Гляциоизостазия повлияла на размытие Колумбийского плато в плейстоцене

Американские геологи выяснили, что гляциоизостазия (поднятие и опускание территории под весом ледника) контролировала масштаб и направление катастрофических потоков в плестоцене на Колумбийском плато — одних из крупнейших известных паводков на Земле. Сегодня плейстоценовый сток вод выражен в рельефе сетью сухих русел и каньонов Чаннелд-Скаблендс. Результаты исследования подчеркивают влияние гляциоизостазии на эволюцию ландшафта. Статья опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Во время ледниковых периодов рост и деградация ледниковых щитов деформировали земную кору. Тяжелые массы льда вдавливали литосферу в вязкую астеносферу, вызывая проседание территории. И напротив, при таянии льда земная поверхность приподнималась. Такую реакцию литосферы на ледниковую нагрузку называют гляциоизостазией.

В конце плейстоцена обширные ледяные щиты укрывали Северную Америку. 18 тысяч лет назад одна из лопастей ледника перегородила долину реки Кларк-Форк. За 600-метровой ледяной плотиной выросло озеро, которое вскоре разлилось под напором талой воды. После опустошения котловины естественная плотина восстановилась. Этот цикл наполнения и спуска озера повторялся десятки раз. Серия катастрофических потоков прорезала глубокие каналы в Колумбийском плато. В современном ландшафте эти события отражает Чаннелд-Скаблендс, территория с крутыми каньонами и многочисленными ложбинами. Гляциоизостазия, вероятно, повлияла на древние потоки. Однако при их реконструкции часто используют современный рельеф и не учитывают воздымание и опускание территории.

Группа исследователей из Соединенных Штатов под руководством Тамары Пико (Tamara Pico) из Калифорнийского технологического института решила проверить, мог ли вес ледяных покровов повлиять на направление и масштаб паводков в Чаннелд-Скаблендс. Для этого ученые рассчитали гляциоизостатические изменения рельефа при помощи модели GI31-ANUED-PC2. Затем был смоделирован сток вод для современного рельефа и с поправкой на гляциоизостазию 18 и 15,5 тысячи лет назад. Для большинства симуляций использовали значение расхода воды 6 × 10⁶ кубических метров в секунду, а продолжительность паводка ограничили 21 и 34 часами.

Оказалось, что Кордильерский ледяной щит вызвал проседание поверхности к северу от Чаннелд-Скаблендс более чем на 200 метров, а территория к югу и востоку приподнялась почти на 100 метров относительно современных отметок. Такой наклон рельефа определил строение долин и объем озерной котловины. Самые большие перепады высот модель показала 15,5 тысячи лет назад, когда выросла новая лопасть покровного ледника.

При прорыве озера 18 тысяч лет назад потоки устремились в Чаннелд-Скаблендс и размыли 44 и 35 процентов его западного и восточного участков. 15,5 тысяч лет гляциоизостазия сместила сток вод на запад, где 40 процентов территории подверглось эрозии, в то время как на востоке всего четыре. Моделирование стока для современного рельефа показало, что аналогичный прорыв озера сегодня размыл бы больше половины площади Чаннелд-Скаблендс.

Гляциоизостазия повлияла на распределение паводков и масштабы эрозии на Колумбийском плато. Так, потоки сильнее прорезали восток территории во время ранних разливов озера из-за меньшего уклона. 15,5 тысячи лет назад воздымание восточной области перенаправило сток вод на запад Чаннелд-Скаблендс. Поскольку ландшафты чувствительны к деформации земной коры, это исследование подчеркивает необходимость учета гляциоизостазии при реконструкции рельефа.

Ранее мы писали про гляциоизостатические движения, которые вызваны таянием ледников в XXI веке, и ледниковое выпахивание Скандинавского щита в плейстоцене.

Елена Гарова