Происхождение ландшафта Великих равнин

Начинаясь у восточного подножия Скалистых гор на Среднем Западе США, впечатляющий ландшафт Великих равнин простирается через несколько штатов. С падением высоты всего на несколько сотен метров на протяжении более 500 километров, эти равнины имеют очень пологий уклон, а их почти плоские поверхности формируют уникальные экосистемы, что делает их геологической и экологической аномалией.

На Великих равнинах существуют сотни тысяч небольших временных озёр, известных как плейи, которые наполняются дождевой водой только в сезон дождей и полностью пересыхают в засушливые периоды. Эти озёра служат важной средой обитания для миллионов птиц, обеспечивая места для размножения, отдыха и зимовки, а также пополняют запасы подземных вод в водоносном горизонте Огаллала. Площадью 450 000 км², это крупнейший водоносный горизонт в Северной Америке. Без этих ресурсов подземных вод сельское хозяйство в этом засушливом регионе было бы практически невозможно.

Отнюдь не геологическая скука

Геологи уделяли Великим равнинам мало внимания в последнее время. «Для горных геологов, привыкших работать в высоких горах, этот регион слишком плоский и считается неинтересным», — с улыбкой отмечает Шон Виллет, профессор геологии ETH Zurich. Интерес к региону у него и двух его коллег из Университета Невады возник случайно, когда они заметили «своеобразные рисунки ручьёв», пересекающих Великие равнины. Свою реконструкцию необычной геологической истории региона они опубликовали в журнале Nature.

Великие равнины сформировались 20 миллионов лет назад. Учёные обнаружили зону необычно горячего материала в мантии Земли, которая создаёт волну поднятия, медленно смещающуюся с запада на восток под континентальной плитой. Эта волна сначала приподняла плато Колорадо, затем Скалистые горы и, наконец, сами равнины. Это привело к увеличению уклона гор в сторону равнин, ускорив эрозию. В течение 15 миллионов лет мощный поток осадков выносился из гор вниз по речным долинам на равнины.

Переносимый реками осадок откладывался, формируя огромные конусы выноса у подножия гор. Гравий и крупный песок полностью заполнили речные долины и всю более древнюю топографию, по сути, «перемостив» ландшафт и сформировав пологие склоны современных Великих равнин.

Озёра с известняковым уплотнением

Поскольку конусы выноса имеют очень малый уклон, реки, текущие по их поверхности, обладают малой эрозионной силой. Поверхность этих равнин, уплотнённая песком, илом и глиной, позволила дождевой воде оставаться в понижениях, образуя озёра. Химические процессы в конечном итоге привели к окарбоначиванию озёрных отложений и почв, сформировав известняковые слои толщиной до 10 метров. Со временем в известняке образовались трещины, позволившие воде просачиваться и питать обширный по площади и объёму водоносный горизонт, залегающий в гравийных отложениях, снесённых с гор.

Поток осадков прекратился примерно три-пять миллионов лет назад. С тех пор поверхность Великих равнин изменилась очень мало (за исключением антропогенного воздействия). «Это сохранившийся древний ландшафт», — говорит Виллет.

Однако реки, стекающие со Скалистых гор, нашли новые пути и стали врезаться глубже в недра по краям древних конусов выноса. Этот неумолимый процесс продолжается и сегодня: реки продолжают размывать конусы выноса, что проявляется в образовании уступов и бедлендов с дендритными рисунками ручьёв и рек, рассекающих плато Великих равнин. «То, что мы видим сегодня, — это ландшафт в переходном состоянии, — указывает профессор ETH. — Потребуется пять или десять миллионов лет, чтобы Великие равнины полностью разрушились».

Неостановимое разрушение конусов выноса

Виллет не видит непосредственной угрозы для запасов подземных вод. Однако, по его мнению, людям следует осознавать, что силы, разрушающие Великие равнины, ответственны за то, где сегодня находятся грунтовые воды и где возможно ведение сельского хозяйства.

В мире нет больше ничего похожего на Великие равнины. Конечно, гигантские аллювиальные равнины существуют и в Южной Америке, и в части Гималаев на территории Индии. «Но Великие равнины были неактивны почти пять миллионов лет, в то время как другие крупные конусы выноса всё ещё находятся в процессе формирования», — отмечает исследователь.