Новое исследование, проведенное под руководством Университета Колорадо в Боулдере, раскрывает сложную историю одной из самых известных геологических особенностей Гранд-Каньона: загадочного и отсутствующего промежутка времени в каменной летописи каньона, которая охватывает сотни миллионов лет.
Исследование приближается к разгадке загадки, называемой "Великое несоответствие", которая ставит в тупик геологов с тех пор, как она была впервые описана почти 150 лет назад.
Думайте о красных утёсах и скалах Гранд-Каньона как об учебнике истории Земли, объяснил Барра Пик, ведущий автор нового исследования и аспирант геологических наук в CU Boulder. Если вы уменьшите скалы каньона, вы сможете вернуться почти на 2 миллиарда лет назад в прошлое планеты. Но в этом учебнике также отсутствуют страницы: в некоторых районах из Гранд-Каньона бесследно исчезли горные породы возрастом более 1 миллиарда лет..
Геологи хотят знать почему.
«Великое несогласие - одна из первых хорошо задокументированных геологических особенностей в Северной Америке», - сказал Пик. «Но до недавнего времени у нас не было особых ограничений на то, когда и как это происходило».
Теперь она и ее коллеги думают, что они могут сузить круг ответов в статье, опубликованной в этом месяце в журнале Geology. Команда сообщает, что серия небольших, но сильных разломов могла потрясти регион во время распада древнего суперконтинента под названием Родиния. Произошедшее в результате опустошение, вероятно, разорвало землю вокруг каньона, в результате чего камни и отложения были смыты в океан.
Выводы команды могут помочь ученым заполнить недостающие фрагменты того, что произошло в этот критический период для Гранд-Каньона - сегодня это одно из главных природных чудес Северной Америки.
«В нашей лаборатории есть новые аналитические методы, которые позволяют нам расшифровать историю в пропавшем временном окне Великого несогласия», - сказала Ребекка Флауэрс, соавтор нового исследования и профессор геологических наук. «Мы делаем это в Гранд-Каньоне и в других районах Великого несоответствия по всей Северной Америке».
Красивые линии
Это загадка, которая уходит своими корнями в далекое прошлое. Джон Уэсли Пауэлл, тезка сегодняшнего озера Пауэлл, впервые увидел Великое несоответствие во время своей знаменитой экспедиции 1869 года на лодке по порогам реки Колорадо.
Пик, совершивший аналогичный исследовательский сплав по Гранд-Каньону весной 2021 года, сказал, что эта особенность достаточно заметна, чтобы ее можно было увидеть с реки.
"Там красивые линии", сказал Пик. «На дне очень четко видно, что есть камни, сдвинутые вместе. Их слои вертикальны. Затем идет обрыв, а над ним есть эти красивые горизонтальные слои, образующие выступы и вершины, которые ассоциируются у вас с Гранд-Каньоном».
Разница между этими двумя типами камней значительна. В западной части каньона в сторону озера Мид фундаментному камню от 1,4 до 1,8 миллиарда лет. Однако камням на вершине всего 520 миллионов лет. После путешествия Пауэлла ученые видели свидетельства подобных периодов потери времени в местах по всей Северной Америке.
«Прошло более миллиарда лет», - сказал Пик. «Это также миллиард лет интересной части истории Земли, когда планета переходит от более старых условий к современной Земле, которую мы знаем сегодня».
Континент раскалывается
Чтобы исследовать переход, Пик и ее коллеги использовали метод под названием «термохронология», который отслеживает историю тепла в камне. Пик объяснил, что, когда геологические формации залегают глубоко под землей, давление на них может привести к тому, что они подрумянятся. Это тепло, в свою очередь, оставляет след в химическом составе минералов в этих образованиях.
Используя этот подход, исследователи провели исследование образцов горных пород, собранных по всему Гранд-Каньону. Они обнаружили, что история этой особенности может быть более запутанной, чем предполагали ученые. В частности, западная половина каньона и его восточная часть (часть, с которой туристы наиболее знакомы) могли подвергаться различным геологическим искажениям на протяжении времени.
«Это не один блок с одинаковой температурной историей», - сказал Пик.
Примерно 700 миллионов лет назад, фундаментальная порода на западе, кажется, поднялась на поверхность. Однако в восточной половине тот же самый камень находился под километрами осадка.
Разница, вероятно, сводилась к распаду Родинии, гигантского массива суши, который начал распадаться примерно в то же время, сказал Пик. Результаты исследований показывают, что это крупное потрясение могло произойти в восточной и западной частях Гранд-Каньона по-разному и в несколько разное время, что привело к Великому несоответствию..
Пик и ее коллеги сейчас изучают другие участки Великого несоответствия в Северной Америке, чтобы увидеть, насколько общей может быть эта картина. А пока она взволнована, наблюдая, как геологическая история разворачивается в одном из самых живописных ландшафтов страны.
«Там так много всего, чего нет больше нигде», - сказала она. «Это действительно потрясающая природная лаборатория».
Другими соавторами нового исследования были Джон Коттл и Фрэнсис Макдональд из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре.