Многие, не связанные профессионально с этой тематикой люди, полагают, что проблема происхождения Гранд-Каньона давно и успешно решена. Однако это далеко не так. Возраст, причины и процесс образования Гранд-Каньона до сих пор остаются загадкой. На протяжении 150 лет геологи размышляли о процессах, формирующих каньон, но так и не пришли к однозначным выводам. Давайте разберемся, что сейчас ученые могут сказать о его происхождении.
Научная конференция, состоявшаяся в 2010 году во Флагстаффе (штат Аризона, США), собрала 70 ученых, которые участвовали в интенсивных дебатах о происхождении и эволюции системы реки Колорадо. Она явилась продолжением двух предыдущих научных конференций (1964 и 2000 гг.) и была сосредоточена на достижении научного консенсуса, где это возможно, в вопросе происхождения Гранд-Каньона и продолжающихся споров относительно эволюции реки Колорадо и ландшафтов плато Колорадо и Скалистых гор. Новые разработки включали гипотезы о том, что неогеновый мантийный поток вызывает наклон плато и дифференциальное поднятие, а также новые и противоречивые гипотезы о существовании и эволюции древних рек ранее 6 млн. лет назад, которые могут иметь важное значение в истории зарождения нынешней реки Колорадо. Был подтвержден консенсус в том, что модели наклона и подъема плато должны быть проверены с помощью многопрофильных исследований, включающих дифференциальные исследования разрезов и дополнительную геохронологию и термохронологию, чтобы определить относительную значимость тектонических и геоморфологических сил, которые формируют впечатляющие пейзажи плато Колорадо, Аризоны и региона в целом. В отчетном докладе по результатам конференции было заявлено, что эта встреча позволила им лишь продвинуться к консенсусу по основным 13-ти направлениям в изучении формирования и эволюции реки Колорадо, плато Колорадо и Гранд-Каньона, в частности. Ещё по 12 направлениям противоречия и споры продолжаются и были намечены 14 основных направлений будущих работ. В дополнение к научным целям участники встречи подчеркнули культовый статус Гранд-Каньона для наук о Земле и важность хорошего взаимодействия между исследовательским геолого-геофизическим сообществом, общественностью и средствами массовой информации. Материалы этой конференции находятся в открытом доступе по адресу: https://pubs.usgs.gov/of/2011/1210/.
Судя по материалам конференции, в настоящее время существует две модели образования Гранд-Каньона (далее в тексте – ГК). «Древняя» модель предполагает, что палеорека протекала по этой территории 70-80 млн. лет назад в восточном направлении и заложила основу каньона, а затем другая палеорека из Аризоны 55-30 млн. лет назад врезалась в него на том же участке и размыла на ту же глубину, как у современного ГК. А намного позже этот заброшенный палеоканьон был повторно использован современной рекой Колорадо, протекающей на запад, когда её дренаж был направлен в Калифорнийский залив. Согласно этой гипотезе река Колорадо не играла значительной роли при образовании ГК. Напротив, сторонники «молодой» модели каньона считают, что большая часть ГК была вырезана именно рекой Колорадо, начиная со времени ее формирования 5–6 млн. лет назад.
Общепринятое на данный момент мнение, сформулированное на конференции и учитывающее обе эти позиции, гласит, что Гранд-Каньон был образован рекой Колорадо, текущей на запад в последние 5-6 миллионов лет, объединившей более древние палеоканьоны, которые были повторно использованы и углублены, как только река образовала своё нынешнее русло. На Рис. 2 показана карта Гранд-Каньона, примерно отражающая этот консенсусный вариант, так как споры относительно возрастов отдельных сегментов еще продолжаются.
Основной причиной, приведшей к образованию ГК, большинство ученых считает не поверхностные процессы, а тектонические подвижки, связанные с активностью в верхней мантии. И связано это, в значительной мере, с выявленным фактом интенсивного врезания реки Колорадо на протяжении от начала становления её речной системы до нашего времени.
Главный постулат, положенный в основу многомиллионнолетних гипотез образования ГК, основан на тепловой эволюции осадочного бассейна, каковым является верхняя часть плато Колорадо. Он подразумевает, что при глубоком врезании каньона произошло остывание окружающих пород, и время, начавшееся с момента остывания при достижении определенной температуры, фиксируется в зернах апатита, либо по трекам спонтанного деления ядер урана (238U) - AFT-метод (Рис. 3), либо по относительной концентрации гелия (4He) - AHe-метод. Это радиоизотопные методы определения абсолютного возраста процессов, которые широко используют в низкотемпературной термохронологии для изучения термальной истории осадочных бассейнов. Именно эти два метода являются основными методами определения абсолютного возраста основных этапов геологической истории плато Колорадо и формирования ГК, а в качестве детектора используются детритовые* зерна апатита из разного типа пород. При этом зона частичного отжига для апатита составляет 60 – 110°C , а интервал постепенного прекращения диффузии гелия в нём - 30–90°C. Считается, что эти температуры могут быть связаны с глубиной залегания вскрытых каньоном осадочных пород на глубинах 1–5 км, в зависимости от предполагаемых геотермических градиентов и температуры поверхности, таким образом, ограничивая время охлаждения горных пород из-за врезания ГК. В своих термохронологических реконструкциях авторы этих гипотез так же предполагают, что над современной поверхностью плато Колорадо изначально залегал толстый слой пород мощностью от 1.5 до 4 км, который был дренирован на протяжении 80-ти млн. лет его существования.
*Детритовые зерна – это зерна минералов, освободившиеся в результате выветривания и эрозии из материнских пород, и впоследствии перенесенные и переотложенные (возможно многократно) в виде обломочных зерен в осадочных породах.
Мы не будем здесь обсуждать возможности и ограничения (которых достаточно много) этих методов термохронологии для палеореконструкций эволюции осадочных бассейнов. Нас интересует другой вопрос, а насколько обоснована и правомерна постулируемая авторами «молодых» и «древних» гипотез прямая связь образования ГК с треками и гелием в зернах апатита. Ведь, если отвлечься от научных терминов и обоснований, то получается, что, по существу, возраст ГК они определяют исключительно по подсчету «чёрточек» в кристаллах апатита, приведенных на Рис. 3 выше.
Разве не может оказаться, что непосредственной связи образования ГК и тепловой эволюции пород, слагающих плато Колорадо просто не существует. О чём, к примеру, могут говорить возрасты, определенные по трекам в апатите, в западной части ГК, показанные на Рис. 4? Это как раз данные сторонников «древней» модели образования ГК. На наш взгляд, только о том, что как раз в это время 70-80 млн. лет назад началось резкое тектоническое поднятие плато Колорадо и, естественно, породы в этой его части начали остывать первыми, как самые близко расположенные к его краю. А ближе к центру остывание произошло на десятки миллионов лет позже. Вот и всё. И причем здесь ГК? Наверняка такие же результаты показали бы и данные по скважинам, пробуренным в этих местах плато, если бы каньона здесь вообще не существовало.
Что может сказать современная геология о происхождении Гранд-Каньона, если постулат, на котором построена геологическая интерпретация данных датирования по апатиту, изначально неверен и из научных статей убрать данные радиоизотопных анализов и построенные на их основе многочисленные таблицы, карты и графики? Похоже, что останется только большой знак вопроса, показанный на фотографии в начале статьи.
Нам кажется, что авторы многомиллионнолетних гипотез сами стали заложниками результатов этих термохронологических методов определения абсолютного возраста. Ведь на чем основаны различия в интерпретации возрастов образования ГК в «древней» и «молодой» моделях - почти исключительно на результатах анализов. Цифры, полученные при подсчетах треков, стали главнее логики, здравого смысла и оценки визуального восприятия природного объекта. Датировка чего-либо радиоизотопными методами, которые, кстати, имеют массу допусков и плохую воспроизводимость, – это просто цифры, а не неоспоримый факт. Факт – это реальное существование самого объекта исследований. А его датировка, это всего лишь вспомогательный инструмент. Ведь в первую очередь важно именно как (а не когда) это произошло. А вот на этот вопрос у них ответа нет.
Удивительно, но в материалах конференции не нашлось ни одной (?!) статьи, проливающей хоть какой-то свет на загадку формирования облика каньона. Обсуждается что угодно - тектоника, денудация, врезка русла реки, термохронология, датировки и т.д., но практически никакой информации о механизме образования самой разветвленной внутренней узорчатой мелко-ступенчатой структуры каньона. Это наводит на мысли о том, что у участников конференции просто нет четкого представления о том, каким образом он сформировался в таком виде, и это свое недоумение они прикрывают рассуждениями о тектонических подвижках, горячих точках мантии и т.д. А формирование уникального облика ГК отдают на откуп тем же процессам эрозии, не объясняя при этом, каким образом эти эрозионные процессы умудрились создать подобное чудо природы.
Выше озвученная «консенсусная» версия возможно кому-то и представляется убедительной, однако зрительное восприятие Гранд-Каньона не очень-то стыкуется с теоретическими построениями геологов и вызывает большие сомнения в правильности их рассуждений. Ну как согласиться с тем, что этот визуально единый комплекс состоит из 5-ти частей, разница возраста образования которых достигает десятков миллионов лет. Ведь должна же эта разница конкретно в чем-то выражаться, кроме цифр поставленных на картах и схемах.
Многие наблюдатели в качестве несоответствия с «официальной» позицией указывают на свежий вид и незначительную эродированность склонов каньона, несмотря на то, что они сложены относительно мягкими породами. Причём степень эродированности склонов с глубиной практически не меняется, чего так же не может быть при приписываемой ему длительной и насыщенной событиями истории. Вот если бы ГК выглядел примерно так как приведено на Рис. 5, тогда еще можно было поверить, что ему 6 млн лет. Хотя в таком виде, он вряд ли был бы кому-то интересен.
Отсюда и возникают фантастические гипотезы о том, что это карьер по добыче урана или ещё чего-то, разрабатываемый инопланетянами или атлантами и т. д. Техногенную версию его происхождения мы здесь обсуждать не будем, хотя согласимся, что схожесть у этих объектов несомненно есть. Только схожесть не в происхождении, а в реакции этих объектов на эрозионные процессы, которые в принципе для них должны протекать примерно одинаково. На Рис. 6 приведена фотография железорудного карьера на Урале. В левой части фотографии хорошо видно, как обрушаются и выравниваются уступы, преобразуясь в единый пологий склон. А ведь этому карьеру не миллионы и даже не тысячи, а только десятки лет.
И такие вопросы и ассоциации будут возникать постоянно, пока мы не найдем понятного и убедительного объяснения формирования каньона в том виде, в каком он предстает перед нами.
Гранд-Каньон – одно из самых посещаемых мест в мире. Каждый год здесь бывает более 5 млн. человек. И вот как объяснить этим многочисленным туристам, что вопрос его образования еще очень далек от разрешения. А то, что на данный момент о нем знают и понимают ученые, это всего лишь гипотезы и предположения, а однозначного ответа на вопрос его происхождения до сих пор нет. Так что пока экскурсоводы по-прежнему рассказывают любознательным туристам «общепринятую» версию о том, что сформировался каньон в течение примерно 5-6 млн. лет, в то время как равнина, по которой текла река Колорадо, вздымалась под действием подземных сил, а водный поток постепенно врезался в плато, вымывая более мягкие породы. И никто из них даже не подозревает о том, насколько эти слова далеки от истины и никоим образом не отражают процессы, приведшие к созданию этого чуда природы.
Сформировать резко контрастные формы рельефа такого масштаба могут только краткосрочные высокоэнергетические процессы, в нашем случае, - многоактный, катастрофический процесс, обусловленный прохождением по этой территории мощнейших потоков воды (мегацунами), инициированных падением крупного астероида в Атлантику, о чем мы писали в предыдущей статье. И произошло это относительно недавно, не миллионы, а всего около 2700 лет назад, поэтому эти формы рельефа хорошо сохранились и еще не успели пасть жертвой той же эрозии. А как конкретно это происходило, будет рассказано в следующей публикации.
