Kelemen, Klementina, Kolumbán2020. november 23., hétfő
Föld

A Grand-kanyon története 2. rész – A folyó

2009.07.31.Admin
National Geographic Magyarország

Egy kis folyó miként tudott ilyen mély völgyet vájni magának? Ma új felfedezések új válaszok felé mutatnak. A szakemberek közel kerültek ahhoz, hogy megértsék a világ egyik természeti csodáját.

Már a terület megemelkedése idején egy folyó kanyargott át a síkságon, elkezdve bevágni medrét az alapkőzetbe. A Colorado-fennsík megemelkedésével a folyó fokozatosan bevágódott, és szó szerint kettévágta a térszínt.

Megfordulnak a folyók
70 millió évvel ezelőtt eső- és olvadékvíz folyt a Mogollon-magasföldről a leendő Colorado-fennsíkra. A vízfolyás lassan elkezdett bevágódni a plató felszínébe. A plató anyagát tehát az erózió bontotta meg, s a nyomozás következő lépése a kanyont kialakító ősfolyó megtalálása. Néhány régi folyómeder ma is látszik – de ezek több kérdést vetnek fel, mint amennyit megválaszolnak.

Richard Young, a New York-állambeli Geneseo egyetemének geológiaprofesszora, egyetemi hallgató kora óta igyekszik megoldani a régi folyómedrek rejtélyét. Young a medrekből vett kőzetminták alakja és összetétele alapján rekonstruálja a folyók történetét. A mai Colorado folyó keletről, a Sziklás-hegységből délnyugat felé, a Kaliforniai-öböl irányába tart. Young azonban az ősi kanyonok vizsgálata során arra jutott, hogy itt valami nem stimmel.

A folyó által szállított kavicsok meglehetősen beszédesek. Két dolgot lehet rajtuk vizsgálni: a lekerekítettségüket, ami arra utal, hogy milyen messziről érkeztek, és az összetételüket. A régi folyóvízi kavicsok nem ott keletkeztek, ahol Young rájuk bukkant. Származási helyük a fennsíktól körülbelül 160 kilométerre, délnyugatra található. A régi folyónak kellett ideszállítania őket Arizona középső részéről északkelet felé, a fennsík régiójába. A kavicsok folyómederbeli fekvési iránya elárulja a víz egykori folyási irányát. A folyó a kavicsok egymásra halmozásával maradandó nyomot hagyott hátra saját folyási irányáról. Ez erős bizonyíték arra, hogy a folyók északkelet felé folytak – ellentétes irányba, mint ma. De a víz nem csak hogy ellentétes irányba, de másik kanyonban is folyt, délre a Grand-kanyon nyugati szakaszától 6 kilométerre. A régi meder ma üres. Vajon mi történhetett?

Körülbelül 20 millió évvel ezelőtt az óceáni lemez észak felé kezdett mozogni az Észak-Amerikai-lemezhez képest. A kanyontól délnyugatra emelkedő Mogollon-felföld alatt hő fejlődött, a kéreg kezdett elvékonyodni. Az évmilliók során hatalmas területek deformálódtak el, törtek mozaikszerűen darabokra, és zökkentek a mélybe. A Mogollon-felföld több mint egy kilométert süllyedt. Hatalmas medencék jelentek meg az alacsony térszínen. A geológusok ma Basin and Range Province-nek hívják a vidéket.

A Channel ajánlata: Mindennapi tudomány – Grand-kanyon
A Grand Canyonra sokan a Föld egyik leglátványosabb természeti képződményeként tekintenek. Bár az elmúlt száz évben a geológusok úgyszolván minden négyzetméterét átvizsgálták, a függőleges falú völgy máig számtalan földtani rejtélyt tartogat az utókornak. Annál is inkább, mert aki pontosan fel tudja tárni a fejlődéstörténetét, az az egész észak-amerikai kontinens múltjának megismerése felé nagy lépést tesz.

A mozgások megkezdődésével az egyes vetődési síkok mentén valamennyi blokk külön-külön megdőlt; a Colorado-fennsík pereménél jól látható a felszín dőlése. Az egykor vízszintesen fekvő kőzetrétegek most már majdnem függőlegesek. A régió megdőlt – majd megsüllyedt. A régmúlt története minden kőzetkibúvásba belevésődött, és a megsüllyedés újrarajzolta a régió topográfiáját. Korábban a déli magasföldek sok száz méterrel a Colorado-fennsík fölé magasodtak. A megsüllyedés után a Basin and Range Province közel 800 méterrel alacsonyabb lett nála. Ez pedig fontos darab a kirakós játékban. A terület gyökeres átalakulása miatt a folyók megváltoztathatták irányukat. Amikor a Basin and Range törés bekövetkezett, a terület megsüllyedt, és alacsonyabb lett a Colorado-fennsíknál. Ez az oka annak, hogy a folyók meg tudták változtatni az irányukat, és elindulhattak Kalifornia felé. A kutatók úgy vélik, hogy megoldották a folyók megfordulásának a rejtélyét. De még mindig 6 kilométerre toporognak a kanyon mai helyétől.

A folyó kora
Ezek az ősi folyók szintén vájtak maguknak szakadékvölgyeket – de nem ott, ahol a mai kanyon tátong, és nem is akkorákat. Valamikor a megsüllyedés után egy új folyó született – a Colorado –, amely új irányt vett. De mikor? És miért? A feladat adott volt: megtalálni a folyó legrégibb nyomait. Meglepetésre egy nyomravezető jel a Grand-kanyonon kívül került elő. A Colorado alsó szakaszán, körülbelül 160 kilométerre a Kaliforniai-öbölbeli torkolattól, a kutatók egy apró fosszíliára bukkantak: foraminiferákra, amelyek likacsos héjú egysejtűek, az itteniek pedig akkorák, mint egy porszem, kréta korúak és olyanok, mint három összeragadt golflabda. Bár egy sószemcsén akár száz is elfér belőlük, mégis meg tudták mutatni, hogy a folyó mikor kezdte el kivájni a kanyont. A foraminiferák ugyanis nem őshonosak a Colorado alsó folyása mentén. Élőhelyük sokkal északabbra volt. Fosszilizálódott maradványaik csak egyféleképpen kerülhettek a Colorado alsó szakaszának üledékébe: ha a folyó vitte őket oda. Eredetileg a Colorado-fennsík kréta agyagpalájában rakódtak le, a Grand-kanyontól északra. De a víz kimosta őket, bekerültek a folyóba, amely a mai völgyében idáig szállította, és itt újra lerakta őket.

A fosszíliákat tartalmazó üledék kormeghatározása segít megoldani a rejtélyt. Az anyag akkor rakódhatott le, amikor a folyó elnyerte mai futását – ez geológiai értelemben egy szempillantásnyi ideje történt. Ezek a kréta időszaki ősmaradványok arra utalnak, hogy a Colorado legalább 4 és fél millió éve áthalad ezen a mederszakaszon. A kutatók úgy vélik, hogy megoldották a folyó korának a rejtélyét. De a megoldás új kérdést szült: azt már tudni ugyan, hogy a folyó mikor keletkezett, de azt nem, hogy hogyan.

Miről mesél a Bouse-formáció?
A legtöbb folyó nagy energiával kezdi meg utazását. A felszínbe mélyen bevágódva, mindent elmosva zubognak lefelé. Lejjebb csendesebbé válnak, sebességük csökken, medrük kiszélesedik. De fenn a forrásvidékükön a sebes vizű folyók az alapkőzet erodálásával folyamatosan hátravágódnak. Medrüket a hegynek felfelé mind jobban megnyújtják. Egy elmélet szerint a Colorado-is így kezdte pályafutását. Hátravágódásra általában ott kerül sor, ahol a folyó esése nő. Ez fokozza a folyó erózióra fordítható energiáját. Minél nagyobb a lejtő szöge, annál több esővíz csatlakozik be a folyóba, és az annál gyorsabban fut le a hegyoldalon. Lehet, hogy a hátravágódás volt az a mechanizmus, amellyel a Colorado belehasított a fennsík egységes tömegébe?

Tudjuk, hogy a Colorado-fennsík 70 millió éve körülbelül 1800 méteres tengerszint feletti magasságba emelkedett, létrehozva egy meredek lejtőt a mai Kaliforniai-öböl felé. Ez ügyes magyarázat, de nem ellentmondás nélküli. A mai Colorado folyó csak 4 és fél millió éves. A plató 65 millió évvel korábban emelkedett ki. Talán volt egy másik, újabb kiemelkedés is, mely megmagyarázhatja, hogy a folyó miként szelte át a fennsíkot.

Nyomok után kutatva a tudósok a folyó egy alsóbb szakaszán felfedeztek egy kőzetréteget, amelyet a szaknyelv Bouse-formációnak hív. Ez a kőzetösszlet körülbelül 6 millió éves, és egyes részei 600 méteres tengerszint feletti magasságban vannak. Amikor a kutatók jobban megvizsgálták a formációt, és tengeri fosszíliákat találtak benne, tudták, hogy rendkívüli felfedezést tettek. A Bouse-formációból három kulcsfontosságú ősmaradvány került elő: az első egy planktonikus foraminifera, mely a víz felszínén úszó fajok közé tartozik, a második egy ammoniának nevezett sekélyvízi foraminifera, a harmadik pedig egy kifejezetten mélyvízi faj. A leletek arra utalnak, hogy a kőzetréteg valószínűleg tengervízben képződött.

Dr. Ivo Lucchittát a fosszíliák új elméletre vezették az itt történtekkel kapcsolatban. Szerinte kinyílása idején a Kaliforniai-öböl mintegy 160 kilométerrel északabbra nyúlt, mint ma. Elpusztult tengeri élőlények süllyedtek le a tengerfenékre, és ágyazódtak be a fehér üledékes anyagba – a Bouse-formációba. Ma viszont a fosszíliák több száz méterrel a tenger szintje felett találhatók. Ez volt az a nyom, amit keresett. A Bouse formáció maradványainak mai magasságviszonyait elemezve rájött, hogy a Bouse és környezete az elmúlt 5 millió évben több mint 500 méterrel megemelkedett. Lucchitta szerint a terület az után nyerte el jelenlegi magasságát, hogy a fosszíliák 6 millió évvel ezelőtt leülepedtek. Ez a második kiemelkedés pedig ideális terepet biztosított a hátravágódó erózió elméletének.

 Fotó: David Edwards

Fotó: David Edwards

A baj csak az, hogy ezzel nem mindenki ért egyet. A tengeri fosszíliák jelenléte a Bouse-formációban háromszáz méterrel a tenger szintje felett, nem bizonyítja megcáfolhatatlanul, hogy a terület megemelkedett. John Spencer, az Arizonai Geológiai Szolgálat kutatásvezetője például nincs meggyőződve a második kiemelkedés létezéséről. Spencer és munkatársai laboratóriumi vizsgálatnak vetették alá a Bouse kőzetmintáit. Elsősorban a stronciumizotópok mennyiségére kíváncsiak. A kőzetmintákban talált stronciumizotópok szabálytalan atomok, amelyek hagyományos mikroszkóppal kimutathatatlanok. A stronciumnak nehezebb és könnyebb formái is ismeretesek, ezek aránya a víz fajtájától függően, különböző lehet. A folyóknak általában más a stroncium-koncentrációja, mint a tengervíznek. A koncentrációtól függően a kutatók gyakran meg tudják állapítani, hogy az üledék édesvízben, vagy tengerben rakódott-e le.

A Bouse-formáció izotóp-koncentrációját ábrázoló grafikon megerősíti Spencer gyanúját. A Bouse-mintákon mért értékek édesvizet jeleznek, tehát egyik Bouse-minta se tengeri eredetű. Ezek az eredmények megkérdőjelezik a második, újabb keletű kiemelkedés elméletének hitelességét. Ha a Bouse-formáció soha nem volt víz alatt, a kiemelkedési elmélet nem állja meg a helyét, és a Colorado hátravágódó eróziójára sem kerülhetett sor.

A kutatóknak tehát egy másik magyarázat után kellett nézniük a kanyon kialakulásával kapcsolatban.

Rejtélyes lecsapolt tavak
Grand Canyon településtől körülbelül 400 kilométerre nyugatra, található egy kanyonrendszer, melyet Lake Manix-medencének neveznek. Norman Meek, a Kaliforniai Egyetem földrajzprofesszora szerint ez a kanyon útmutatásul szolgálhat nagyobb testvére kialakulásával kapcsolatban. A Lake Manix-medencét a „Mojave folyó Grand-kanyonjának” is szokták nevezni, mert ez a látványos vidék a Grand-kanyon kicsinyített mása. A Lake Manix-medencét egy kanyon köti össze a Silver Soda-tóval.

Meek arra gondolt, hátha majd ez a kanyon rávilágít a Grand-kanyon kialakulásának mechanizmusára. Először a Manix-tó medrét vizsgálta meg. A Manix-tó egy múltbéli sivatagi tó, területe egykor a 200 négyzetkilométert is meghaladta. Vizének több ezer évvel ezelőtt mégis nyoma veszett. Meek meg szerette volna tudni, hogy a tó mikor, és miért csapolódott le. A meder peremén megtalálta a régi tó ősi partvonalának üledékeit. A lerakódásban édesvízi kagylók héjára bukkant, mintát vett belőlük, és egy C14-laboratóriumba vitte őket, kormeghatározásra.

A C14 egy szénizotóp, mely minden élőlényben jelen van. Felezései ideje majdnem hatezer év, ami azt jelenti, hogy mennyisége körülbelül hatezer év alatt a felére csökken. A héjak C14-tartalmának megmérésével a kutatók meg tudják állapítani az állatok elpusztulásának az időpontját. Meek arra jutott, hogy a Manix-medence kagylói 19 ezer évvel ezelőtt még életben voltak, de ezt követően elpusztultak. Ez az a pillanat, amikor a Manix-tó kiürült.

Amikor megvizsgálta a Silver Soda-tavat, arra jutott, hogy akkor keletkezett, amikor a Manix-tó kiürült. Lehet, hogy a két tó összeköttetésben állt egymással? Meek szerint az itt található kanyon egy túlcsordulásnak nevezett mechanizmussal keletkezett. Elmélete szerint 19 ezer évvel ezelőtt, a tartós esőezések vagy a hóolvadás miatt a tómeder megtelt vízzel, és végül túlcsordult a medenceperemen. A tó drámai mértékben lecsapolódott. Néhány ezer év alatt bevágta magát a sziklaaljzatba, kifaragott egy kanyont, és létrehozta a Silver Soda-tavat. Mint amikor egy tározó gátja átszakad. A hatalmas energiájú víztömeg elsöpri az útjából az üledéket, és az alapkőzetbe vágódva létrehozza a kanyont. Ezzel máris kialakult egy folyó.

 Fotó: Wilbur E. Garrett

Fotó: Wilbur E. Garrett

A tudósok feltették, hogyha a túlcsordulás áll egy Mojave-sivatagi kanyon létrejötte mögött, ugyanez a jelenség, az innen alig 400 kilométerre keletre fekvő Grand-kanyon születését is megmagyarázhatja. Most már csak meg kellett találniuk a tavat. Ma nincs itt tó; van viszont egy 60 méter vastag, zöldes árnyalatú, rétegzett üledékösszlet – a Bidahochi-őstó maradványa. Ez a zöld réteg azt sugallja, hogy a Grand-kanyontól keletre 16-tól 6 millió évvel ezelőttig, egy állóvíz, a Bidahochi-tó hullámzott. Tízmillió év alatt a tó által lerakott finomszemcsés – sziltből, agyagból és homokból álló – üledékösszlethez szürke vulkáni hamu keveredett. Az üledék jelenléte egy tó egykori létezésére utal – azt azonban nem mutatja meg, hogy a tó miként csordult túl, és faragta ki a kanyont. John Douglass, az arizonai Paradise Valley Community College földrajzprofesszora egy hatékony módszert keresett az elmélet tesztelésére. Megépítette a Grand-kanyon régiójának modelljét, hogy bemutassa, hogy miként történt a tó túlcsordulása. Hatmillió évvel ezelőtt a kanyon még nem létezett – a Bidahochi-tó azonban közel állt a túlcsorduláshoz. A tó szintje folyamatosan emelkedett. Egyre magasabban és magasabban állt a vize, míg végül átcsapott a legalacsonyabb ponton – a Kaibab-platón. A meder nagy esése miatt a folyó mélyen bevágódott az alapkőzetbe. Idővel a vízfolyás mérete megnőtt; egyre több víz zúdult ki a tóból, ami tovább mélyítette a kanyonkezdeményt.

Az elmélettel azonban nem minden geológus ért egyet. Azt mondják, nincs bizonyíték egy akkora tó létezésére, amelynek vize kivájhatta volna a Grand-kanyont. Jelenleg tehát nincs végleges válasz a folyó létrejöttének mikéntjére. Az viszont bizonyos, hogy amikor, mintegy 4 és fél millió évvel ezelőtt megszületett, egy 1600 méter mély sebhelyet ejtett a Föld felszínén. Ötmillió év alatt kivájni az egész kanyont, nagy teljesítmény. Vajon miként tudta kifaragni a kanyont a Colorado?

Ezzel foglalkozik a cikksorozat következő, egyben befejező része

A cikk első része: A Grand-kanyon története 1. rész – A terület

Kapcsolódó cikk:
Káprázatos képek a Grand Canyonról

Hozzászólások

Már a Csomolungma sincs biztonságban a mikroműanyagoktól

Már a Csomolungma sincs biztonságban a mikroműanyagoktól

Ennél magasabban még nem mutatták ki a szennyezést.

A Föld hűtésével menthetjük meg a bolygót?

A Föld hűtésével menthetjük meg a bolygót?

Korábban több szakértő is felvetette, hogy légköri mérnöki beavatkozással győzhetnénk le a klímaváltozást.

Egyre nagyobb veszélyt jelent a tengeri állatokra a műanyag

Egyre nagyobb veszélyt jelent a tengeri állatokra a műanyag

Nagy fenyegetést jelent a veszélyeztetett tengeri emlősökre és teknősökre az Egyesült Államok körüli vizek műanyag-szennyezettsége - olvasható az MTI hírei között.

A klímaváltozással újabb betegségek érik el a vadvilágot

A klímaváltozással újabb betegségek érik el a vadvilágot

A vadvilágot érintő, paraziták által hordozott betegségek egyre északabbra fognak terjedni a bolygó melegedésével egy új tanulmány szerint - tette közzé az MTI.

Az aeroszolok és a szén-dioxid-kibocsátás együttes csökkentésére van szükség

Az aeroszolok és a szén-dioxid-kibocsátás együttes csökkentésére van szükség

Fokozódhat a Föld felmelegedése, ha az aeroszolszennyezést csökkentik, ám a szén-dioxid-kibocsátást nem - tette közzé az MTI az erről szóló új amerikai kutatást.

National Geographic 2020. novemberi címlap

Előfizetés

A nyomtatott magazinra,
12 hónapra

9 960 Ft

Korábbi számok

National Geographic 2010. januári címlapNational Geographic 2010. februári címlapNational Geographic 2010. márciusi címlapNational Geographic 2010. áprilisi címlapNational Geographic 2010. májusi címlapNational Geographic 2010. júniusi címlapNational Geographic 2010. júliusi címlapNational Geographic 2010. augusztusi címlapNational Geographic 2010. szeptemberi címlapNational Geographic 2010. októberi címlapNational Geographic 2010. novemberi címlapNational Geographic 2010. decemberi címlapNational Geographic 2011. januári címlapNational Geographic 2011. februári címlapNational Geographic 2011. márciusi címlapNational Geographic 2011. áprilisi címlapNational Geographic 2011. májusi címlapNational Geographic 2011. júniusi címlapNational Geographic 2011. júliusi címlapNational Geographic 2011. augusztusi címlapNational Geographic 2011. szeptemberi címlapNational Geographic 2011. októberi címlapNational Geographic 2011. novemberi címlapNational Geographic 2011. decemberi címlapNational Geographic 2012. januári címlapNational Geographic 2012. februári címlapNational Geographic 2012. márciusi címlapNational Geographic 2012. áprilisi címlapNational Geographic 2012. májusi címlapNational Geographic 2012. júniusi címlapNational Geographic 2012. júliusi címlapNational Geographic 2012. augusztusi címlapNational Geographic 2012. szeptemberi címlapNational Geographic 2012. októberi címlapNational Geographic 2012. novemberi címlapNational Geographic 2012. decemberi címlapNational Geographic 2013. januári címlapNational Geographic 2013. februári címlapNational Geographic 2013. márciusi címlapNational Geographic 2013. áprilisi címlapNational Geographic 2013. májusi címlapNational Geographic 2013. júniusi címlapNational Geographic 2013. júliusi címlapNational Geographic 2013. augusztusi címlapNational Geographic 2013. szeptemberi címlapNational Geographic 2013. októberi címlapNational Geographic 2013. novemberi címlapNational Geographic 2013. decemberi címlapNational Geographic 2014. januári címlapNational Geographic 2014. februári címlapNational Geographic 2014. márciusi címlapNational Geographic 2014. áprilisi címlapNational Geographic 2014. májusi címlapNational Geographic 2014. júniusi címlapNational Geographic 2014. júliusi címlapNational Geographic 2014. augusztusi címlapNational Geographic 2014. szeptemberi címlapNational Geographic 2014. októberi címlapNational Geographic 2014. novemberi címlapNational Geographic 2014. decemberi címlapNational Geographic 2015. januári címlapNational Geographic 2015. februári címlapNational Geographic 2015. márciusi címlapNational Geographic 2015. áprilisi címlapNational Geographic 2015. májusi címlapNational Geographic 2015. júniusi címlapNational Geographic 2015. júliusi címlapNational Geographic 2015. augusztusi címlapNational Geographic 2015. szeptemberi címlapNational Geographic 2015. októberi címlapNational Geographic 2015. novemberi címlapNational Geographic 2015. decemberi címlapNational Geographic 2016. januári címlapNational Geographic 2016. februári címlapNational Geographic 2016. márciusi címlapNational Geographic 2016. áprilisi címlapNational Geographic 2016. májusi címlapNational Geographic 2016. júniusi címlapNational Geographic 2016. júliusi címlapNational Geographic 2016. augusztusi címlapNational Geographic 2016. szeptemberi címlapNational Geographic 2016. októberi címlapNational Geographic 2016. novemberi címlapNational Geographic 2016. decemberi címlapNational Geographic 2017. januári címlapNational Geographic 2017. februári címlapNational Geographic 2017. márciusi címlapNational Geographic 2017. áprilisi címlapNational Geographic 2017. májusi címlapNational Geographic 2017. júniusi címlapNational Geographic 2017. júliusi címlapNational Geographic 2017. augusztusi címlapNational Geographic 2017. szeptemberi címlapNational Geographic 2017. októberi címlapNational Geographic 2017. novemberi címlapNational Geographic 2017. decemberi címlapNational Geographic 2018. januári címlapNational Geographic 2018. februári címlapNational Geographic 2018. márciusi címlapNational Geographic 2018. áprilisi címlapNational Geographic 2018. májusi címlapNational Geographic 2018. júniusi címlapNational Geographic 2018. júliusi címlapNational Geographic 2018. augusztusi címlapNational Geographic 2018. szeptemberi címlapNational Geographic 2018. októberi címlapNational Geographic 2018. novemberi címlapNational Geographic 2018. decemberi címlapNational Geographic 2019. januári címlapNational Geographic 2019. februári címlapNational Geographic 2019. márciusi címlapNational Geographic 2019. áprilisi címlapNational Geographic 2019. májusi címlapNational Geographic 2019. júniusi címlapNational Geographic 2019. júliusi címlapNational Geographic 2019. augusztusi címlapNational Geographic 2019. szeptemberi címlapNational Geographic 2019. októberi címlapNational Geographic 2019. novemberi címlapNational Geographic 2019. decemberi címlapNational Geographic 2020. januári címlapNational Geographic 2020. februári címlapNational Geographic 2020. márciusi címlapNational Geographic 2020. áprilisi címlapNational Geographic 2020. májusi címlapNational Geographic 2020. júniusi címlapNational Geographic 2020. júliusi címlapNational Geographic 2020. augusztusi címlapNational Geographic 2020. szeptemberi címlapNational Geographic 2020. októberi címlapNational Geographic 2020. novemberi címlap

Hírlevél feliratkozás

Kérjük, erősítsd meg a feliratkozásod az e-mailben kapott linkre kattintva!

Kövess minket