Оригинальное название: The Architects of Deep Time

Каньоны являются наиболее драматичными поверхностными проявлениями эрозии на нашей планете. Они не просто дыры в земле, но глубокие вертикальные сечения геологической истории, вырезанные в основном постоянной силой воды и очищенные абразивным прикосновением ветра. В то время как основная предпосылка - эрозия в течение миллионов лет - проста, конкретные взаимодействия между климатом, тектоникой, типом породы и временем производят необычайное разнообразие форм, от клаустрофобных извилистых коридоров Каньона Антилопы до огромного, слоистого заросля Гранд-Каньона. Понимание того, как эти величественные долины образуются, показывает огромную силу природных агентов, работающих в масштабах времени, которые почти невозможно понять человеческому разуму. Первостепенные архитекторы - вода, ветер и устойчивое притяжение гравитации, каждый из которых играет особую роль в раскопках, транспортировке и уточнении ландшафта каньона.

Основной скульптор: работа воды

Вода — это двигатель, который управляет формированием почти каждой крупной системы каньонов. Является ли бушующая река или медленный струйный поток проникающим в породу, вода мобилизует каменный материал и транспортирует его от источника. Этот процесс, известный как флювиальная эрозия, представляет собой комбинацию механических и химических действий, которые неустанно работают, чтобы прорезать твердый камень.

Флювиальная эрозия: механика режущей реки

Пробег воды размывает её канал несколькими различными действиями. Первая — гидравлическое действие, где отвесная сила движущейся воды сталкивается с берегами и руслом реки. Эта сила может вырывать рыхлые фрагменты породы и, в замкнутых пространствах, как щели, ловушка и сжатие воздуха, разрывая породу под огромным давлением. Более значимым долгосрочным фактором является истирание (также известное как коррозия). При этом река использует свою осадочную нагрузку песка, гравия и даже больших валунов в качестве шлифовальных инструментов. Поскольку эти частицы соскребаются и падают вдоль русла реки, они действуют как наждачная бумага, физически изнашивая породу. растворение (или коррозия). Немного кислая вода, которая поглотила углекислый газ из атмосферы и почвы, легко растворяет растворимые минералы, такие как кар

Спираль на инцисионе: как поднятие создает глубину

Река может вырубаться только в том случае, если у нее есть градиент для эффективного перемещения нагрузки на осадок. Этот градиент часто обеспечивается тектоническим подъемом. Когда большая область, такая как плато Колорадо, подталкивается вверх глубокими земными силами, наклон реки резко увеличивается. Это дает реке больше энергии для вертикального разрезания и переноса мусора. По мере того, как земля поднимается, река реагирует, вырезая глубже в поднимающуюся местность, чтобы поддерживать свой курс. Это известно как «разрезанная меандра». Если скорость подъема соответствует скорости эрозии, река может сохранить свой точный путь, вырезая ущелье на тысячи футов в глубину. История реки Колорадо тесно связана с подъемом плато Колорадо; без одного, другой не мог бы создать Гранд-Каньон.

Латеральная эрозия и расширение каньона

В то время как вырубка управляет глубиной, расширение каньона управляется боковыми эрозиями и процессами наклона. По мере того, как речные разрезы становятся более крутыми и геологически неустойчивыми. Гравитация сразу же начинает действовать на этих крутых склонах, тянущих рыхлую скалу, почву и талус вниз по склону реки (процесс, известный как массовая трата). Река затем действует как конвейерный пояс, сметая этот мусор и сохраняя стены каньона свежими и подвергаясь дальнейшей эрозии. Конкретная форма каньона — будь то узкое отверстие или широкая ступенчатая долина — зависит в основном от сопротивления породы . Твердые, массивные породы, такие как гранит или кварцит, сопротивляются боковой эрозии и образуют узкие, глубокие ущелья. Мягкие слоистые осадочные породы с различной силой (например, в Гранд-Кань

Подземные воды и химический саппинг

Поверхностный сток — не единственный тип водорезных каньонов. Подземные воды, просачивающиеся через трещины и пористые слои горных пород, возникают в виде пружин в стенах каньона. Этот процесс, известный как , часто подрывает скалу. , как вода просачивается из основания скалы, удаляя опору для скалы выше. Это приводит к разрушению больших блоков, в результате чего скала отступает, а каньон расширяется. В засушливых средах сапинг может быть основным драйвером эрозии, создавая бокс-каньоны с крутыми амфитеатрическими головками. Это особенно очевидно в регионах с растворимыми породами, такими как известняк и вулканический туф, где грунтовые воды химически растворяют породу, образуя пещеры и родники, которые в конечном итоге могут привести к массивным обрушениям поверхности, что в конечном итоге может привести к массивным обрушениям поверхности, что выталкивает каньонские головные воды назад с течение

Оригинальное название: Flash Floods: The Cataclysmic Carvers

В засушливых и полузасушливых каньонах подавляющее большинство эрозии вызвано не суточной струей реки, а интенсивной, спорадической энергией , флеш-наводнений. Поскольку почва в этих регионах часто выпекается твёрдой и скудной растительностью обеспечивает мало сопротивления, осадки быстро концентрируются в омлетах и оврагах. Эти паводковые воды могут нести огромную нагрузку осадка, превращаясь из струйки в бушующую стену грязи и валунов в минуты. Гидравлическое действие и истирание во время внезапного наводнения экспоненциально более мощные, чем обычный речной поток. В плотных прорезных каньонах вода вынуждена в струю высокого давления, прочесывая гладкие скалы и вырезая извилистые, протекающие стены, наблюдаемые в таких местах, как Каньон Антилопы. Глубина и узость этих конкретных каньонов являются прямым результатом этого катастрофического механизма за

Обострение эджей: влияние ветра и выветривания

В то время как вода делает тяжелые раскопки, ветер и субаэрозионное выветривание являются отделочными агентами. Они отвечают за сложные детали, полированные поверхности и причудливые формы, которые делают пейзажи каньона такими визуально потрясающими. В засушливых регионах, где находятся большинство крупных каньонов, эти процессы доминируют в ландшафте после раскопок в течение миллионов лет.

Эоловая эрозия: песчаный бластер природы

Ветер транспортирует мелкозернистый осадок, такой как песок и ил. Когда эти частицы воздействуют на открытые поверхности пород, они действуют как естественный песчаный брызги, процесс, известный как абразив . Это особенно эффективно при формировании столбов, арок и скальных граней. Ветер имеет тенденцию к образованию скал снизу вверх, потому что большинство песка транспортируется в пределах нескольких футов от земли. Со временем это может разрушить большие скальные образования, заставляя их разрушаться и падать, процесс, который расширяет каньон. Ветер также приводит к дефляции , удалению рыхлого мелкозернистого материала. Постоянно сметая обломки, образующиеся при выветривании, ветер подвергает свежие поверхности пород дальнейшей атаке водой и льдом. В то время как ветер редко является основным экскаватором каньона, он является тщательным полирующим и острым из сложных особенностей каньона, создавая вентифакты (отполированные ветром скалы) и

Мороз и соль: клинья разрушения

Скала, естественно, сильна, но она может быть ослаблена физическим выветриванием. Две наиболее агрессивные формы в средах каньона — это заморозка и солевое заклинивание. Заморозка происходит, когда вода просачивается в трещины и замерзает. Поскольку вода расширяется на 9%, когда она превращается в лед, она оказывает огромное давление на окружающую скалу, разрывая ее на части или полностью разрушая ее. Этот процесс очень эффективен при разрушении стен каньона, особенно на более высоких высотах, где циклы замораживания-оттаивания часто встречаются. В засушливом климате замораживание-оттаивание служит аналогичной функцией. Поскольку грунтовые воды испаряются из пор породы, они оставляют после себя кристаллы соли. Эти кристаллы растут с течением времени, оказывая давление, которое разрушает зерно породы за зерном. Этот процесс, известный как галопластика, вырезает

Галерея форм каньона

Специфическое взаимодействие описанных выше агентов порождает различные морфологии каньонов.Признание этих форм позволяет глубже понять доминирующие процессы в работе в конкретном ландшафте.

Оригинальное название: Slot Canyons: Narrow Paths of Fury

Слот-каньоны определяются своей крайней узостью, часто будучи глубже, чем они широкие. Они обычно вырезаны в горизонтально обложенном песчанике. Основным двигателем является флеш-наводнение. Дронажная область над щелевым каньоном часто массивна относительно самого плотного щели. Дождевые бури воронят потоки воды и абразивного песка в узкий канал с взрывной силой, прочесывая скалу гладко и создавая плавные, извилистые стены. Скала очень устойчива к выветриванию, поэтому вырубка опередей расширяется, создавая эти глубокие, острые разрезы. Эти каньоны опасны и динамичны, резко меняя форму после одного шторма.

Коробочные каньоны и эрозия головы

Коробочный каньон обычно представляет собой короткий, крутые стены каньона с закрытым, слепым концом. Это отличительная черта наклонной эрозии . Эти каньоны часто образуются на краю плато, где пружина выходит из скалы (сокращение) или где поверхностный сток каскадов над скалой. Эрозия в «голове» каньона интенсивна, подрезает скалу и заставляет каньон удлиняться назад в плато с течением времени. Этот процесс удлиняет каньон, в то время как чистые вертикальные стены поддерживаются чирковым действием падающей воды и удалением талу с прерывистыми потоками.

Инковые меандры и укрепленные реки

Некоторые из самых впечатляющих каньонов образуются не прямыми реками, а извилистыми. , извилистая извилина — это извилистая река, которая глубоко врезалась в подстилающую породу. Это происходит, когда река, установленная на плоском ландшафте, внезапно омолаживается тектоническим подъемом. Река сохраняет свой извилистый, петлевый путь, одновременно сбивая, создавая глубокий, извилистый каньон. Гусинек реки Сан-Хуан в Юте — классический пример, где река прорезала более 1000 футов в землю, следуя своей петлевой тропе.

Ступенчатые каньоны и ледниковые долины

Гранд-Каньон — это квинтэссенция шаганный каньон, образованный чередующимися слоями твёрдой и мягкой породы. Жесткий капрок создаёт скалы; мягкий сланец размывается в склоны. Это создаёт эффект лестницы от края до реки. Ледниковые долины (часто называемые каньонами) вырезаны массивными реками льда. Ледники не ограничиваются V-образными реками; они вырезают широкие, U-образные долины с крутыми, вертикальными скалами и висячими долинами. Долина Йосемити в Калифорнии — главный пример ледникового «каньона», с его отвесными гранитными стенами и водопадами, покрывающими висячие долины (Источник: NPS Yosemite Valley Geology).

Оригинальное название: The Dynamic Landscape

Плато Колорадо предлагает мастер-класс по взаимодействию этих сил. Оно сочетает в себе почти каждый критический фактор: тектонический подъем, создание градиента, засушливый климат, максимизирующий выветривание и ветер, горизонтальные осадочные слои, идеально подходящие для ступенчатых форм, и мощную, осадочную реку. Это сочетание позволило Гранд-Каньону достичь своей огромной глубины и структуры. Формирование - это постоянная симфония: наводнения, перерезающие канал, морозное заклинивание, разрушающее сланцевые склоны, ветер, полирующий песчаник, и гравитация, перемещающая обломки вниз по склону. Каньон - это динамичный, временный баланс между подъемом и эрозией, постоянно меняющийся теми самыми силами, которые его создали. Образовательные ресурсы National Geographic обеспечивают дальнейшие отличные визуализации этих взаимодействий .

Вывод: один кадр в фильме на миллиард лет

Вид с края каньона — это окно в глубокое время. Слои скалы представляют собой миллионы лет осаждения в древних средах. Разрывная пустота каньона представляет собой удаление тысяч футов скалы, зерна за зерном, терпеливой работой воды и ветра. Это сопоставление строительства и разрушения является сутью геологии. Каньон, который мы видим сегодня, — это всего лишь одна рамка в непрерывном, миллиардном фильме эрозии. Вода продолжает течь, мороз продолжает вклиниваться, а ветер продолжает взрываться. Резьба никогда не заканчивается по-настоящему; она просто приостановлена на человеческом временном масштабе.