горы, кажется, отскакивают назад, и в процессе образуется область, похожая на мишень, на ландшафте.
Смит и его коллеги использовали сейсмические изображения, чтобы найти доказательства литосферного капежа в Юте. Этот метод работает как компьютерная томография Земли для анализа сейсмических волн, возникающих во время землетрясений. Изучая ранее опубликованные исследования сейсмических изображений гор Юинта, команда обнаружила сравнительно холодное, круглое пространство примерно в 125 милях под поверхностью Земли диаметром от 31 до 22 миль. Теперь они считают, что это открытие — древний, сломанный фрагмент капежа.
«Мы думаем, что собрали достаточно доказательств, чтобы показать, что литосферный капеж… отвечает за то, чтобы опустить землю достаточно, чтобы реки могли соединиться и слиться», — сказал Смит.
Учитывая вероятную скорость спуска и его текущую глубину, авторы исследования оценивают, что капеж оторвался два-пять миллионов лет назад. Эта временная шкала соответствует предыдущей работе, предполагающей, что река Грин прорезала горы и присоединилась к более крупной системе Колорадо. Геологическое моделирование дополнительно подтвердило их гипотезу. Измерив литографический рисунок капежа в горах Юинта, они обнаружили, что подстилающая кора на многие мили тоньше, чем должна быть, учитывая высоту хребта. Окончательный расчёт отскока поверхности для этих параметров капежа соответствовал их оценке колебания сети рек более чем на 1312 футов в высоту.
«Собранные нами доказательства сильно противоречат идее о том, что река появилась раньше гор, или что отложения наносов могли накопиться достаточно, чтобы река могла перекрыть хребет, или что эрозия с юга гор захватила реку Грин», — сказал Смит.
Авторы исследования считают, что их теория не только отвечает на загадку, которая занимала несколько поколений, но и предоставляет шаблон для применения литографического анализа капежа ко многим другим нерешённым тектоническим спорам по всему миру.