Геологи объяснили, почему приток реки Колорадо течет «вверх по склону»

Фото из открытых источников

Геологи, возможно, наконец-то разгадали давнюю загадку, связанную с крупнейшим притоком реки Колорадо, который, судя по всему, бросил вызов гравитации и потек вверх по склону, когда образовался.

Река Грин-Ривер берёт начало в Вайоминге и впадает в реку Колорадо в национальном парке Каньонлендс в штате Юта. Около 8 миллионов лет назад река Грин-Ривер прокладывала себе путь сквозь горы Уинта высотой 4000 метров на северо-востоке Юты и северо-западе Колорадо, а не обтекала их. Но в новом исследовании учёные утверждают, что это невозможно без механизма, понижающего высоту гор.

«Это такой странный путь», — сказал ведущий автор исследования Адам Смит из Университета Глазго в Великобритании. «Мы знаем из данных датирования и других источников, что горному хребту 50 миллионов лет, а река течет по этому руслу всего 8 миллионов лет назад, а возможно, и 2 миллиона лет назад».

Река Грин-Ривер протекает через каньон Лодор, где она размыла ущелье со стенами высотой 700 метров. Ранее существовали две конкурирующие теории, пытавшиеся объяснить, почему река протекает именно таким образом, но ни одна из них не является особенно убедительной, сказал Смит.

Одна из гипотез заключается в том, что река Ямпа к югу от гор Уинта прорезала геологическое образование на север и создала русло для реки Грин. Для этого потребовалась бы огромная сила, которую река Ямпа вряд ли могла бы создать, поскольку она не особенно велика. «Если бы это было правдоподобно, то можно было бы ожидать гигантских каньонов, проходящих через все горные хребты, но это не так», — сказал Смит.

Другая теория заключается в том, что накопившиеся отложения временно подняли уровень реки Грин-Ривер, так что она перелила через горы Уинтас и проложила себе путь сквозь них, но имеющиеся данные также не подтверждают эту теорию. «Накопленные здесь отложения не такие высокие, как в каньоне Лодор», — сказал Смит.

Вместо этого исследователи, проводившие новое исследование, предполагают, что горы Уинта опустились до такой степени, что река Грин-Ривер смогла перелиться через них. Исследователи предполагают, что явление, называемое «литосферным каплеобразованием», потянуло горы вниз, после чего эффект отскока заставил ландшафт снова подняться, в результате чего сформировался тот рельеф, который мы видим сегодня.

Литосферные капли — это области высокой плотности, которые могут образовываться непосредственно под горами, в местах соприкосновения земной коры с мантией — слоем планеты между корой и внешним ядром. Вес гор увеличивает давление у основания коры, образуя такие минералы, как гранат, которые тяжелее мантийных пород. В конечном итоге эти минералы образуют сгусток, который стекает с основания коры, увлекая горы вниз и уменьшая их высоту над поверхностью Земли.

Литосферные капли вызывают эффект отскока, когда они, наконец, отделяются и опускаются в мантию. Концепция этих капель относительно нова, но свидетельства их существования были обнаружены в нескольких местах, включая Анды. «Они могут происходить везде, где образовался горный хребет, и могут происходить в любое время», — сказал Смит.

Характерным признаком литосферного каплеобразования является мишень — характерный рисунок поднятия земной поверхности. Смит и его коллеги смоделировали геологические процессы в горах Уинта, основываясь на необычных профилях рек, и обнаружили подобный рисунок.

Исследователи также проанализировали изображения сейсмической томографии — трехмерные карты недр Земли, создаваемые с помощью сейсмических волн, — полученные в ходе предыдущего исследования. Они обнаружили в мантии под горами Уинтас сгусток на глубине 200 километров, очень похожий на старую литосферную каплю, что, по словам Смита, является убедительным доказательством этого механизма.

Далее исследователи использовали глубину и размер наблюдаемой капли, чтобы рассчитать, когда она отделилась от подножия гор Уинта. Они обнаружили, что, вероятно, она оторвалась от подножия гор от 2 до 5 миллионов лет назад, что согласуется с предсказаниями модели о времени подъема гор и соответствует оценкам времени первого прорыва реки Грин-Ривер через горы.

По словам Смита, капля воды так сильно понизила горы, что они стали «путем наименьшего сопротивления». Он добавил, что как только река Грин-Ривер начала перетекать через горы Уинтас, она продолжала врезаться в горы, создавая такие структуры, как каньон Лодор.

Другие эксперты, не участвовавшие в исследовании, предположили, что это объяснение в конечном итоге может разрешить давнюю загадку.

Митчелл Макмиллан, геолог-исследователь из Технологического института Джорджии, заявил, что литосферное капельное стекание является правдоподобным объяснением того, почему река Грин-Ривер течет именно так.

«Самый захватывающий аспект этого исследования заключается в том, что оно использует данные о поверхности Земли для понимания процессов в мантии и того, как они могут влиять на горные хребты», — поясняет Макмиллан. «Независимо от того, окажется ли гипотеза капельного процесса в конечном итоге верной, это исследование является ценной демонстрацией такого подхода».