Ученые предложили новую теорию происхождения Гранд-Каньона

Фото из открытых источников

Новые данные, опубликованные в журнале Science, предполагают, что около 6,6 миллионов лет назад река Колорадо, которая еще не достигла моря, начала впадать в глубокое озеро чуть выше по течению от будущего Большого каньона. Когда уровень воды поднялся достаточно высоко, она могла перелиться через высокое плато, препятствовавшее ее продвижению на запад. Подобно прорыву плотины, это событие высвободило бы поток, который со временем вырезал каньон.

Полученные данные, полученные из донных отложений озера и обнажений, которые могут указывать на древний берег, являются «явным доказательством существования озера и его питания рекой Колорадо», — говорит соавтор исследования Райан Кроу из Геологической службы США. «Озеро, должно быть, сыграло важную роль в формировании Большого каньона». Ребекка Флауэрс, геохронолог из Университета Колорадо в Боулдере, говорит, что Кроу и его коллеги «приводят убедительные аргументы в пользу того, что перелив воды из озера может объяснить полученные данные», но все же возможно, что вода шла другим путем.

Давно известно, что река Колорадо сформировала Большой каньон в его современном виде, а её отложения появились ниже по течению от каньона всего 4,8 миллиона лет назад. Её роль остаётся незыблемой, даже несмотря на то, что геологи пришли к выводу, что некоторые части каньона гораздо старше и были высечены более ранними реками ещё 70 миллионов лет назад, в эпоху динозавров.

Но со времен экспедиции Джона Уэсли Пауэлла в 1869 году центральным вопросом оставался вопрос о том, как реке Колорадо вообще удалось достичь Большого каньона, учитывая, что ее путь проходит прямо через плато Кайбаб, самую высокую точку в этой части плато Колорадо, которая должна была бы блокировать ее течение на запад.

Ранние геологи предполагали, что река, текущая на запад, уже существовала, когда тектонические силы подняли плато Колорадо. По мере поднятия рельефа река прокладывала себе путь назад через плато, размывая его вверх по течению, пока не захватила Колорадо. Более поздние исследования указали на другой сценарий: речная система формировалась в противоположном направлении, продвигаясь с востока на запад в серии стадий «наполнения и перелива», когда вода скапливалась в котловинах и переливалась через их края.

Одна из крупнейших таких озерных котловин расположена к востоку от Кайбаба: котловина Бидахочи. Если бы древняя река Колорадо впадала в эту котловину и уровень воды поднялся бы достаточно высоко, она могла бы перелиться через Кайбаб и проложить себе путь на запад. Но не было никаких доказательств того, что Колорадо питала Бидахочи, а береговые маркеры показывали, что озеро достигало высоты всего около 2000 метров — примерно на 300 метров ниже, чем нужно, чтобы перелиться через Кайбаб.

Два соавтора новой статьи, Джон Дуглас из Общественного колледжа Парадайз-Вэлли и Брайан Гути из Геологической службы Аризоны, по-новому изучили плато на краю этого палеоозера. Там они обнаружили выходы пляжного камня — прибрежных отложений, превратившихся в камень, — на высоте 2250 метров, что близко к тому, что было необходимо для преодоления Кайбаба.

Тем не менее, им нужны были доказательства того, что прото-Колорадо заполнил бассейн. Чтобы получить их, Кроу и другие соавторы взяли образцы песчаников Бидахочи — породы, образованной из донных отложений озера, — в 19 местах. Они датировали около 3600 кристаллов минерала циркона, заключенных в породах, измеряя радиоактивный распад следовых количеств урана в свинец. Возраст циркона может служить своего рода «отпечатком пальца» реки, поскольку он отражает породы выше по течению, которые были источником песка. Примерно 6,6 миллиона лет назад этот «отпечаток пальца» резко меняется, совпадая с возрастом реки Колорадо. В то же время количество песка, поступающего в бассейн, резко возросло.

Флауэрс говорит, что исследование убедительно доказывает, что река Колорадо заполнила каньон Бидахочи, но оно не доказывает сценарий перелива. Река Колорадо могла достичь каньона, когда вода из более мелкого озера протекла под плато, или когда река к западу от плато постепенно прорезала его вверх по течению.

Мэтью Хайзлер, геохронолог из Института горного дела и технологий Нью-Мексико, сомневается, представляют ли обнажения Бидахочи прошлый пляж. Тем не менее, в готовящейся к публикации статье он и его коллеги сообщают о новых доказательствах, связывающих бассейн с каньоном: минералы в отложениях реки ниже по течению указывают на то, что пески Бидахочи попали в реку 4,8 миллиона лет назад. «Это самое неопровержимое доказательство, которое я видел, подтверждающее эту связь», — говорит он. Исследователи утверждают, что выемки в Кайбабе позволили бы водам Бидахочи достичь каньона, не поднимаясь так высоко, как утверждают Кроу и его соавторы. Но ни одна из групп точно не знает, что произошло в течение почти двухмиллионолетнего промежутка между заполнением Бидахочи и первым появлением его отложений в каньоне.

Новая картина происхождения каньона также оставляет открытым вопрос о том, куда текла верхняя часть реки Колорадо до того, как достигла реки Бидахочи, добавляет Джон Спенсер, геолог из Университета Аризоны, который ознакомился с исследованием, опубликованным в журнале Science. Окаменелости рыб в бассейне напоминают виды, обнаруженные в древнем озере Айдахо, что указывает на то, что река когда-то текла на север в систему реки Снейк и направлялась к Тихоокеанскому северо-западу — до того, как вулканическая активность, связанная с Йеллоустонской горячей точкой, изменила ее русло на юг.

Для Кроу участие в создании истории происхождения каньона — это своего рода возвращение домой. До того, как стать учёным, он работал в Университете Колорадо, создавая интерактивные экспозиции для публики, в том числе и посвящённую Большому каньону. Именно сплав по реке в каньоне пробудил в нём желание стать геологом. «Я был поражён», — говорит он. Он надеется, что будущие посетители вдохновятся и узнают новую историю его создания. «Люди, кажется, проявляют интерес к геологии, когда находятся перед Большим каньоном, — говорит он. — Это поучительный момент».