2010. február 14., vasárnap

A Grand-kanyon története



Egyéni keresés


A Grand-kanyon története

A kutatók több mint egy évszázada igyekeznek megfejteni, hogy egy kis folyó miként tudott ilyen mély völgyet vájni magának. Ma új felfedezések új válaszok felé mutatnak. A szakemberek közel kerültek ahhoz, hogy megértsék azokat az erőket, amelyek létrehozták a világ egyik természeti csodáját.

Lenyűgöző természeti képződmény
Égnek meredő sziklatornyok és meredek falú szurdokok gigantikus labirintusa. A Grand-kanyon méretei oly hatalmasak, hogy a képződményt még az űrből is látni. 440 kilométer hosszú, közel 30 kilométer széles és 1600 méter mély. A Föld egyik legmélyebb szakadékvölgye, amelynek falai merőlegesen hasítanak bele a Föld kérgébe. A Colorado folyó kevesebb, mint ötmillió év alatt átvágta magát bolygónk kétmilliárd éves történetén, rétegről-rétegre feltárva a geológiai korokat.


A Colorado 1600 méter mély völgyet vágott a fennsíkba; létrehozva ezáltal a világ gyik legmélyebb és legnagyszerűbb szakadékvölgyét. (Fotó: Michael Nichols)

Az első emberek évezredekkel ezelőtt jelentek meg ezen a tájon. A kanyon azóta félelemmel vegyes tisztelet tárgya: hogyan került ide, és milyen titkokat rejtenek a falai? Sok amerikai őslakos számára ez szent vidék. Évszázadok óta szakrális tisztelettel tekintenek a kanyonra. A kanyon egy nagyon spirituális és jelentős hely.

A kutatók számára a kanyon igazi kincs és rejtély. Megdöbbentő, mert körös-körül minden lapos, és a kanyon peremétől még 30–40 méterre is azt hiheti az ember, hogy milyen unalmas ez a táj. Ha viszont teszünk még néhány lépést, és lenézünk a szakadékba, hirtelen kitárul előttünk az egész gigantikus völgy.

A kanyon falait alkotó kőzetrétegek több milliárd év alatt jöttek létre. Minél mélyebbre ereszkedünk, annál messzebb jutunk vissza a múltba. A legfiatalabb kőzetek vannak felül és a legősibbek a völgytalpnál. Mintha csak a feje tetején állna a Grand-kanyon: felül fosszíliák egy ősi tengerből, alul pedig egy régi hegylánc maradványai


A Grand-kanyon kőzetrétegei nyitott könyvként tárják fel a terület földtani múltját; a hely a geológusok igazi paradicsoma.

Ősi hegység a völgy mélyén
Karl Karlstrom, az Új-Mexikói Egyetem geológiaprofesszora a kanyon legősibb, ezerhatszáz méter mélyen fekvő kőzeteit kutatja, amelyek arról mesélnek, hogy miként nézett ki az Egyesült Államok délnyugati része kétmilliárd évvel ezelőtt.

A Grand-kanyon története legrégebbi fejezetének rekonstrukcióját gyönyörűen feltáródott rétegek teszik lehetővé. ezeknek az alsó kőzetrétegeknek az a különlegessége, hogy egy ősi hegylánc részét képezik – amely mára másfél kilométeres mélységbe került. A Vishnu Schist nevű hegyvonulat maradványai egy metamorfizálódott kőzetréteg, amely körülbelül 1,7 milliárd éve keletkezett.

Az emberi szem csupán egy sziklafalat lát, Karlstrom műszerei viszont egy valaha 9 és fél kilométeres magasságba törő hegylánc nyomait mutatják ki. Vezérfonalként egy olyan ásványt használ, amely nyomás alatt megváltoztatja kémiai összetételét. Minél magasabb a kőzetoszlop, annál nagyobb az alsó rétegre nehezedő nyomás. Ez az egyik kőzetalkotó ásványt, a gránátot több kalcium felvételére kényszeríti. Minél magasabb a gránát kalciumtartalma, annál világosabb a színe a mikroszkóp alatt. Ez elárulja a kutatóknak, milyen mélyen temetődött el a kőzet. A kutatók megállapították, hogy ezek a kőzetek nagy mélységben feküdtek. Akkora nyomásnak voltak kitéve, amely egy körülbelül 9 és fél kilométer vastag kőzetoszlop súlyának felel meg. Karlstrom eredményeinek segítségével rekonstruálni lehetett a régió 1,7 milliárd évvel ezelőtti képét.

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 National Geographic filmje július 29-én (szerdán) 19 órától tekinthető meg.

Ron Blakey az Észak-Kaliforniai Egyetem geológiaprofesszora Flagstaffben. Az őskontinenseket kutatva felfedezte, hogy Kalifornia nem volt mindig Amerika nyugati partvidékének része. Nagyon valószínű, hogy Észak-Amerika partvidéke ebben az időben valahol Wyomingtól délre futott, talán a Wyoming-Colorado határ mentén, és innen kanyargott tovább egészen a Felső-tó vidékéig, és még tovább Kanadába. Erre az időre tehát még csak a fele-kétharmada született meg a mai Észak-Amerikának. A Vishnu-hegység egy, a maitól erősen elütő tájat koronázott – az általunk ismert Észak-Amerika déli része még nem létezett. A hegylánc egy óceánból magasodott ki az ősi partvidék mentén; idővel azonban hozzáízesült az észak-amerikai kontinenshez, és a Grand-kanyon fekükőzetévé vált.

9 és fél kilométerrel e hegyszigetek alatt, a kőzetek lassan szert tettek a ma is nyomozható különleges, kalciumban gazdag kémiai összetételükre. A felettük tornyosuló hegyek nem voltak hosszú életűek. Az erózió körülbelül ötszázmillió év alatt annyira lepusztította őket, hogy csak ez maradt meg belőlük: a Grand-kanyon legősibb rétege.


Hosszúnyakú hüllő a kréta-tengerből
A kanyon falai mentén felfelé kapaszkodva előre haladunk az időben. Minden egyes méter közelebb visz a jelenhez – és minden egyes időszaknak megvan a saját története. Az év-százmilliók során a szárazulatok folyamatosan változtatják alakjukat. A Föld mélyének erői széthasítják a szárazföldeket, darabjaikat szétsodorják, és új kontinenseket hoznak létre. Mély árkok nyílnak meg az óceánok alatt. A tenger szintje megváltozik, és az alacsony fekvésű területek víz alá kerülnek. Legalább nyolc különböző tenger öntötte el a területet, mióta az erózió lepusztította a Vishnu-hegységet. Elárasztották a tájat, néhány millió évig felette hullámoztak, majd ismét visszahúzódtak. Bizonyítékaik itt rejtőznek – közel 800 méterrel a mai Colorado folyó, és 1600 méterrel a mai tengerszint felett: egy százmillió évvel ezelőtt itt virágzó osztrigatelep maradványai.

A kréta időszaki tenger kelet–nyugati irányban Kansastől Nevadáig, délről északra pedig Mexikótól az Északi-sarkvidékig terjedt. Egy sekély beltenger volt, amely a kontinens nagy részét beborította. A tengeri élőlények lesüllyedtek az óceán fenekére, és ott vastag, szürke iszapréteget alkotva fosszilizálódtak. Ezt az összletet a kutatók trópusi agyagpalának hívják, amely tartalmaz néhány fosszíliákban gazdag réteget, amely nyitott könyvként tárja fel a terület múltját.


A plezioszauruszok a földtörténeti középidő (mezozoikum) tengereinek ragadozó hüllői voltak; virágkorukat a jura és kréta időszakokban élték; a kréta végén kihaltak.

A több millió osztrigát tartalmazó osztrigatelep egy sekély tengerből származik, amely Észak-Amerika belső területeit borította 80–90 millió évvel ezelőtt. Ebben az őstengerben nem csak osztrigák éltek. Vize nyüzsgött az élettől; cápák, teknősök és ammoniták is megtalálhatóak voltak benne. Ma a folyamatos erózió hatására újabb, és újabb fosszíliák kerülnek napvilágra. 2005-ben, mindössze 110 kilométerre a kanyon peremétől a paleontológusok egy hosszú nyakú halevő hüllő, egy plezioszaurusz jól, nagyjából félig megőrződött csontvázára (a test első fele maradt meg) bukkantak. A plezioszauruszok tengeri hüllők voltak. Utolsó példányaik 65 millió évvel ezelőtt, a kréta és a harmadidőszak határán éltek. Az itt megtalált példány körülbelül 90 millió évvel ezelőtt élt, egyértelműen bizonyítva, hogy abban az időben tenger hullámzott ezen a területen. A tenger agyagból, homokból és élőlények maradványaiból álló üledéket hagyott maga után. A tengeráramlatok áttelepítették ezt az anyagot, amely a későbbiekben leülepedett, és hosszú idő alatt vastag kőzetrétegekké kompaktálódott.


A rétegek a magasba kerülnek
Az idő múlásával sok-sok millió év üledéke préselődött kőzetrétegekbe – és vált a kanyon építőkövévé. De a Föld mélyén ekkor már hatalmas erők készülődtek, amelyek ezeket a kőzeteket másfél kilométeres magasságba tolták: az egymásnak feszülő kőzetlemezek mindent elsöprő feszültsége, amelyet a lemeztektonika elméletével magyaráznak.

A Föld felszínét több nagy kőzetlemez alkotja, amelyek a földköpeny lágy, képlékeny felső részén úsznak. A Föld belső magjának hőmérséklete meghaladhatja a 6000 Celsius fokot. A magból megszökő hő a következő rétegben, a köpenyben feláramlásokat hoz létre, lassan odébb tolva a kontinenseket a felszínen. A tudósok ezt kontinensvándorlásnak hívják. Az idők során egész lemezek hasadnak ketté, és ütköznek ismét össze, újra és újra átformálva világunkat.


A Föld jelenlegi kőzetlemezeinek téképe. A lemezek többségének óceáni illetve kontinentális lemezrészei is vannak.

A lemezütközések fontos szerepet játszottak a Grand-kanyon kialakulásában is. Körülbelül 130 millió évvel ezelőtt az óceáni lemez nekiütközött az Észak-Amerikai-lemez nyugati peremének. Az óceáni lemezek mintegy 50–100 kilométer vastagok, és a tengerek alatt fekszenek. Sűrű bazaltból állnak, és ütközéskor a mélybe nyomódnak. A kontinentális lemezeket főként gránit alkotja, és könnyebbek az óceáni lemeznél. Ütközéskor az óceáni lemezek alájuk buknak. Amikor tehát az óceáni lemez nekiütközött a könnyebb Észak-Amerikai-lemeznek, meghajlott, és Amerika nyugati partvidéke alá bukott. A folyamat során, több tízmillió év alatt a kontinentális kéreg összepréselődött és magvastagodott, miközben az óceáni lemez lefelé nyomódott, Észak-Amerika egész nyugati régiója pedig lassan megemelkedett. A térszín megemelkedésével a tenger visszahúzódott, létrehozva az általunk ismert szárazföldet. Az ütközés a kontinentális kéreg peremének egyes darabjait a mélybe rántotta. A felszín alatt anyaguk megolvadt, és a kérgen keresztül a magasba nyomódott. Északon kiemelkedett a Sziklás-hegység, délen pedig magasabbra tolódott egy ősi hegységlánc, a Mogollon-magasföld. A mai Colorado-fennsík területe körülbelül 1600 métert emelkedett, az ősi tengerfeneket a mai – 2100 méteres tengerszint feletti – magasságába emelve.

A Grand-kanyon régiója most már magasan a tenger szintje felett volt, de ebben az időben még megszakítatlan fennsíkot alkotott, a kanyon még nem létezett. Létrejöttéhez egy másik természeti erőre volt szükség: az erózióra.
A Grand-kanyon története 2. rész – A folyó

A kutatók több mint egy évszázada igyekeznek megfejteni, hogy egy kis folyó miként tudott ilyen mély völgyet vájni magának. Ma új felfedezések új válaszok felé mutatnak. A szakemberek közel kerültek ahhoz, hogy megértsék azokat az erőket, amelyek létrehozták 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.


Fotó: Michael Nichols

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

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

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?
A  Grand-kanyon története 3. rész – A kanyon

A kutatók több mint egy évszázada igyekeznek megfejteni, hogy egy kis folyó miként tudott ilyen mély völgyet vájni magának. Ma új felfedezések új válaszok felé mutatnak. A szakemberek közel kerültek ahhoz, hogy megértsék azokat az erőket, amelyek létrehozták a világ egyik természeti csodáját.




A folyók ereje
A Coloradónál léteznek nagyobb folyók is az Egyesült Államokban, amelyek nem ástak ilyen mélyre. Észak-Amerika legnagyobb és leghosszabb a Mississippi. Minnesotai forrásától közel 4000 kilométert tesz meg Mexikói-öbölbeli torkolatáig. Vízhozama tízszerese a Coloradóénak. Mindezek ellenére a Mississippinek nincs Grand-kanyonja. Nyilvánvalóan nem a vízhozam az egyetlen tényező. Valami másban rejlik a Colorado folyó hatalmas pusztító ereje.

A Colorado a Sziklás-hegységben születik – 2700 méteres tengerszint feletti magasságban. Átlagos esése 190 centiméter kilométerenként. A Mississippi ezzel szemben Minnesotában körülbelül 460 méteres magasságban kezdi utazását, amely során alig 20 centimétert esik kilométerenként. Bár a Mississippinek tízszer akkora a vízhozama, eróziós képessége, kisebb esése miatt elmarad a Coloradóétól.

Minden folyó lefelé törekszik. Ez a gravitáció aranyszabálya. Két folyó szállíthat azonos mennyiségű vizet, de minden egyes fok plusz esés egy százalék energianövekedést ad a meredekebb futású folyónak. A bevágódás mélysége és sebessége az alapkőzet minőségétől is függ. A kemény kőzetek, mint például a gránit, sokkal ellenállóbbak, ezért ezekbe a folyó keskeny szurdokot vés. Az agyagpalához hasonló puhább kőzetekkel viszont a víz könnyen elbánik, így széles kanyonokat alakít ki bennük. Puha kőzet esetén a kanyon falai könnyen erodálódnak, így a völgy szélesedik.


A kanyon kivésődése
Joel Pederson, a Utahi Egyetem geomorfológusa arra volt kíváncsi, hogy a folyó miként faragta ki a kanyonfalakat. Az általa gyűjtött információk következtetni engednek a folyó történetének egyes epizódjaira; a romboló szakaszok között ugyanis építő, hordaléklerakó periódusok is voltak. Pederson a kanyon eróziójának a sebességét kutatja. Az általa használt módszert lumineszcens kormeghatározásnak hívják. A módszer a kőzetek korának megállapításához a fényt használja. Olyan anyagokon alkalmazható, amelyek kvarcot vagy földpátot tartalmaznak, és eltemetődésük óta nem kaptak fényt. Az üledék vastagodásával a szemcsék fokozatosan elzáródnak a napfénytől. Pederson azt a lumineszcens jelmennyiséget méri, amit a minták fény hatására kibocsátanak. A módszer mérési tartománya néhány száztól több százezer évig terjed.




Olyan mintákat gyűjtenek, amelyek leülepedésük óta nem kaptak fényt. A fémcsővel elkerülhetik, hogy a minták fényt kapjanak. Ha megvannak a minták, beviszik őket a laborba. A laboratóriumban a kutatók speciális hullámhosszú fénynek teszik ki az ősfolyó által lerakott üledéket. Ez az energia gerjeszti a minták elektronjait, amelyek egy része, fény formájában leadja tárolt energiáját. A kutatók ezt az apró jelet mérik. Minél erősebb a mintákból érkező jel, annál hosszabb időt töltöttek eltemetve. A módszer azt mondja meg nekünk, hogy hány éve következett be az a pillanat, amikor a folyó lerakta az üledékét; hol volt az a pont, amikor a minta eltemetődött, és nem kapott fényt többé.

Amikor Pederson a folyó egész hosszában megmérte a bevágódási sebességet, váratlan felfedezést tett. A 286. folyamkilométernél a kanyon mélysége mérséklődött. Történt valami, ami lecsökkentette a folyó bevágódási erejét. Lehet, hogy a folyó erővesztésének az oka valamely felszín alatti változásban keresendő? Ez izgalmas rejtély volt, amely a kutatókat nem hagyta nyugodni.

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.

3 és fél millió évvel ezelőtt a Colorado-fennsík megrepedt, és a kanyonon keresztül megnyílt egy mély hasadék: a Torroweap-törés. A törésvonal menti tektonikus mozgások hatására a plató nyugati része lassan megsüllyedt, aminek eredményeképpen, a rajta folyó Colorado bevágódási energiája lecsökkent. A kutatók megtalálták a választ: a folyó ugyanaz maradt, de a fennsíknak a töréstől nyugatra eső része megsüllyedt, megfosztva a vizet bevágó erejének egy részétől.

A Colorado a kanyon kifaragásával remekművet alkotott. A folyó nagy pusztítást végzett a fennsíkban. Az elmúlt 4 és fél millió évben több mint 3200 köbkilométernyi kőzetet vájt ki a helyéről. Akkora szakadékvölgyet hozott létre, amelyet a Föld valamennyi folyóvize is csak egyharmadáig töltene meg.


Új képződmények
De a folyó alkotni is tud. Nemcsak pusztítani tudja a kőzeteket – lenyűgöző módon építeni is képes őket. A tudósoknak sok fejtörést okoz egy kőzetfajta, amely ma is folyamatosan növekszik a kanyon belsejében. A kutatók a kanyon bizonyos pontjain, napjainkban formálódó új kőzetekre bukkantak. Ezek nem mások, mint a forrásmészkövek, a kanyon legfiatalabb képződményei. Ezek a travertinók szén-dioxiddal telített vízből keletkeztek – és keletkeznek ma is a kanyon legaljában. A szén-dioxid a Föld mélyéről származik. Apró repedéseken át szivárog fel a felszínre. Ott feloldódik a vízben, elsavasítja azt, és alkalmassá teszi a mészkő feloldására. Később a szén-dioxid megszökik a vízből, amelynek hatására úgy bugyborékol, mintha szóda lenne. A gáz elillanásával a vízben oldott kalcium-karbonát kicsapódik, és minden, a víz útjába eső tárgyat beborít. Egyes helyeken kő-vízeséseket alkot, máshol gallyakat és ágakat von be. Ezek csak apró példák azokra a travertinó-bevonatokra, amelyek a faágaktól a kavicsokig minden tárgyon megjelennek a folyómederben. A mész bizonyos helyeken hatalmas padokká hízik, amelyek azonnal kőzetté válnak.




Az élet forrása
Ilyen vagy olyan módon, a folyó vizének minden cseppje alakítja ezt a tájat. De a víz sokkal többet tesz a kőzetek pusztításánál és építésénél. Nélküle a mai növény- és állatvilág a túlélésért küzdene. És szintén a folyó volt az, ami a terület első benépesítőit idevonzotta.

Amikor a hualapaik ősei körülbelül 7000 évvel ezelőtt megérkeztek a Grand-kanyonba, a Colorado folyót az élet egyik legfontosabb forrásaként tisztelték. És ma is az. Itt minden élet a folyóban gyökerezik. A kanyon számukra olyan dolog, amelynek megőrzéséért a hualapaik ősei keményen harcoltak. Mert tisztában voltak a fontosságával. Azt szeretnék, ha továbbra is fenntarthatnák természetes állapotát, és természetes szépségét.




A kanyon mai látogatóit éppúgy megigézi, mint Amerika őslakosait több száz évvel ezelőtt. Ez a világ egyik természeti csodája. Egy természetes szoborcsoport, amely az őt kialakító gigantikus erőknek állít emléket. A történet 1,7 milliárd évvel ezelőtt kezdődött. Lerakódott a kanyon falait képező vízszintes fekvésű, réteges szerkezetű üledék. Kiemelkedett a fennsík, amelybe mélyen belevágják magukat a folyók. Azt senki sem tudja, hogy a terület mennyit fog még emelkedni, azonban ha a folyó folytatja megkezdett munkáját, a Grand-kanyon szép jövő előtt áll. Aki tehát úgy gondolja, hogy ez egy „Nagy-kanyon”, még semmit sem látott. Jöjjön vissza egy- vagy kétmillió év múlva, és a kanyon valószínűleg még mélyebb lesz, falai pedig éppoly meredeken merednek majd az égnek, mint ma. Az idő a Grand-kanyonnak dolgozik.
National Geographic Online

2 megjegyzés:

Donát írta...

köszi

Donát írta...

irjatok nekem h tudtok mert naon jó az oldal

Megjegyzés küldése