История формирования этого каньона заслуживает отдельного рассказа, но, кроме него самого, это удивительное место скрывает другие, не менее увлекательные геологические загадки.
Посмотрите на берега Гранд-каньона. Видите слоеный пирог из горных пород? Каждый новый слой накапливался поверх предыдущего, сохраняя в себе информацию об истории этой местности. Последовательно разобравшись с этими слоями, можно прочитать геологическую летопись Гранд-каньона. Попробуем?
Повороты истории Колорадо
Геологическое строение — главный источник информации о естественной истории природных объектов. Возраст толщ горных пород, представленных в разрезах, изучает наука стратиграфия.
«Золотое правило стратиграфии» гласит:
Чем глубже залегают горные породы, тем они древнее. Любое нарушение этого закона говорит о локальных деформациях этой территории: ее могло сминать в складки, дробить разломами или переворачивать с ног на голову. Каждый новый слой или временной перерыв в возрасте горных пород указывает на смену природных условий. Море или суша, мощные ледники или обширные пустыни — каждая природная обстановка оставляет свой след в геологическом разрезе. Возраст пород каждого нового слоя позволяет определить время, когда соответствующие условия господствовали в этой местности.
Обычно для получения такой информации ученым приходится бурить скважины, копать специальные шурфы и разрезы. В Большом каньоне река Колорадо проделала за геологов всю «грязную работу»: в результате масштабного размыва водным потоком в стенках каньона обнажился полный геологический разрез. Как в куске слоеного торта здесь стали видны горные породы, которые могут многое рассказать как о самом каньоне, так и о всей истории плато Колорадо.
Посмотрите на схематичный рисунок геологического разреза Большого каньона: на замысловатом древнем фундаменте лежит настоящий пирог с многочисленными горизонтальными слоями горных пород. В самом низу, в основании разреза Гранд-каньона находятся наиболее древние породы этой местности – граниты Зороастра (на схеме — розовые), образовавшиеся из застывших магматических расплавов, и кристаллические сланцы Вишну (на схеме — зеленые), сформированные в условиях больших давлений и температур. Возраст этого древнего фундамента насчитывает не менее 1,7 миллиарда лет. Поверх него в виде разноцветного полосатого пирога возрастом в 550 миллионов лет залегают многочисленные слои осадочных пород, накопившиеся в разных природных условиях.
Главная загадка Колорадо
Возможно, вы уже заметили большую нестыковку в возрасте горных пород Гранд-каньона. Дело в том, что прямо поверх докембрийских сланцев Вишну, которым не меньше 1,7 миллиардов лет, залегают песчаники Тапитс, чей возраст не превышает 550 миллионов лет. Это и есть главная загадка геологической летописи Колорадо, так называемое «великое стратиграфическое несогласие» — разница в возрасте между горными породами древнего фундамента и вышележащими слоями. Вопрос, который беспокоит геологов со всего мира – куда подевался миллиард лет геологической истории? Возможно ли, чтобы в течение такого долгого времени не накопилось совсем ничего? А если накопилось, то куда исчезло, не оставив следов?
Ученые до сих пор не пришли к единому выводу, однако одна из самых интересных и рабочих гипотез находит все больше подтверждений в последнее время – оледенения в конце докембрия, во время которых мощные ледниковые щиты занимали большую часть суши и фактически «срезали» все горные породы с поверхности. Почитать об этом подробнее можно по запросу гипотеза «Земля-снежок».
Идея заключается в том, что ледниковые покровы (похожие на те, что сейчас можно увидеть в Антарктиде и Гренландии) обладают уникальной разрушительной силой. Ученые выделяют три масштабных ледниковых эпохи, подходящих по времени для решения загадки великого несогласия: 717-660, 641-635 и около 580 миллионов лет лет назад. Во время первых двух Земля была покрыта ледниками практически полностью. Третье оледенение было крупным, но не глобальным — по-видимому, тропики и экватор остались свободными ото льда. Обратите внимание, что датировки оледенений попадают на самый конец “исчезнувшего” миллиарда лет. Считается, что толщина ледяного щита могла достигать здесь 6 км. Расчеты ученых, основанные на сравнении с работой современных ледников, показывают, что такой мощности ледниковых покровов при общей длительности древних оледенений порядка 64 миллионов лет хватило бы на “срезание” порядка 4 километров горных пород. А этого более чем достаточно, чтобы горные породы, которые копились на поверхности гранитов Зороастра и сланцев Вишну в течение миллиарда лет, исчезли без следа.
От границы “великого несогласия” снизу вверх по разрезу геологические слои последовательно сменяют друг друга и открывают историю Колорадо за последние 550 миллионов лет. Давайте посмотрим, что они могут рассказать.
Рецепт слоеного пирога
Моря Колорадо
Большую часть этого времени территория лежала ниже уровня моря. Слои известняков — наследие глубоких и теплых морей, которые господствовали здесь 550-320 миллионов лет назад. Эти породы получились из остатков древних организмов: обломков кораллов, раковин и скелетов. В мелководных морях следующих эпох вблизи побережья накапливались пески — точно такие же, как на современных песчаных пляжах. Затем они уплотнялись и цементировались природными растворами, став в итоге слоями песчаников в современном геологическом разрезе.
И море стало сушей
Длительные морские условия чередовались с более короткими периодами, когда территория выходила из-под воды и становилась сушей. В условиях суши поверхностные горные породы чаще всего разрушаются, а не накапливаются, поэтому память о таких периодах не сохраняется в геологической летописи, и в возрасте соседних слоев геологического разреза читается временной перерыв.
Период пустынь
Был в истории Колорадо и длительный период обширных пустынь, когда подстилающие горные породы разрушались, переносились ветром и образовывали масштабные поля барханов. В геологическом разрезе эти времена читаются по специфическим тонко-слоистым текстурам, сохранившимся в песках соответствующего возраста.
В настоящее время весь этот слоеный пирог слагает плато Колорадо. Наиболее высокие части “пирога” на 2,5 км поднимаются над современным уровнем моря.
Как горные породы оказались на такой высоте
Верхний слой плато Колорадо, сложенный песчаниками Каибаб, в настоящее время поднят на высоту более 2500 м. Эти песчаники накопились на дне древнего моря не менее 250-270 миллионов лет назад. Представить себе, что в те времена уровень мирового океана был настолько выше современного, можно с трудом (иначе придется ответить на вопрос, откуда взялось столько воды и куда она исчезла потом). Единственным достойным объяснением является поднятие территории. Вертикальные движения земной коры вообще характерны для нашей планеты и наблюдаются до сих пор.
Особенного размаха они достигают в областях наибольшего напряжения – на границах литосферных плит. Район Колорадо расположен как раз в одном из таких мест – на стыке Тихоокеанской и Северо-Американской плит.
Интересно, что в большинстве случаев поднятие территории сопровождается деформациями горных пород: слои дробятся на блоки, сминаются в складки, их целостность нарушается. Именно это можно наблюдать в расположенных неподалеку Скалистых горах. Подъем плато Колорадо пошел по другому, более редкому, сценарию: горные породы оказались подняты вверх единым блоком без заметных нарушений целостности горизонтальных слоев.
Считается, что около 5-6 миллионов лет назад река Колорадо начала прорезать плато, формируя знаменитый каньон, который позволяет любоваться одним из самых удивительных естественных геологических разрезов на планете.
Как добраться до каньона, мы рассказывали ранее в статье:
Старше твоего деда: сколько лет Большому каньону Колорадо и почему он такой глубокий.
Автор: Юлия Кузнецова