任何喜欢在科罗拉多河等地区进行激流漂流的人都要感谢巨大的巨石,这些巨石会产生被称为急流的起泡波动,而新的研究似乎更能说明这些巨大的岩石如何帮助塑造周围高耸的峡谷。

科罗拉多大学博尔德分校的地质研究生Charles M. Shobe和Rachel C. Glade 最近在一篇名为Geology的期刊上发表了一篇文章,并计划于2019年7月出版 - 那些相同的岩石巨石发挥了重要作用。这些峡谷在很长一段时间内的地质演化中的作用 - 甚至可能比通道本身更多。

他们写道:“我们的研究结果表明,现有的,通道驱动的峡谷演化模型可能过于简单化,即使峡谷在稳定的外部强迫条件下发展。”

“人们长期以来对河流峡谷感兴趣,他们如何控制景观和侵蚀,”格莱德说,他的研究重点是峡谷墙的地貌,并完成了她的博士学位。上个月。“但对于他们的身体运作方式并没有太多了解。”

该论文由两人的指导教授,地质学杰出教授罗伯特安德森和地质学教授格雷格塔克共同撰写。

Shobe和Glade创建了一个计算机模型,以了解河底巨石和山坡之间复杂的双向相互作用,以确定峡谷演化的过程。

流经“软”地质构造的河流往往宽而平,如​​密西西比河或南普拉特河。但是流过“抗岩层”的河流 - 在上层有坚硬的“岩层” - 倾向于形成狭窄的峡谷,上坡陡峭。从鸟瞰的角度来看,峡谷边缘 - 标志着峡谷边缘的悬崖 - 形成钟形,随着峡谷向下游扩展。

最初,侵蚀将带来下游的沉积物,最终松动掉进入下面河流的大块。起初,这种块的存在往往会减缓侵蚀过程,从而使山坡不那么陡峭。

“你可以看到,块越大,峡谷的钟形就越明显,”格莱德说。“随着时间的推移,大块地块减缓了峡谷侵蚀的能力,并在改变峡谷形状方面发挥了重要作用。”

然而,Shobe和Glade的模型表明,不仅仅是简单地减缓了过程,通道中存在的巨石形成了一个陡峭山坡的反馈环路,导致了侵蚀和峡谷演变的振荡速度。

他们写道:“这种通道与坡面动力学之间的相互作用导致了长期侵蚀率的高度变化。”

“预测是,如果岩层的固有特征决定最终的形状,那么岩石破碎的大片就会变成” - 一般来说,岩石越硬,块越大 - “峡谷即将结束的钟形越多这种侵蚀动力将越来越难以预测,“Shobe说。

今年春天,两人有机会对该模型的预测进行现场测试,这得益于美国地质学会的资助。他们前往新墨西哥州北部,在那里他们使用无人机拍摄里奥格兰德的峡谷墙和巨石,现在正在制作被调查地区的三维地图。

他们正在测试他们的主要模型预测之一:“巨石的大小对应于峡谷壁的陡峭程度,”格莱德说。“如果有一堆巨石,墙应该更陡峭。”

该模型允许在较高流量时下游块的运动,但研究人员发现现场的侵蚀痕迹表明巨石已长时间楔入到位。

“虽然他们肯定会在大洪水中移动,但当他们足够大时,他们可以坐在那里数百到数千年,”Shobe说。“这就是为什么巨石的大小在塑造河流方面如此重要。”

Shobe和Glade写道,这些“ 通道 -山坡动力学”的重要性足以超过其他因素,例如地质隆起的速度,“质疑景观记录构造和气候信号的能力或在此期间达到稳定状态的能力时间。

Shobe说,更好地了解如何形成具有抗性岩层的峡谷具有超越地质的意义。

“侵蚀和岩石的击穿紧密与气候循环和CO的平衡连接2在地球的大气层。在该岩石被侵蚀的速率,和沉积物被输送时,被绑定到气候周期以及长生物多样性的术语演变,“他说。

两位博士学位并不常见。候选人在着名期刊上发表突破性的新研究。

“我们真的很高兴,”Shobe说。“这次合作表明,两名研究生可以聚在一起,在学习与早期职业科学家合作的同时,提出一些新的和独特的东西。”