Геологическое время должно идти медленно, и самым твердым объектом должна быть скала. Но новое исследование Вашингтонского университета переворачивает обе концепции: последствия лесозаготовок показывают, что человеческая деятельность может значительно разрушить коренные породы, заставляя геологию двигаться вперед.
Исследование, опубликованное 15 апреля в Proceedings of the National Academy of Sciences, посвящено реке Тинауэй, живописной реке в центральном штате Вашингтон.
В прошлом веке у нас было больше разрезов рек в этом районе, чем ожидалось. Что-то заставило эти реки начать размываться намного сильнее», - сказала ведущий автор Сара Шанц, бывшая докторантка Университета Вашингтона, а ныне научный сотрудник Университета Индианы. террасы, которым 1800 лет. Но этот нынешний цикл является антропогенным или управляется человеком».
Результаты показывают, что практика, связанная с лесозаготовками, привела к врезу коренной породы до 2 метров (6 футов) вдоль русла реки. Половина поймы превратилась в новую террасу, примыкающую к реке.
«Это первый раз, когда мы смогли точно определить эрозию коренных пород из-за действий человека», - сказал Шанц. «Эрозия большинства рек составляет примерно одну десятую миллиметра в год. Это примерно в 100 раз больше».
Открытие означает, что этот красивый берег реки является результатом деятельности человека, а не природных сил. Это может изменить то, как геологи думают о ландшафтах в других частях мира, таких как Тайвань, с его долгой историей интенсивной человеческой деятельности.
Исследование началось 20 лет назад, когда соавтор Брайан Коллинз, старший преподаватель речной геологии Университета Вашингтона, поинтересовался, почему в Тинауэе так много обнаженных коренных пород.
Коллинз также заметил необычные речные террасы, ступенчатые структуры вдоль берега реки, возникающие в результате циклов разлива реки, а затем текущую быстрее, прорезая новое русло глубже в наносах. В 2016 году он руководил исследованием, в ходе которого рассчитывались краткосрочные изменения в западной развилке Тинауэя, и предполагалось, что вырубка леса могла привести к тому, что река прорезала новое русло.
Это место в общественном лесу обеспечивало хороший доступ для регулярных посещений исследовательской группой и ассистентами всех трех развилок. Объединив газетные записи, материалы из специальных коллекций библиотек Вашингтонского университета, Университета Центрального Вашингтона и местного исторического общества округа Киттитас, исследователи смогли собрать воедино и подтвердить всю историю.
До появления лесовозных дорог компании строили временные «защитные дамбы» высоко на склоне со всеми бревнами, а затем разрушали дамбу с помощью инструментов или взрывчатых веществ. Выпущенная вода помогла отправить бревна на мельницы.
«Это было такое событие, что школы закрылись, и газетные записи очень хорошо это показывают», - сказал Шанц. «Люди, которые все еще живы сегодня, некоторые из их самых ранних воспоминаний связаны с тем, что они собирались увидеть это».
Ключевым моментом процесса является то, что лесозаготовители расчищали завалы, чтобы бревнам было легче спуститься вниз по реке. Это сняло барьеры, сдерживающие отложения, и очистило русло реки от большей части гравия. Такие события, по мнению авторов, привели к резкому изменению эрозии.
«Если у вас слишком много наносов, вы, по сути, защищаете реку от эрозии. Но если у вас недостаточно наносов, то по мере продвижения эти наносы начинают ударять по коренной породе и разрушать ее», - Шанц. сказал.
Дэвид Монтгомери, профессор наук о Земле и космосе UW, и два других соавтора использовали множество методов для анализа четырех самых молодых террас на берегу реки, включая карты LIDAR, углеродное датирование горных пород и компьютерные модели. В 1999 году команда даже забила гвозди в коренную породу и напрямую измерила скорость эрозии.
Многие реки, в том числе Тинауэй, имеют индивидуальные особенности, свидетельствующие о антропогенном воздействии на участки коренных пород. Но это первый случай, когда весь речной бассейн был преобразован в результате деятельности человека.
«Это прямая топографическая подпись антропоцена, «эпохи людей», в которой мы сейчас живем», - сказал Монтгомери. «Вывод о том, что поверхности террас в Тинауэе представляют собой недавно заброшенные поймы, позволяет предположить, что сходные формы рельефа по всему миру также могут отражать влияние человеческой деятельности».
Команда Университета Вашингтона недавно опубликовала обзорный документ, посвященный тому, где за последние 4000 лет во всем мире сформировались речные террасы. Авторы показали, что во многих случаях формирование речных террас совпадало с вырубкой леса.
«На данный момент это своего рода ручная связь, но я думаю, что это может быть распространено во всем мире», - сказал Шанц. «Это просто не тот сигнал, который мы раньше искали».
Шанц приступит к работе в августе в Колорадском колледже, где она планирует также изучить, что открытие означает, как речные каньоны формируются в результате естественных процессов.
«Я думаю, что человеческая часть действительно интересна, но что имеет более широкое значение для меня, так это доказательство того, что если вы измените способ движения наносов через реку, вы можете изменить скорость эрозии», - сказал Шанц.
Исследование финансировалось Национальным научным фондом.