科學家破解大峽谷的地質歷史

大峽谷是北美洲地貌上的一大奇觀,是美國西南部亞利桑那州一處令人嘆為觀止的地質特徵,呈現出戲劇性的輪廓和色彩豐富的景觀。

研究現在正在提供洞見,了解科羅拉多河如何以及何時開始流經該地區,這條河流數百萬年來持續的力量雕刻出了這座峽谷。

透過研究砂岩中微小的鋯石礦物顆粒(這些砂岩由河流攜帶的沉積物和很久以前火山噴發的火山灰顆粒組成),研究人員成功追溯了這條河流過去的路徑。

研究顯示,大約在660萬年前,這條河流開始流入亞利桑那州東北部地表的一個大型凹陷處,稱為盆地,在大峽谷後來形成的位置東側形成了一個又寬又淺的湖泊。

研究人員發現,湖水隨著時間累積,最終在大約560萬年前開始從湖岸的一個低點溢出,使其流經後來成為大峽谷的地區。

他們發現,隨後這條河流填滿並溢出大峽谷下游的另一系列盆地,最終在大約480萬年前抵達加利福尼亞灣,在墨西哥西北部的一個地點流入大海。

這個湖泊的寬度可能曾達到超過90英里(150公里),但早已消失。研究人員根據當地地質構造的名稱,非正式地將其稱為比達霍奇湖。它主要位於現在的納瓦霍族保留地上。

「科學家們長期以來一直在爭論大峽谷是何時被雕刻出來的,我們的研究為這個討論做出了貢獻,」加州大學洛杉磯分校地質學家John He表示,他是本週發表在《Science》期刊上這項研究的共同第一作者。

「想像你走到河岸邊,舀起一把沙子。在那一把沙子中,有成千上萬顆看起來和其他沙粒一樣的沙粒。但在那一把沙子中,會有數百甚至數千顆微小的鋯石晶體顆粒,每一顆都是關於它來自何處的資訊寶庫,」He說。

火山灰的定年幫助確定了含有鋯石的河流沙床沉積的時間。

科羅拉多河發源於科羅拉多州落磯山國家公園的拉普德爾山口,全長約1,450英里(2,330公里)。

「一個長期存在的問題是:科羅拉多河在流經大峽谷之前去了哪裡?」研究共同第一作者Ryan Crow表示,他是美國地質調查局駐亞利桑那州弗拉格斯塔夫的研究地質學家。

「我們早就知道這條河流在1,100萬年前存在於科羅拉多州西部,而且直到560萬年前之後才(流經)大峽谷。但直到現在,我們對它在這段期間的位置幾乎一無所知,」Crow說。

Crow表示,其他地質機制也可能幫助塑造了河流的路線。

大峽谷的岩壁揭示了形成於18億年前的沉積岩和火山岩,長約280英里(450公里),寬達約18英里(29公里),深度超過1英里(6,100英尺或1,860公尺)。

「過去的研究顯示,在過去一百萬年中,科羅拉多河以平均每百萬年約100公尺到160公尺(330到525英尺)的速度侵蝕岩石,因此峽谷雕刻的過程仍在繼續。我們今天看到的峽谷是大約五百萬年河流切割和侵蝕的結果,」Crow說。

這座峽谷持續激發敬畏之情。

「大峽谷,世界自然奇觀之一,吸引了幾乎每個看到它的人的注意和好奇心。人們以不同的方式與它產生共鳴。但我認為許多人,即使是那些很少思考地質學的人,在看到大峽谷時也有類似的疑問。峽谷是如何形成的?峽谷是何時形成的?這些都是我們努力回答的問題,」Crow說。

「地球的結構如此清晰地呈現在我們面前,一覽無遺,」He談到峽谷的岩壁時說。「這有些令人不安,因為我們被挑戰要透過堅實高聳的岩壁來想像數百萬年的地質時間。」– Rappler.com