Ледниковая история Йосемити

Ландшафт национального парка Йосемити является прямым продуктом повторяющихся ледниковых эпизодов, охватывающих последние 2,5 миллиона лет. Во время плейстоценовой эпохи, по крайней мере, три крупных ледниковых достижения - оледенение Эль-Портала, Шервина и Тиоги - изменили Сьерра-Неваду. Самым обширным было оледенение Шервина около 1,1 миллиона лет назад, которое покрыло весь парк льдом. Самым последним было оледенение Тиоги, которое достигло пика около 20 000 лет назад и отступило примерно 10 000 лет назад. Каждый эпизод построен на предыдущей эрозионной работе, углублении и расширении долин при скульптуре знаковых вершин парка.

Лед возник в зонах накопления высокого подъема вблизи гребня Сьерра-Невады. Оттуда ледники стекали вниз по ранее существовавшим долинам рек, следуя разломам и стыкам в гранитной породе. Огромный вес и движение льда — иногда более 3000 футов толщиной — производили огромную силу, измельчая и выщипывая скалу по мере ее продвижения. Эта ледниковая история сохраняется в рельефах парка, от полированных гранитных куполов до каменистых обломков, оставленных в виде морен.

Понимание этой временной шкалы помогает геологам реконструировать прошлый климат. Оледенение Тиоги, например, коррелирует с глобальными событиями охлаждения, зарегистрированными в океанских отложениях и ледяных кернах. Изучая ледниковые отложения Йосемити, ученые могут совершенствовать модели того, как горные ледники реагируют на изменение климата - информация, которая непосредственно связана с текущими тенденциями потепления.

Процессы ледниковой эрозии

Ледники разрушают породу с помощью двух основных механизмов: истирания и выщипывания. Истирание происходит, когда лед, вставленный в фрагменты скалы, скрежещет по поверхности, как наждачная бумага, сглаживая и полируя поверхность. Этот процесс создает характерные тонкие параллельные борозды, называемые полосами, которые указывают направление потока льда. Смывка, с другой стороны, происходит, когда талая вода просачивается в трещины в породе, замерзает и расширяется, заставляя куски породы отделяться и встраиваться в основание ледника. Объединенное действие истирания и выщипывания углубляет долины и окрутляет их стены.

Наиболее драматичным результатом ледниковой эрозии является превращение V-образных речных долин в широкие U-образные ледниковые впадины. Долина Йосемити является типичным примером: ее пол имеет ширину почти 1,5 мили, окружен вертикальными гранитными скалами высотой более 3000 футов. U-образная форма долины является прямым следствием способности ледника разрушаться как вниз, так и наружу, расширяя долину далеко за пределы того, что могла бы достичь река. Долины притоков, которые были слишком высоки, чтобы быть глубоко разрушенными главным ледником, теперь висят над дном долины, создавая знаменитые водопады парка, включая Йосемити-Фолс, Бридалвейл-Фолл и Риббон-Фолл.

Другим важным эрозионным продуктом является «roche moutonnée», обтекаемая коренных ручка, сформированная ледниковым льдом. Верхняя сторона сглаживается истиранием, в то время как нижняя сторона крутая и зазубренная от выщипывания. Эти особенности распространены по всему Йосемити, особенно на полированных гранитных поверхностях возле дна долины и вдоль дороги Тиога.

Ключевые формы суши, созданные ледниками

Эрозионные и осажденные процессы ледников дали Йосемити замечательный массив форм рельефа, каждый из которых рассказывает историю ледяного потока, продолжительности и постледниковой модификации.

Цирк

Цирки — это чашеобразные впадины у голов ледниковых долин, часто с крутыми задними стенами и плоским или мягко наклонным полом. Они образуются через комбинацию морозного сварки и ледникового выщипывания на верхнем краю ледника. Как только лед тает, цирк может стать туча (маленькое озеро), если бассейн содержит воду. Самые впечатляющие цирки Йосемити включают те, что под горой Лайелл и горой Дана. Настенная стена цирка может отступить с течением времени, заточив хребет над ним и в конечном итоге приводя к образованию рогов.

Рога

Рога — крутые, пирамидообразные вершины, образующиеся, когда три или более кругов размывают гору с нескольких сторон. Классическим примером является Маттерхорн (в Альпах), но у Йосемити есть свои поразительные рога. Гора Коннесс и вершина Полукупола? Собственно, Полукупол — это купол, а не рог. Гора Лайель, самая высокая точка в Йосемити, демонстрирует роговую форму. Более отчетливо треугольный профиль горы Хоффман показывает пересечение кругов. Процесс включает в себя эрозионное отступление ледниковых стенок до тех пор, пока не останется только острая вершина.

Арет

Ареты — узкие, острые хребты, разделяющие две прилегающие ледниковые долины или два цирка. Они образуются, когда ледники разрушают противоположные стороны одного и того же хребта, оставляя тонкий гребень. В Йосемити граница между каньоном Теная и дренажом реки Туолумне отмечена серией аретов, в том числе спиленным хребтом возле пика Кафедрального собора. Пеший поход по тропе к Облакам Отдых предлагает захватывающий вид на арет, который проходит между каньоном Теная и долиной Малый Йосемити.

Морейн

Ледники переносят обломки горных пород — называемые до — и откладывают их в курганах или хребтах. Терминальные морены отмечают самое дальнее продвижение льда, в то время как боковые и рецессионные морены образуются вдоль сторон ледника и во время пауз в отступлении. Сама долина Йосемити блокируется на ее западном конце большой терминальной мореной, которая захватывает реку Мерсед, создавая плоский пол долины. Морены состоят из несортированных фрагментов скал, начиная от глины до валунов, многие из которых ледниково попеременно. Эти отложения видны с точки зрения вдоль дороги Вавона и около Эль-Капитана.

Висячие долины

Когда главный ледник вырезает глубокую U-образную долину, притоковые ледники часто остаются висящими, потому что они не могут разрушаться так глубоко. После отступления льда, дно притоковой долины возвышается на сотни или даже тысячи футов над основным дном долины. Потоки из этих висящих долин погружаются в виде водопадов. Висящие долины Йосемити ответственны за самые высокие водопады парка: водопад Йосемити (2 425 футов), водопад Сентинел (2000 футов) и водопад Риббон (1 612 футов). Отдельная капля этих водопадов является прямым наследием дифференциальной ледниковой эрозии.

Ледниковый гранит

Одной из наиболее визуально ярких особенностей являются гладкие, сверкающие гранитные поверхности, покрывающие большие площади парка, такие как вершина Полукупола и склоны Эль-Капитана. Эта полировка является результатом мелкозернистого ссадины ледниковым льдом, несущим частицы породы размером с ил. Полированные поверхности часто сохраняют ледниковые полосы и гуги в форме полумесяца, которые геологи используют для картирования направлений ледового потока. Поляр настолько тонкий, что создает отражающий блеск, особенно после дождя.

Иконическая долина Йосемити

Долина Йосемити является центральным элементом парка и окончательным примером ледниковой модификации. До оледенения река Мерсед текла через V-образный речной каньон. Каждое последующее продвижение льда расширяло и углубляло каньон, превращая его в корыто с почти вертикальными стенами. Пол долины плоский (результат ледниковых и постледниковых озерных отложений) и осушается извилистой рекой Мерсед. Стены долины состоят из массивных экспозиций гранита Эль-Капитана на севере и гранодиорита Соборного пика на юге.

Самые известные особенности долины — Эль-Капитан, Полукупол, водопад Бридалвейл и Шпионы собора — все обязаны своими формами ледниковой эрозии. Эль-Капитан стоит как чистый 3000-футовый монолит, потому что ледник высечен вокруг него, оставляя вертикальное лицо, которое было отполировано и покручено льдом. Полукупол — частично отшелушенный купол, округленная спина и чистая лицо которого являются результатом комбинации ледникового выщипывания и совместного контролируемого отшелушивания. Отвесное лицо было создано, когда ледник Теная сорвал переднюю часть купола.

Сам пол долины когда-то был озером - озеро Йосемити - образовалось за мореной в западной части долины. На протяжении тысяч лет осадок заполнял озеро, создавая плоский травянистый луг, который теперь поддерживает объекты для посетителей парка. U-образная форма долины и плоский пол являются классическими признаками ледникового происхождения.

Другие ледниковые особенности в парке

За пределами долины Йосемити широко распространены ледниковые рекорды. Площадь Туолумнских лугов представляет собой широкую равнину высокого уровня, вырезанную ледником Туолумне, который был одним из крупнейших в Сьерра-Неваде. Мягкая топография луга лежит под ледниковой дождевой и разбросанными неустойчивыми валунами, некоторые из которых сбалансированы неустойчиво. Рядом купола Лемберта и Купола Pothole показывают классические формы рош-мутонне с гладкими, вырезанными льдом сторонами и зубчатыми склонами ли.

Ледниковые эрратики — валуны, перевозимые льдом и отложенные в местах, далеких от их источника, — распространены по всему парку. Одним из самых известных является беспорядочный «Глейшер-Пойнт-Апрон» возле основания ледниковой точки. Эти эректики доказывают, что ледники когда-то текли по местности, теперь свободные ото льда. Геологи используют их состав для отслеживания исходной породы и определения путей потока.

Район High Sierra Camps содержит многочисленные цирки, тарны и небольшие ледники. Ледник Лайелла, расположенный на горе Лайелл, является одним из последних оставшихся активных ледников в парке. Исследования ледника Лайелла и близлежащего ледника Маклюр помогают ученым следить за здоровьем льда Сьерра-Невады и его реакцией на изменение климата.

Современные ледники и изменение климата

Сегодня ледники Йосемити — это просто остатки их прежних «я». Ледник Лайелля, когда-то самый большой в парке, резко сократился. Измерения Геологической службы США показывают, что в период с 1983 по 2014 год его площадь сократилась на 67%, а толщина — на 80%. По состоянию на 2020 год ледник потерял более 95% своего максимального объема от Малого ледникового периода. Если нынешние тенденции потепления продолжатся, ученые прогнозируют, что все ледники Йосемити могут исчезнуть к концу 21-го века.

Это отступление имеет заметные последствия. Потеря многолетнего льда уменьшает летний талый поток воды в ручьях, влияя на водные экосистемы и водоснабжение для сообществ ниже по течению. Это также подвергает ранее покрытую льдом породу быстрому выветриванию, изменяя стабильность склона. Кроме того, исчезновение ледников снижает эстетическую и образовательную ценность парка.

Мониторинг ледниковых изменений является приоритетом для Службы национальных парков. Исследователи используют повторную фотографию, проникающий в землю радар и спутниковые снимки для отслеживания изменений. Эти исследования также информируют более широкие климатические модели. Для тех, кто интересуется данными, страница мониторинга ледника Лайелля USGS Lyell Glacier предоставляет подробные измерения и визуальные сравнения в течение десятилетий.

Геологическое значение и исследования

Ледниковый ландшафт Йосемити не только красив, но и ценен с научной точки зрения. Парк служит естественной лабораторией для понимания ледниковых процессов, особенно в гранитных терранах. Полированные поверхности, полосы и рельефы исключительно хорошо сохранились, потому что Сьерра-Невада тектонически стабильна, а климат относительно сухой, ограничивая химическое выветривание.

Исследования оледенения Йосемити способствовали развитию ледниковой геологии как дисциплины. Ранние исследования Франсуа Э. Маттеса в 1910-х и 1930-х годах установили последовательность оледенений в Сьерра-Неваде. Современные исследователи используют космогенные нуклидные датировки для определения возраста экспозиции ледниково полированных поверхностей, раскрывая сроки отступления льда. Эти методы показали, что оледенение Тиога закончилось около 15 000 лет назад, с незначительным смещением (оледенение пика Рецесса) около 11 000 лет назад.

Ледниковая история парка также помогает геологам понять поведение ледяных щитов в прошлых климатических условиях. Например, скорость отступления в йосемитских зеркалах, наблюдаемых в альпийских ледниках во всем мире, обеспечивая прокси для того, как быстро лед может исчезнуть. Страница Йосемитского ледника Национальной службы парков предлагает краткий обзор этого исследования для общественности.

Опыт посетителей и образование

Для большинства посетителей свидетельство ледникового формирования повсюду, как только вы знаете, что искать. Прогулки с гидом из Центра посетителей долины Йосемити часто охватывают ледниковую геологию. Программа Junior Ranger включает в себя такие мероприятия, как «Будь ледниковым геологом», где дети определяют полосы и неустойчивости.

Живописные точки зрения, которые подчеркивают ледниковые особенности:

  • Глейшер Пойнт: Заглядывает в долину и Полукупол, с интерпретирующими знаками, объясняющими роль ледников в резьбе ландшафта.
  • Olmsted Point: Предлагает вид на каньон Теная и гранитные купола с видимым ледниковым полем.
  • Туолумные луга: Представляет собой самонаводящуюся тропу через ледниковые морены и эратики.
  • Зеркальное озеро: Ледниковая тарна, которая медленно заполняется осадком, обеспечивая урок постледниковой эволюции.

Онлайн-руководство по ледниковой геологии от компании Yosemite Conservancy является полезным ресурсом для обучения перед поездкой. Многие полевые семинары также доступны для более глубокого изучения.

Заключение

Роль ледников в формировании ландшафта Йосемити очевидна в каждом гранитном куполе, висячей долине и грозовом водопаде. От глубокого U-образного желоба долины Йосемити до отполированной вершины Полукупола неизгладим след движущегося льда. Эти особенности не только определяют живописное величие парка, но и сохраняют запись климатического прошлого Земли. Поскольку современные ледники продолжают отступать, они служат срочными напоминаниями о происходящих изменениях. Понимание того, как лед сформировал этот ландшафт, остается необходимым как для оценки его красоты, так и для подготовки к более теплому будущему.

Для дальнейшего чтения, обратитесь к USGS Fact Sheet по ледниковой геологии Йосемити или NPS обзор ледниковых особенностей в национальных парках .