Геологическая история национального парка Глейшер
{Обложка} ЧИФ-МАУНТИН
Специальный бюллетень № 3 АССОЦИАЦИЯ ЕСТЕСТВЕННОЙ ИСТОРИИ ГЛЕЙШЕРА Цена 25 центов
ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ИСТОРИЯ НАЦИОНАЛЬНОГО ПАРКА ГЛЕЙШЕР
ДЖЕЙМС Л. ДАЙСОН Заведующий кафедрой геологии и географии Колледжа Лафайет [1]
До недавнего времени большинство людей представляли себе геолога как странного человека, который ходит по сельской местности и разбивает камни маленьким молотком. К счастью, сегодня широкая публика имеет гораздо более ясное представление о геологе и его науке, однако среди нас все еще много тех, кто ошибочно полагает, что геология — это нечто слишком далекое от практического применения.
Геология — это наука о Земле. Она включает в себя историю нашей планеты, начиная с момента ее возникновения, и историю жизни, которая на ней существовала. С ее помощью мы можем определить причину появления каждой особенности ландшафта и каждой горной структуры под поверхностью, а также узнать, какие процессы привели к их образованию.
Практически все, что можно увидеть на поверхности Земли, прямо или косвенно обязано своим происхождением геологическим процессам. Их можно разделить на две большие категории: внутренние силы или агенты, которые поднимают, опускают, изгибают и разрушают земную кору; и внешние, более привычные агенты, такие как вода, ветер и лед, которые разрушают поверхность и переносят материалы в другое место — в конечном итоге в море. Давайте рассмотрим несколько продуктов деятельности этих геологических агентов: (1) почва, покрывающая большую часть ландшафта и обеспечивающая нас продуктами растительного происхождения, которые служат нам пищей; (2) твердые горные породы, столь заметные во всех горных хребтах; (3) холмы, долины и горы; (4) все реки, пруды, озера — даже море. Если вы живете в месте, где человек скрыл горные породы и почву, свидетельства геологических процессов можно найти в самих зданиях, будь то камень, добытый из земной коры, или кирпич, изготовленный из глины. Камень и кирпич поддерживаются стальным каркасом, изначально полученным из шахты в виде железной руды. Бетон и асфальт дорог произошли от горных пород внутри Земли, как и каждая капля бензина, играющая столь жизненно важную роль в мировых делах сегодня. Даже такие обыденные вещи американской жизни, как бутылка и консервная банка, являются продуктами геологии. Читая это, вам достаточно взглянуть на свои часы или, возможно, на ювелирное украшение, которое вы носите, чтобы увидеть нечто — золото, серебро, платину, алмаз или другой драгоценный камень, — что является частью геологии.
Таким образом, отсюда недалеко до осознания того, что ряд геологических процессов и агентов, действовавших в течение длительных периодов времени, привели к возникновению бесчисленных форм и структур, начиная от высочайших гор и заканчивая мельчайшими холмами и долинами; от почвы, на которой растет наша пища, до бензина и угля, питающих нашу промышленность; от огромных месторождений железной руды до гораздо меньших, но теперь не менее значимых месторождений урана.
Как все это связано с национальным парком? Нигде в нашей стране достижения великих геологических процессов или их современное действие не могут быть продемонстрированы лучше, чем во многих наших национальных парках и памятниках. Фактически, именно по этой причине многие из них были созданы. Примечателен национальный парк Гранд-Каньон, содержащий самую впечатляющую часть каньона реки Колорадо глубиной в милю, прорезанного за последний миллион или около того лет через серию горных пород, которые сами по себе фиксируют миллиард или более лет истории Земли. Гора Рейнир — крупнейший вулкан в Соединенных Штатах. На ней ледники в настоящее время разрушают материалы, ранее извергнутые и нагроможденные до впечатляющей высоты вулканическими силами. Кратерное озеро лежит в затопленном жерле вулкана, который в свое время, вероятно, соперничал с Рейниром по размеру. В национальных парках Карлсбадские пещеры и Мамонтова пещера находятся две из крупнейших в мире пещер, которые наглядно демонстрируют огромную эффективность подземных вод в растворении известняка. Национальные парки Брайс-Каньон и Зайон, а также национальный памятник Бэдлендс иллюстрируют в гораздо меньшем, но не менее впечатляющем масштабе, чем Гранд-Каньон, удивительную эрозионную силу проточной воды. В Гранд-Титон можно увидеть огромный блок земной коры, который был поднят на тысячи футов вдоль высокоамплитудного разлома, а на пике Лассен в Калифорнии и в «Лунных кратерах» в Айдахо представлены одни из самых недавних вулканических образований к северу от Рио-Гранде. Несмотря на дикую природу и рыбалку в Йеллоустоне, он, пожалуй, наиболее известен своими гейзерами. Этот краткий список отнюдь не полон, поскольку нечто первостепенного геологического интереса можно найти почти в каждом национальном парке и памятнике.
Теперь мы переходим к национальному парку Глейшер. В его границах, возможно, представлено большее разнообразие геологических особенностей, чем в любом другом. Большая часть парка лежит выше границы леса, поэтому горные породы, составляющие его горы, открыты для обозрения. В этих великолепных горах заключена занимательная геологическая история, которую они готовы и хотят нам рассказать. Все, что нам нужно сделать, — это отпереть дверь ключом, который дает нам геолог, и отправиться посмотреть самим. Почему горы так круто возвышаются над равнинами? Что это за заметная черная полоса на склонах столь многих вершин и как она там оказалась? Почему некоторые породы такие красные? Ответы на эти и другие вопросы появляются по мере того, как разворачивается геологическая история. Американский народ интересуется этой историей, поскольку понимает, что понимание того, что они видят, в тысячу раз увеличивает их удовольствие.
Таблица геологического времени (ДЛЯ ХРОНОЛОГИЧЕСКОГО ПОРЯДКА СОБЫТИЙ ТАБЛИЦУ СЛЕДУЕТ ЧИТАТЬ СНИЗУ ВВЕРХ)
ERAS PERIODS DATES EVENTS IN GLACIER PARK AREA CENOZOIC The Present Post Glacial Erosion of the mountains; formation of alluvial fans and talus cones. 15,000 B.C. Pleistocene Birth of modern glaciers. Appearance of present forests. 1,000,000 B.C. Pliocene Extensive glaciation. Formation of lakes, waterfalls, horn peaks, cirques. Valleys scoured deeply by glaciers. Miocene Disappearance of forests. Oligocene Mountains worn down, raised, eroded again. Eocene Lewis overthrust probably occurred early in Eocene. 58,000,000 B.C. MESOZOIC Great mountain building (Rocky Mountain revolution) by forces which eventually formed Lewis overthrust. Sea withdrew and never again returned. Thick accumulation of marine sediments. Invertebrates abundant in sea. Expansion of the sea. Cretaceous 127,000,000 B.C. Jurassic Triassic Dinosaurs probably inhabited park and nearby area. 182,000,000 B.C. PALEOZOIC Seas covered region during much of era. Permian Carboniferous 255,000,000 B.C. Devonian Silurian Ordovician Cambrian 510,000,000 B.C. PROTEROZOIC Sea withdrew and region was eroded at end of era. Area covered by sea in which Belt sediments were deposited. Algae lived in sea. Intrusions (diorite sill and dikes) from flows (Purcell) of igneous material. ARCHEOZOIC 2,110,000,000 B.C. ?
ЭРЫ, ПЕРИОДЫ И ДАТЫ В ЭТОЙ ТАБЛИЦЕ СООТВЕТСТВУЮТ ТЕМ, КОТОРЫЕ БЫЛИ ПРИНЯТЫ В КАЧЕСТВЕ ОФИЦИАЛЬНЫХ СЛУЖБОЙ НАЦИОНАЛЬНЫХ ПАРКОВ.
История начинается
Самая поразительная особенность гор — безусловно, та, которая первой бросается в глаза посетителю, — это цветовая полосчатость. Куда бы ни посмотрел человек, эта особенность встречает его взгляд. Если он въезжает в парк через вход Сент-Мэри, то впереди на склонах гор Синглшот и Ист-Флэттоп видны белые и пурпурные полосы. Если бы он сначала вошел в долину Свифткаррент, он вскоре заметил бы полосчатость в горах, лежащих справа и слева от него, кульминацией которой является крутой Гарден-Уолл в верховьях долины. Посетитель вскоре понимает, что каждая гора в парке состоит из слоев горных пород различных цветов. За очень немногими исключениями эти пласты имеют осадочное происхождение; то есть они накопились в результате отложения ила и песка в водоеме и сейчас в основном представляют собой известняки, сланцы и песчаники. Все эти осадочные породы принадлежат к единой крупной единице, известной как серия Белт, названной так из-за обнажений в горах Литтл-Белт и Биг-Белт дальше на юг в Монтане. В национальном парке Глейшер эти породы, имеющие максимальную мощность более 20 000 футов, имеют форму крупной синклинали (прогиба), восточный и западный края которой образуют гребни хребтов Льюис и Ливингстон (Рисунок 3 D). На обширной территории западной Монтаны, северного Айдахо и южной Британской Колумбии, где встречаются породы серии Белт, они являются важными горообразователями. Помимо уже упомянутых хребтов, они являются основными породами во многих других, включая Мишн, Суон и Флэтхед в регионе к югу от парка Глейшер; Биттеррут и Кер-д’Ален между Айдахо и Монтаной; и Перселл в Британской Колумбии. Кроме того, породы аналогичного возраста образуют ядро хребта Юинта в Юте и нижнюю часть Гранд-Каньона в Аризоне.
В протерозойскую эру истории Земли длинный узкий участок Северной Америки, простирающийся от Северного Ледовитого океана на юг, вероятно, до Аризоны и южной Калифорнии, медленно опускался, образуя большой мелководный желоб, заполненный морем, известный как геосинклиналь (Рисунок 1). Реки с прилегающих земель несли ил и песок в море, временами почти полностью заполняя его. Поскольку отложились тысячи футов осадков, геосинклиналь должна была продолжать опускаться в течение всего периода осадконакопления. В конечном итоге ил уплотнился в сланцы или известняки, если содержал много извести, а пески — в песчаники. Это те породы, которые мы сейчас знаем как серию Белт. Поверхности многих слоев песчаника покрыты знаками ряби, которые могли быть образованы только действием волн и течений на мелководье. Трещины усыхания на многих пластах сланца доказывают, что временами осадки, вероятно, вблизи устьев рек, были достаточно долго открыты воздуху, чтобы высохнуть. Большая мощность известняков и многочисленные окаменелости известковых водорослей, примитивных морских растений, являются доказательствами того, что водоем был морем.
РИСУНОК 1. ГЕОСИНКЛИНАЛЬ БЕЛТ
На протяжении геологического прошлого появление и исчезновение морей на континентах были частыми событиями. Фактически, такие изменения медленно происходят даже сегодня. Гудзонов залив, а также Балтийское и Северное моря являются примерами мелководных морей, расположенных на континентах. Район вокруг Гудзонова залива поднимается, о чем свидетельствует тот факт, что некоторые рыбные заграждения, построенные в воде вдоль берега в течение последних нескольких сотен лет, теперь находятся на значительном расстоянии от берега. Мы также знаем, что наше атлантическое побережье опускается в течение ряда лет со скоростью около 0,02 фута в год. Конечно, эти движения медленны, но если они продолжатся в течение длительного периода, они могут вызвать довольно глубокие изменения, подобно рождению и смерти моря Белт.
В национальном парке Глейшер серия Белт разделена на основе литологических различий на шесть отдельных формаций. Поскольку каждая из них имеет характерный цвет, эти формации легко идентифицировать, часто с расстояния в несколько миль. Обычно две, иногда три или четыре из них составляют одну гору, причем самая древняя всегда находится в основании горы, а самая молодая — на вершине, что соответствует относительному положению, в котором они откладывались в виде осадков.
ТРЕЩИНЫ УСЫХАНИЯ НА СЛОЕ ФОРМАЦИИ АППЕКАННИ (ФОТО К. Л. ФЕНТОНА. НАША УДИВИТЕЛЬНАЯ ЗЕМЛЯ. DOUBLEDAY AND CO.)
ЗНАКИ РЯБИ НА СЛОЕ ФОРМАЦИИ ШЕПАРД ВБЛИЗИ ПЕРЕВАЛА ЛОГАН. ИХ АСИММЕТРИЧНАЯ ФОРМА УКАЗЫВАЕТ НА ОБРАЗОВАНИЕ ТЕЧЕНИЯМИ НА МЕЛКОВОДЬЕ. (ФОТО ДАЙСОНА)
Формации серии Белт
ФОРМАЦИЯ АЛТИН.
Это самая древняя из нескольких формаций и, таким образом, занимает стратиграфическое положение в основании всей серии. Она состоит в основном из песчанистых доломитов (магнезиальных известняков) и известняков, которые при выветривании приобретают светло-палевый цвет. Она выходит на поверхность вдоль всего основания восточного фронта хребта Льюис и составляет весь блок Чиф-Маунтин. Из-за своей сравнительно высокой устойчивости к выветриванию и эрозии она обычно образует заметный гребь или террасу везде, где пересекает долину. В долине Свифткаррент она образует плотину, удерживающую озеро Свифткаррент и создающую водопад Свифткаррент. В долине Ту-Медисин шоссе пересекает аналогичную террасу, которая также дает начало водопаду Трик-Фолс. В долине Сент-Мэри она создает теснину Нэрроус и образует внушительную стену, под защитой которой расположен кемпинг Ист-Глейшер. Породу этой формации лучше всего изучать на гребне непосредственно к востоку от отеля Мэни-Глейшер (между отелем и парковкой) и над водопадом Свифткаррент. Ее средняя мощность составляет около 2300 футов.
ФОРМАЦИЯ АППЕКАННИ.
Над формацией Алтин залегают 3000 или более футов преимущественно зеленоватых сланцев и аргиллитов [2], составляющих формацию Аппеканни. Плиты этих пород из-за их большой твердости использовались в качестве плитняка на дорожках у рейнджерской станции Мэни-Глейшер и прилегающей жилой зоны Службы национальных парков. Часто встречаются трещины усыхания и знаки ряби. Формация заметна на склоне горы Синглшот возле входа в парк Сент-Мэри и повсюду непосредственно перекрывает более светлую формацию Алтин вдоль восточного края хребта Льюис, где, особенно при взгляде издалека, она кажется пурпурной. Она также выходит на поверхность вдоль западного основания хребта Ливингстон (Рисунок 3 D), но такие обнажения, как правило, скрыты густым лесным покровом. Доступные обнажения можно легко осмотреть вдоль шоссе Гоинг-ту-зе-Сан на протяжении нескольких миль к востоку от Сан-Пойнт и возле водопада Макдональд, а также вдоль нижней части тропы к леднику Гриннелл.
ФОРМАЦИЯ ГРИННЕЛЛ.
Из-за своего преимущественно красного цвета сланцевые аргиллиты, составляющие основную часть этой формации, являются самыми заметными породами в парке. Они лежат непосредственно поверх формации Аппеканни, и хотя их мощность значительно варьируется, в нескольких местах она превышает 3000 футов. Среди красных аргиллитов прослоены тонкие белые слои кварцита — бывшего песчаника, который под давлением превратился в необычайно твердую, плотную породу. Часто встречаются трещины усыхания, знаки ряби и течений, отпечатки капель дождя и другие особенности, возникшие во время накопления осадков. Красный цвет обусловлен обильным оксидом железа, встречающимся в основном в виде цемента между зернами песка и ила. Все породы парка Глейшер содержат некоторое количество железа, или, скорее, железосодержащие минералы. Эти минералы имеют различные цвета, если они не окислились, в противном случае цвет красный или коричневый. Окисление формации Гриннелл, вероятно, происходило во время накопления ила и в те периоды, когда он был открыт атмосфере. В такие моменты ил также высыхал и трескался, следы чего сегодня так заметны на поверхностях слоев.
Формация Гриннелл, кажется, встречается повсюду. В районе Мэни-Глейшер она составляет основную часть Гриннелл-Пойнт, Алтин-Пик и горы Аллен, и не менее впечатляюще выглядит в основаниях горы Уилбур и Гарден-Уолл. Через нее пробит туннель Птармиган, и через нее проходят тропы к леднику Гриннелл, озерам Крэкер и Айсберг. Водопад Редрок на тропе к перевалу Свифткаррент и водопад Птармиган на тропе к озеру Айсберг низвергаются через несколько ее ярко окрашенных слоев.
С шоссе Блэкфит на вершине хребта Ту-Медисин можно увидеть темно-красные породы этой формации, венчающие вершины гор Райзинг-Вулф и Ред. Даже с дна долины она так же заметна. Гора Синопа, стоящая в одиночестве и впечатляюще через озеро от шале Ту-Медисин, несет красное знамя формации Гриннелл.
Эти красные породы представляют собой важную живописную особенность на протяжении многих миль вдоль шоссе Гоинг-ту-зе-Сан. Если начать поездку по этому шоссе у его восточного входа, вскоре обнаруживаешь себя среди группы внушительных красных пиков — Гоат и Гоинг-ту-зе-Сан справа, Ред-Игл и Махтотопа слева. Дорога пересекает формацию на полутора мильном участке к западу от моста через ручей Бэринг. Бесчисленные рыхлые плиты красной породы вдоль обочины дороги содержат отличные трещины усыхания и знаки ряби. Возле ручья Аваланч на западной стороне перевала Логан шоссе пересекает формацию Гриннелл, где она выходит на поверхность на западном крыле большой синклинали.
Формация хорошо обнажена в окрестностях шале и ледника Сперри. Она образует все горы, окружающие бассейн, в котором расположено шале, и тропа от шале к леднику проходит полностью по ней. У ледника очень заметны интенсивно смятые в складки слои белого кварцита и красные аргиллиты.
Посетитель может легко проследить формацию Гриннелл от места к месту по всей территории парка и, таким образом, легко представить, что она, как и все другие формации, когда-то заполняла промежутки между горами. (См. цвет обложки.)
ФОРМАЦИЯ СИЙЕ.
Следующей над формацией Гриннелл является мощная известняковая формация, которая из-за своего выветренного палевого цвета резко контрастирует с красными пластами, на которых она покоится. Это величайший создатель скал в парке, и в нескольких местах вся ее мощность в 4000 футов может быть обнажена в одном почти вертикальном утесе. Поскольку она моложе трех предыдущих формаций, она ограничена в основном большими высотами, венчая многие из высочайших пиков хребтов Льюис и Ливингстон. В районе Мэни-Глейшер такими пиками являются гора Гулд и Гарден-Уолл, горы Сийе, Гриннелл, Аллен, Уилбур и Хенкель. Ряд других, включая Литтл-Чиф, Джексон, Гансайт, Фьюсилейд, Гоинг-ту-зе-Сан, Пиган, Поллок, Кэннон и Хэвенс-Пик, видны с шоссе Гоинг-ту-зе-Сан. Огромные пики — Киннерли, Кинтла, Картер и Рейнбоу, — которые стоят на страже в верховьях озер Кинтла и Боуман, сложены формацией Сийе. В этот список также входит Кливленд, самый высокий и самый большой из всех.
КОЛОНИИ ВОДОРОСЛЕЙ В ИЗВЕСТНЯКЕ СИЙЕ ВБЛИЗИ ЛЕДНИКА ГРИННЕЛЛ. (ФОТО ДАЙСОНА)
СЛЕГКА НАКЛОНЕННЫЕ ПЛАСТЫ ФОРМАЦИИ СИЙЕ НА ГОРЕ ГРИННЕЛЛ. (ФОТО ДАЙСОНА)