«Создание ландшафта Титон: Геологическая история национального парка Гранд-Титон»

Вид на запад в сторону Гранд-Титон на линии горизонта. На переднем плане — пруд Хедрик, окруженный холмисто-западинным рельефом; в средней части — покрытая лесом морена Бернд-Ридж, а от нее до подножия гор простирается серая плоская безлесная равнина флювиогляциальных отложений. Фото Службы национальных парков, У. Э. Диллей.

Вид на запад вверх по каньону Каскейд, в центре — северный склон горы Оуэн. Фото Службы национальных парков, Г. Д. Паунолл.

Фритьофу М. Фрикселлу — геологу, преподавателю, писателю, альпинисту и первому рейнджеру-натуралисту в Национальном парке Гранд-Титон.

Все, кто любит и стремится понять ландшафт Титон, идут по его стопам.

СОЗДАНИЕ ЛАНДШАФТА ТИТОН: Геологическая история Национального парка Гранд-Титон

Дж. Д. Лав и Джон К. Рид-младший, Геологическая служба США

Номер в каталоге Библиотеки Конгресса: 68-20628. ISBN 0-931895-08-1

1-е издание, 1968 г.

1-е переработанное издание, 1971 г.

Перепечатано в 1979, 1984, 1989 гг.

Ассоциация естественной истории Гранд-Титон, Мус, Вайоминг 83012

CONTENTS

Foreword 6 THE STORY BEGINS 8 First questions, brief answers 9 An extraordinary story 10 An astronaut’s view 12 A pilot’s view 14 A motorist’s view 15 View north 15 View west 18 View south 19 A mountaineer’s view 20 CARVING THE RUGGED PEAKS 24 Steep mountain slopes—the perpetual battleground 24 Rock disintegration and gravitational movement 24 Running water cuts and carries 26 Glaciers scour and transport 28 Effects on Jackson Hole 30 MOUNTAIN UPLIFT 36 Kinds of mountains 36 Anatomy of faults 38 Time and rate of uplift 40 Why are mountains here? 41 The restless land 43 ENORMOUS TIME AND DYNAMIC EARTH 45 Framework of time 45 Rocks and relative age 45 Fossils and geologic time 46 Radioactive clocks 47 The yardstick of geologic time 48 PRECAMBRIAN ROCKS—THE CORE OF THE TETONS 51 Ancient gneisses and schists 51 Granite and pegmatite 55 Black dikes 58 Quartzite 63 A backward glance 64 The close of the Precambrian—end of the beginning 64 THE PALEOZOIC ERA—TIME OF LONG-VANISHED SEAS AND THE DEVELOPMENT OF LIFE 66 The Paleozoic sequence 66 Alaska Basin—site of an outstanding rock and fossil record 66 Advance and retreat of Cambrian seas; an example 69 Younger Paleozoic formations 74 THE MESOZOIC—ERA OF TRANSITION 79 Colorful first Mesozoic strata 79 Drab Cretaceous strata 81 Birth of the Rocky Mountains 82 TERTIARY—TIME OF MAMMALS, MOUNTAINS, LAKES, AND VOLCANOES 86 Rise and burial of mountains 88 The first big lake 92 Development of mammals 95 Volcanoes 98 QUATERNARY—TIME OF ICE, MORE LAKES, AND CONTINUED CRUSTAL DISTURBANCE 102 Hoback normal fault 103 Volcanic activity 103 Preglacial lakes 104 The Ice Age 105 Modern glaciers 112 THE PRESENT AND THE FUTURE 113 APPENDIX 115 Acknowledgements 115 Selected references—if you wish to read further 116 About the authors 117 Index of selected terms and features 118

ПРЕДИСЛОВИЕ

Геология — это наука о Земле, изучение сил, процессов и древних форм жизни, которые не только формируют нашу землю, но и влияют на нашу повседневную жизнь и благосостояние нации. В этой брошюре, подготовленной двумя сотрудниками Геологической службы США, рассказывается о том, как геологические явления обусловили великолепные пейзажи региона Титон.

Понимание сложной геологической истории нашей Земли жизненно важно для наслаждения красивыми ландшафтами и другими природными чудесами, для планирования наших городов и дорожных сетей, для разумного использования водных ресурсов, для изучения зон землетрясений и оползней, для бесконечного поиска новых месторождений полезных ископаемых, а также для сохранения и освоения наших известных природных богатств. Кто может сказать, в конечном счете, какая из многих целей этого знания является наиболее веской причиной для стремления понять Землю?

У. Т. Пекора, директор Геологической службы США

Эта брошюра основана на геологических исследованиях Геологической службы США, проведенных в сотрудничестве со Службой национальных парков Министерства внутренних дел США.

«Что-то скрыто. Иди и найди это.

Иди и загляни за хребты —

Что-то потеряно за хребтами.

Потеряно и ждет тебя. Иди».

КИПЛИНГ — ИССЛЕДОВАТЕЛЬ

ИСТОРИЯ НАЧИНАЕТСЯ

Хребет Титон — один из самых величественных горных хребтов на североамериканском континенте. Есть хребты длиннее, шире и выше, но немногие могут соперничать с захватывающим дух альпийским величием восточного склона Титонов. Гряда за грядой зазубренных скал устремляются в западное небо, завершаясь возвышающимся скоплением пиков, которым первые французские путешественники дали название «les Trois Tetons» (три груди). Хребет нависает, словно огромная каменная волна, готовая обрушиться на долину у своего подножия. К югу и востоку расположены горы поменьше — интересные и живописные, но лишенные магического очарования Титонов.

Это хребет с множеством настроений и красок: суровый и строгий в утреннем солнце, но золотой, пурпурный и черный в мягко удлиняющихся тенях второй половины дня; мрачный и зловещий, когда пики укутываются в рваные облака приближающегося шторма, но спокойный и эфирно-голубой с серебром под полной луной.

Эти великие пики и большая часть дна долины к востоку, Джексон-Хоул (термин «хоул» использовался первопроходцами и горными охотниками для описания любой открытой долины, окруженной горами), находятся в пределах Национального парка Гранд-Титон, охраняемого и сохраняемого для наслаждения нынешнего и будущих поколений. Ежегодно парк посещают более 3 миллионов человек. Многие задерживаются ненадолго и едут дальше. Другие остаются, чтобы исследовать его тропы, ловить рыбу в реках, изучать растения и дикую природу, изобилующие в его границах, или насладиться колоритной историей людей в этом районе.

Большинство посетителей, каковы бы ни были их интересы и занятия, вероятно, в первую очередь привлекает в парк его непревзойденный горный пейзаж. Зазубренная панорама Титонов — это фон, к которому они могут возвращаться снова и снова, задавая вопросы и ища ответы. Как образовались горы? Как долго они возвышаются до облаков, омываемые дождем, раскалываемые морозом, обдуваемые ветром и снегом? Какие колоссальные силы породили их и подняли в небо? Какие истории запечатлены в их породах, какие эпосы высечены на скалистом облике этого горного ландшафта? Почему Титоны отличаются от других гор?

Первые вопросы, краткие ответы

Как образовались Титоны и Джексон-Хоул? Оба они представляют собой наклоненные блоки земной коры, которые вели себя как два соседних гигантских люка, подвешенных так, что они могли качаться в противоположных направлениях. Блок на западе, образующий хребет Титон, был подвешен вдоль границы штатов Айдахо и Вайоминг; восточный край был поднят вдоль разлома (трещины, вдоль которой произошло смещение). Именно поэтому самые высокие пики и самые крутые склоны находятся у восточной окраины хребта. Линия шарнира восточного блока, образующего Джексон-Хоул, находилась на возвышенностях к востоку. Западный край блока опущен вдоль разлома у подножия хребта Титон. В результате дно Джексон-Хоул наклонено на запад в сторону Титонов (см. поперечный разрез на внутренней стороне задней обложки).

Когда Титоны и Джексон-Хоул приобрели тот впечатляющий вид, который мы видим сегодня? Титоны — самый молодой из всех горных хребтов в цепи Скалистых гор. Большинству других гор в этом регионе не менее 50 миллионов лет, но Титонам менее 10 миллионов, и они продолжают расти. Джексон-Хоул того же возраста и продолжает опускаться. Ландшафт Титон — продукт многих земных процессов, самый недавний из которых — эрозия водой и льдом. За последние 15 000 лет ледниковая обработка пиков и каньонов, а также образование ледниковых озер добавили завершающие штрихи к живописной красоте.

Почему Титоны поднялись, а Джексон-Хоул опустился? Тысячи лет люди размышляли о происхождении гор, и их догадки заполнили множество книг. Две из наиболее популярных теорий: (1) дрейф континентов (например, движение Южной Америки от Африки), при котором верхний более легкий слой земной коры перемещается над нижним более плотным слоем и сминается вдоль зон слабости; и (2) конвекционные токи внутри Земли, вызванные теплопередачей, приводящие к линейным зонам смятия, поднятия и обрушения.

Эти концепции были разработаны для объяснения происхождения горных районов длиной в сотни или тысячи миль, но они не дают прямого ответа на вопрос, почему поднялись Титоны и опустился Джексон-Хоул. Как обсуждается в главе о горах, вероятно, полужидкая порода глубоко под поверхностью Джексон-Хоул текла на север в район вулканического плато Йеллоустоун — хребта Абсарока, возможно, занимая место колоссального количества пепла и лавы, выброшенных из вулканов за последние 50 миллионов лет. Происхождение линии слабости, отмечающей разлом Титон вдоль восточного склона хребта Титон, может восходить к какому-то неизвестному неравенству в составе Земли несколько миллиардов лет назад. Почему она внезапно стала активной в конце истории Земли — вопрос без ответа.

Конечным источником тепла и энергии, вызвавшим формирование гор и бассейнов, вероятно, является распад радиоактивных материалов глубоко внутри Земли. Титоны — впечатляющая демонстрация того, что колоссальная энергия, необходимая для создания гор, не иссякает, несмотря на то, что нашей планете несколько миллиардов лет.

Необыкновенная история

Посетители, чье любопытство подогрето этой необычной и разнообразной панорамой, не удовлетворяются лишь несколькими вопросами и ответами. Они чувствуют, что здесь, стоит только спросить, скрывается необыкновенная геологическая (geo — земля; logic — наука) история. При небольшом руководстве становятся очевидными многие тонкие особенности — особенности, которые в противном случае могли бы остаться незамеченными. Вот, например, долина с необычной U-образной формой. Там — отвесный склон, испещренный породами светлых и темных цветов. На дне долины — куст сосен, которые, кажется, ограничены одним конкретным видом породы. На холмах — слой своеобразной белой почвы, единственная почва, в которой часто встречаются норы койотов. Все это геологически обусловленные явления. Короче говоря, с небольшой начальной помощью наблюдатель приобретает способность видеть и понимать так много, что панорама обретает новую глубину, яркость и захватывающий характер. Она превращается из плоской двухмерной картины в красочную многомерную выставку истории Земли.

Рисунок 1. Титоны издалека — вид астронавта на хребет и прилегающие горы, бассейны и плато. Ширина области, показанной на фото, составляет около 100 миль. Пунктирный узор отмечает границу Национального парка Гранд-Титон. Карта высокого разрешения.

Рисунок 2. Эскиз хребта Титон и Джексон-Хоул, вид с юго-запада. Рисунок Дж. Р. Стейси.

БЛОК-ДИАГРАММА, ВИД НА ЮГО-ЗАПАД, ПОКАЗЫВАЮЩАЯ ХРЕБЕТ ТИТОН И ДЖЕКСОН-ХОУЛ

Вид астронавта

Титоны — короткий, узкий и высокий горный хребет, выделяющийся посреди великой цепи Скалистых гор, хребта западной части Северной Америки. На рисунке 1 показано, как Титоны и их окрестности могли бы выглядеть, если бы вы смотрели на них со спутника с высоты, возможно, в сто миль. Топографическая карта Национального парка Гранд-Титон Геологической службы США содержит названия многих объектов, не указанных на рисунке 1 или на геологической карте на внутренней стороне задней обложки. Хребет Титон — прямоугольный горный блок длиной около 40 миль и шириной 10–15 миль. С востока и запада он окружен долинами с плоским дном. Джексон-Хоул — восточная из них, а бассейн Аляска (называемый ранними трапперами «Пьер-Хоул») — западная.

Хребет Титон несимметричен. Самые высокие пики лежат ближе к восточному краю горного блока, а не вдоль его центра, как это бывает в обычных горах, а западные склоны широкие и пологие в отличие от обрывистых восточных склонов. Северный конец хребта исчезает под огромными лавовыми потоками, образующими вулканическое плато Йеллоустоун. Даже с этой высоты можно увидеть очертания некоторых из этих потоков.

На юге хребет Титон почти под прямым углом упирается в область более низких и менее суровых гор, простирающихся на северо-запад (хребты Снейк-Ривер, Вайоминг и Хобак). Эти горы выглядят совершенно иначе, чем Титоны. Они состоят из серии длинных параллельных хребтов, разрезанных или разделенных долинами и каньонами. Этот узор характерен для гор, сложенных смятыми, круто наклоненными слоями пород — эрозия разрушает более мягкие слои, оставляя более твердые в виде хребтов.

На востоке и северо-востоке Джексон-Хоул ограничен хребтами Грос-Вентр и Уошаки, которые состоят преимущественно из складчатых твердых и мягких осадочных пород. Напротив, между этими горами и самой глубокой частью Джексон-Хоул на западе толстые слои мягких, почти горизонтально залегающих осадочных пород были обработаны ручьями и льдом в хаотично ориентированные остроконечные хребты и холмистую местность, разделенные широкими долинами. Холмы к востоку от парка называются возвышенностями Маунт-Лейди, а те, что к северо-востоку, — возвышенностями Пиньон-Пик.

Вид пилота

Если вы спуститесь со 100 миль до примерно 5 миль над регионом Титон, асимметрия хребта, необычайное разнообразие ландшафтов и яркие цвета пород станут более выраженными.

На рисунке 2 показана панорама хребта Титон и Джексон-Хоул с точки обзора над возвышенностями Пиньон-Пик. Грубые крутые склоны и зазубренные хребты вдоль восточного фронта хребта контрастируют с более гладкими склонами и более округлыми хребтами на западной стороне. У подножия гор, простираясь на дно Джексон-Хоул, расположились окаймленные деревьями сверкающие озера разных размеров и форм. Другие лежат в крутостенных скалистых амфитеатрах вблизи горных вершин.

Один из самых красочных маршрутов полета в Джексон-Хоул проходит с востока, вдоль северного склона гор Грос-Вентр. На протяжении 40 миль этот горный хребет ограничен широкими параллельными полосами ярко-красных, розовых, пурпурных, серых и коричневых пород. Некоторые выходят на поверхность в виде скал или хребтов, другие образуют бедленды (голые, лишенные растительности холмы и долины с крутыми склонами и множеством сухих русел). Местами мягкие пласты отрывались и стекали по склонам, как гигантские разноцветные массы ирисок. Это селевые потоки и оползни. Красочные породы ограничены на юге серыми и желтыми наклонными слоями, образующими заснеженные пики гор Грос-Вентр.

Эти ландшафты — продукт многих природных сил, действующих на различные типы пород в течение долгих или коротких интервалов геологического времени. Каждая группа пород записывает главу в геологической истории региона. Другие главы можно прочитать по наклонам, складкам и разломам пород. Последние эпизоды написаны на самом лице земли.

Вид автомобилиста

Большинство посетителей парка впервые видят пики Титон с шоссе. Независимо от того, въезжают ли они с юга, востока или севера, на маршруте есть точка, в которой внезапно открывается захватывающая панорама Титонов и Джексон-Хоул. Часть восторга от этих трех видов заключается в том, что они столь неожиданны и столь различны. Геологическая история ответственна за эти различия.

Вид на север. —

На протяжении первых 4 миль к северу от города Джексон вид на Титоны с шоссе U.S. 26-89 перекрыт останцем Ист-Грос-Вентр-Бьют. В северной части останца шоссе поднимается на плоское возвышение у южной границы Национального парка Гранд-Титон. Без всякого предупреждения автомобилист видит весь восточный фронт хребта Титон, круто поднимающийся с удивительно плоского дна Джексон-Хоул.

От поворота у границы парка на север не видно ни озер, ни рек, но ближайшая линия деревьев в направлении самых высоких пиков Титон отмечает примерное положение реки Грос-Вентр. Высота этой реки удивляет, так как маршрут только что поднялся на 150-футовый холм из плоской долины гораздо меньшего ручья, но здесь, на уровне глаз, находится крупная река, расположенная на возвышенной равнине. Причина этих странных отношений в том, что холм — это уступ разлома (см. диаграмму на рис. 16А), а долина, в которой расположен город Джексон, опустилась на 150 футов или более за последние 15 000 лет.

На линии горизонта прямо к западу от поворота видны горизонтальные и наклонные слои пород. Когда-то они простирались над вершинами самых высоких пиков, но были стерты с некоторых частей по мере поднятия гор. Вдоль всего хребта деревья растут только до линии леса (также называемой лесной границей — общая высота, выше которой деревья не растут), которая здесь составляет около 10 500 футов над уровнем моря. К юго-востоку и востоку, за покрытым полынью дном Джексон-Хоул, находятся холмистые, частично покрытые лесом склоны, отмечающие западный конец гор Грос-Вентр. Они совсем не похожи на Титоны, потому что образовались совершенно иным способом. Грос-Вентр — складчатые горы, у которых есть предгорья; Титоны — разломные горы, у которых их нет.

Рисунок 3. Ландшафт Титон, вид с горы Сигнал.

А. Вид на запад через озеро Джексон. Основные пики, каньоны и выходы осадочных пород обозначены буквой «s». Вид высокого разрешения.

Б. Вид на северо-восток; исследование контраста с панорамой выше. Вид высокого разрешения.

Три крутостенных холма, называемых останцами, поднимаются с плоского дна Джексон-Хоул. Это наклоненные и разбитые разломами массы твердой слоистой породы, которые были сформированы движущимися на юг ледниками. В шести милях к северу от поворота у границы находится Блэктейл-Бьют, на склонах которого видны наклоненные на запад белые пласты. К юго-западу от поворота находится Уэст-Грос-Вентр-Бьют, состоящий из похожих пород. Они перекрыты очень молодой лавой, образующей коричневый утес, возвышающийся над шоссе в северной части останца. К юго-западу находится Уэст-Грос-Вентр-Бьют, состоящий из подобных пород.

Вид на запад. —

Автомобилисту, путешествующему на запад по шоссе U.S. 26-287, открываются два великолепных вида на хребет Титон. Первый — в 8 милях, а второй — в 13 милях к западу от перевала Тогвоти. В этих точках обзора, на расстоянии от 20 до 30 миль от гор, великие пики кажутся наполовину подвешенными между землей и небом — слишком близко, чтобы поверить, но слишком далеко, чтобы осознать.

Только с более близкого расстояния автомобилист начинает осознавать размер и крутизну гор и различать детали их архитектуры. Множество дорог на дне Джексон-Хоул обеспечивают постоянно меняющиеся виды, а знаки, установленные Службой национальных парков на многочисленных поворотах и смотровых площадках, помогают посетителю быстро идентифицировать основные пики и каньоны, а также главные особенности дна долины. Из всех этих придорожных точек обзора вершина горы Сигнал, изолированного холма, поднимающегося почти на 1000 футов над восточной окраиной озера Джексон, вероятно, предлагает лучшую общую перспективу (рис. 3). На западе, через мерцающие синие воды озера Джексон, весь длинный парад зазубренных пиков тянется от северного горизонта до южного, многие из более высоких носят рваные остатки зимнего снега. Отсюда, всего в 8 милях, отчетливо видны возвышающиеся вершины, пилообразные хребты и глубокие U-образные каньоны.

В отличие от большинства других великих горных хребтов, Титоны круто поднимаются с плоского дна долины прямой непрерывной линией. Высокие центральные пики возвышаются более чем на милю над долиной, но к северу и югу пики уменьшаются в высоте и теряют свой зазубренный характер, постепенно уступая место более низким хребтам и округлым холмам. Можно увидеть некоторые детали горной породы — узловатые серые скалы высоких пиков, пронизанные тонким белым кружевом даек, темную полосу, которая рассекает гору Моран от основания до вершины, а также светло-коричневые и серые слои в северной и южной частях хребта.

На первый взгляд дно Джексон-Хоул к югу от горы Сигнал кажется плоским, гладким и лишенным особенностей, за исключением реки Снейк, которая пересекает его по диагонали. Тем не менее, даже равнины демонстрируют разнообразие форм рельефа. Широкие покрытые полынью участки, низкие изолированные холмы и холмистые, усеянные деревьями гряды, образующие передний план, — все это части ландшафта Титон, дающие нам ключи к пониманию природных процессов, которые его сформировали. Критический взгляд на юг открывает еще более странные вещи. Мы принимаем как должное тот факт, что стороны обычных долин наклонены внутрь к центральной главной реке. К югу от горы Сигнал, однако, посетитель может увидеть, что долина реки Снейк не соответствует этому описанию. Широкая равнина к западу от реки должна наклоняться на восток, но этого не происходит. Вместо этого она была наклонена на запад в результате опускания вдоль разлома Титон у подножия гор.

Вид на юг. —

Около миллиона автомобилистов ежегодно едут на юг из Йеллоустоуна в Национальный парк Гранд-Титон. Когда они извиваются по кривому шоссе на западном краю каньона реки Льюис (рис. 1), вид на юг повсюду перекрыт густым лесом. Затем дорога внезапно покидает каньон, выпрямляется, и можно посмотреть на юг вниз по 3-мильной наклонной аллее, прорезанной сквозь деревья. Там, в 20–30 милях, в рамке дороги, находятся заснеженные Титоны, а озеро Джексон, светящееся в отраженном свете, приютилось у восточного склона. Это один из самых прекрасных и необычных видов на горы, доступных автомобилисту, отчасти потому, что он находится на 800 футов выше уровня озера Джексон, а отчасти потому, что это единственное место на главной дороге, где он может ясно видеть третье измерение (ширину) Титонов. Высокие пики находятся на восточном краю; они поднимаются на 7000 футов над озером, но другие пики и обрывистые хребты, постепенно уменьшающиеся в высоте, простираются на запад на дюжину миль (рис. 14). Гигантские, относительно молодые лавовые потоки, в которые был врезан каньон реки Льюис, изливались на юг вплоть до берега озера Джексон и погребли северный конец хребта Титон (рис. 13 и 53). К югу от Йеллоустоунского парка эти потоки были позже наклонены и разбиты в результате опускания Джексон-Хоул и поднятия гор.

Вид альпиниста

Как и во многих занятиях в жизни, величайшие награды от посещения Титонов достаются тем, кто прилагает реальные усилия, чтобы их заслужить. Только покинув шумную долину и поднявшись в горы, чтобы пройти по тропам и взобраться на пики, посетитель может узнать Титоны во всех их настроениях и изменениях и увидеть вблизи детали этого великолепного горного сооружения.

Даже короткий поход к водопаду Хидден-Фолс и Инспирейшн-Пойнт дает возможность более близкого знакомства с горами. Вдоль тропы турист может осмотреть выходы сахаристого белого гранита, блестящие дайки с вкраплениями слюды и темные, сложнослоистые породы. Рядом лежат огромные кучи разбитых фрагментов, упавших со скал выше, и посетитель начинает понимать, насколько уязвимы возвышающиеся утесы перед неумолимым натиском мороза и снега. Рев пенящегося ручья и гром водопадов — постоянные напоминания о терпеливой работе текучей воды, разрушающей «вечные холмы». Проводя рукой по одной из гладко отполированных скальных поверхностей под Инспирейшн-Пойнт, турист получает незабываемое представление о силе ледникового льда и его важности в формировании этого величественного ландшафта. Оглядываясь через озеро Дженни на окружающую гряду ледниковых отложений, он может легко осознать размер древнего ледника, который когда-то стекал по каньону Каскейд и выходил на дно Джексон-Хоул.

Более амбициозный турист или альпинист может искать внутренние уголки хребта и исследовать другие аспекты его геологии. Он может посетить похожие на драгоценные камни горные озера — Солитюд, Холли и Амфитеатр — лишь некоторые из них, расположенные в высоких отдаленных бассейнах, оставленных ледниками Ледникового периода. Он может получить вид крупным планом на ледник Титон над озером Амфитеатр или исследовать ледник Скулрум, крошечное ледяное тело под перевалом Харрикейн. Он может последовать по тропе в каньон Гарнет, чтобы увидеть кристаллы, от которых каньон получил свое название, и осмотреть парящую лентообразную черную дайку в конце тропы. В бассейне Аляска он может изучить слегка наклоненные слои песчаника, известняка и сланца, которые когда-то покрывали весь хребет Титон, и поискать окаменелости, которые помогают определить их возраст и расшифровать их историю. С перевала Харрикейн он может увидеть, как эти ровные слои осадочных пород были разбиты и смещены и как более старые твердые породы, образующие самые высокие пики Титон, были подняты далеко над ними вдоль разлома Бак-Маунтин.

Из всех, кто исследует высокогорье, именно альпинист имеет, пожалуй, наибольшую возможность оценить его геологическую историю. Действительно, успех его восхождения и сама его жизнь могут зависеть от интуитивного понимания горной геологии и процессов, которые сформировали пики. Он наблюдает самые интимные детали — наклон трещин и разломов, какие овраги сметаются падающими камнями, какие выступающие выступы прочны, а какие трещины надежно удержат крюк. Для многих альпинистов восхождение на пик — это вызов технической компетентности, выносливости и мужеству, но для тех, кто наделен любопытством и острым глазом, это может быть гораздо большим. Стоя плечом к плечу с облаками на каком-нибудь продуваемом ветрами пике, таком как Гранд-Титон, с потрясающей панорамой, обрывающейся со всех сторон, он вряд ли сможет избежать вопроса, как это произошло. Что видит альпинист, что вдохновляет это любопытство? С самого первого взгляда становится очевидно, что сцены на севере, юге, востоке и западе поразительно различаются.

Глядя на запад с грубой, узкой, изъеденной непогодой гранитной вершины Гранд-Титон, видишь далеко внизу слоистые серые скалы морских осадочных пород (затвердевшие осадки, первоначально отложенные в мелководном рукаве океана), перекрывающие гранит и слегка наклоненные на запад, наконец исчезающие под шахматной доской сельскохозяйственных угодий бассейна Титон. Еще дальше на запад — холмистые лесистые склоны хребта Биг-Хоул в Айдахо. Взгляд на передний план, на 3000 футов ниже, показывает некоторые необычные отношения ручьев к горам. Водораздел хребта Титон не отмечен самыми высокими пиками, как можно было бы ожидать. Ручьи в каньоне Каскейд и в других каньонах к северу и югу начинаются к западу от пиков, огибают их, затем текут на восток в глубоких узких ущельях, прорезанных через самую высокую часть хребта, и выходят на плоское дно Джексон-Хоул.

При взгляде на север вдоль гребня хребта Титон наиболее очевидна асимметрия гор. Крутой восточный склон, завершающийся самыми высокими пиками, контрастирует с более низким и пологим западным флангом поднятия. С Гранд-Титон невозможно увидеть точное место, где горы исчезают под лавами Йеллоустоунского парка, но густо заросшая лесом широкая пологая поверхность лавовой равнины видна за пиками и простирается через всю северную панораму. Еще дальше на север, в 75–100 милях, поднимаются заснеженные пики (с северо-запада на северо-восток) гор Мэдисон, Галлатин и Беартут.

Вид на восток представляет наибольшие контрасты на кратчайших расстояниях — плоское дно Джексон-Хоул находится в 3 милях и на 7000 футов ниже вершины Гранд-Титон. Вдоль стыка гор и дна долины расположены синие ледниковые озера, нанизанные, как неровные бусины в ожерелье. Они заметно окаймлены кажущимися черными полосами сосен, которые растут только на окружающих ледниковых моренах. За ними — широкие безлесные, усеянные валунами равнины Джексон-Хоул. В пятидесяти милях к востоку и северо-востоку, на горизонте за холмистой местностью возвышенностей Пиньон-Пик, находятся горизонтально слоистые вулканические породы хребта Абсарока. На юго-востоке — красочная красная, пурпурная, зеленая и серая долина реки Грос-Вентр со свежим гигантским шрамом оползня Лоуэр-Грос-Вентр у ее устья. Ограничивая южную сторону этой долины, находятся пики гор Грос-Вентр, чьи наклоненные плитчатые серые скалистые слои напоминают (и являются такими же) те, что на западном фланге хребта Титон. В семидесяти милях, на юго-востоке, за горами Грос-Вентр находятся сияющие заснеженные пики хребта Уинд-Ривер, самый высокий пик которого (пик Ганнетт) примерно на 20 футов выше Гранд-Титон.

На восточной и юго-восточной линии горизонта заметны высокоуровневые (11 000–12 000 футов) плоские поверхности как на хребтах Уинд-Ривер, так и на хребтах Абсарока. Это остатки, отмечающие верхний предел осадочного заполнения бассейнов, прилегающих к горам. Равнина когда-то соединяла эти поверхности и простиралась на запад по крайней мере до заметной плоской поверхности на горе к югу от оползня Лоуэр-Грос-Вентр. Трудно представить количество породы, которое было смыто из пространства между этими остатками в сравнительно недавнее геологическое время, во время и после поднятия хребта Титон.

С этой точки обзора альпинист также получает представление о масштабах первых и самых больших ледников, которые очистили ландшафт. Лед тек на юго-запад в виде по существу непрерывного потока от гор Беартут, находящихся в 100 милях, на запад от хребта Абсарока и на северо-запад от хребта Уинд-Ривер (рис. 57). Лед доходил до линии леса на хребте Титон и простирался через Джексон-Хоул почти до вершины оползня Лоуэр-Грос-Вентр. Возвышенности Пиньон-Пик и Маунт-Лейди были почти погребены. Все эти ледники соединялись в Джексон-Хоул и текли на юг внутри постоянно сужающейся долины реки Снейк.

Вид на юг представляет большое разнообразие контрастов. Заметна, как и при взгляде на север, асимметрия хребта. К югу от высоких пиков из кристаллических пород серые слоистые скалы известняка местами простираются вплоть до крутого восточного склона хребта Титон, где они внезапно обрываются великим разломом Титон.

Плоское безлесное дно Джексон-Хоул сужается к югу. Поднимаясь из середины, видны описанные ранее крутостенные, обработанные льдом скалистые останцы. Начинаясь около города Джексон, часть которого видна, и простираясь так далеко на юг, как может видеть глаз, тянутся ряд за рядом острые хребты и заснеженные пики, которые сходятся под разными углами. Это хребты Хобак, Вайоминг, Солт-Ривер и Снейк-Ривер.

СОЗДАНИЕ ЗАЗУБРЕННЫХ ПИКОВ

Суровая величественность Титонов — продукт четырех геологических факторов: прочных твердых пород в ядре, величины вертикального поднятия, недавнего времени горообразовательного движения и динамических сил разрушения. Многие другие горы в Вайоминге имеют такие же твердые породы в своих ядрах и такую же величину вертикального поднятия, но они поднялись 50–60 миллионов лет назад и с того времени были разрушены эрозией. Титоны, с другой стороны, — самый молодой хребет в Вайоминге, менее 10 миллионов лет, и у них не было времени подвергнуться столь глубокой эрозии.

Крутые горные склоны — вечное поле битвы

Любой крутой склон или утес особенно уязвим для природных методов разрушения. В Титонах мы видим бесконечную борьбу между двумя конфликтующими факторами. Первый — чрезвычайная прочность пород и их последующее сопротивление эрозии. Второй — наличие эффективных транспортирующих агентов, которые перемещают из гор и уносят прочь весь обломочный материал, который в противном случае мог бы похоронить нижние склоны.

Породы, составляющие большую часть хребта Титон, являются одними из самых твердых, прочных и наименее пористых из известных. Поэтому они сопротивляются механическому разрушению из-за изменений температуры, льда и воды. Они состоят преимущественно из минералов, которые подвергаются очень незначительному химическому разложению в холодном климате Титонов.

Отсутствие слабых слоев предотвращает разрушение прочных каменных масс под собственным весом. Все эти условия, таким образом, благоприятны для сохранения крутых стен и высоких каменных вершин. Тем не менее, они разрушаются. Огромные кучи разбитых пород (осыпи), которые украшают склоны всех более высоких пиков, свидетельствуют о неумолимом натиске процесса эрозии на горные цитадели (рис. 4 и 31).

Разрушение пород и гравитационное движение

Большое изменение как суточных, так и годовых температур приводит к незначительному сжатию и расширению частиц породы. Повторяющиеся изменения объема создают напряжение и деформацию. Хотя породы в Титонах очень плотные, они в конечном итоге поддаются; образуется трещина. Вода, которая просачивается вдоль этой поверхности слабости, замерзает, либо за ночь, либо во время долгих холодов, и расширяется, тем самым отрывая плиту породы от горной стены. Повторяющееся морозное выветривание, как называется этот процесс, в конечном итоге приводит к опрокидыванию плиты, так что она падает.

Рисунок 4. Осыпь у подножия зазубренных, расколотых морозом пиков вокруг озера Айс-Фло в южном ответвлении каньона Каскейд. Фото Филипа Хайда.

Что происходит с каменной плитой? Она может упасть и катиться несколько сотен или тысяч футов, в зависимости от крутизны горной поверхности. Куски отламываются, когда она встречает препятствия. Все фрагменты находят свой путь к дну долины или склону, где они на мгновение останавливаются. Таким образом, обломочный материал перемещается на значительные и легко наблюдаемые расстояния под действием силы тяжести.

Ни один из этих обломков не является неподвижным. Если он смешан со снегом или насыщен водой, вся масса может медленно течь так же, как ледник. Это называется каменными ледниками; некоторые из них можно увидеть на южной стороне каньона Гранит, а один, длиной почти в милю, находится в долине к северу от пика Иглз-Рест.

Бесчисленные снежные лавины, которые с грохотом сходят по горным склонам после сильных зимних снегопадов, также играют свою роль в гравитационном транспорте. Рыхлые камни и обломки включаются в движущийся снег и уносятся вниз по склонам к осыпям внизу. Деревья, кустарники и почва сметаются с мест схода лавин, оставляя заметные шрамы на склонах и обнажая новые поверхности пород для атаки воды и мороза. Изуродованные, сломанные и вырванные с корнем деревья вдоль многих троп в каньонах являются безмолвными свидетелями устрашающей силы снежных лавин.

Это некоторые из методов, используемых природой для создания обломков, а затем, с помощью силы тяжести, очистки их со склонов гор. Есть и другие способы. Слабый слой породы (обычно с большим содержанием глины), параллельный и подстилающий горный склон, может находиться между двумя твердыми слоями. Длительный дождливый период может привести к насыщению слабой зоны, так что она хорошо смазывается; затем землетрясение или, возможно, просто вес вышележащей породы заставляет теперь нестабильную массу каскадом обрушиться вниз по склону в долину. Знаменитый оползень Лоуэр-Грос-Вентр (рис. 5) образовался таким образом 23 июня 1925 года.

Текучая вода режет и переносит

Текучая вода — еще один эффективный агент, который транспортирует обломочный материал и помог расчленить хребет Титон. Ущерб, который может нанести прорванный водопровод дорожному полотну, хорошо известен, как и хаос разрушительных наводнений. Весенние паводки ручьев в Титонах, раздутые таянием снега и льда (годовые осадки, в основном снег, в высоких частях в среднем составили бы слой воды толщиной 5 футов), перемещают часть обломочного материала на прилегающее дно Джексон-Хоул.

Рисунок 5. Оползень Лоуэр-Грос-Вентр, вид с воздуха под углом на юг. Вершина шрама находится в 2000 футов над рекой; оползень имеет длину более мили и ширину полмили. Он запрудил реку Грос-Вентр на переднем плане, образовав озеро глубиной около 200 футов и длиной 5 миль. Горы Грос-Вентр вдалеке. Фото П. Э. Миллуорда.

Время от времени хребет заливается летними ливнями. Вода устремляется вниз по лабиринту оврагов на склонах гор, быстро набирая объем и силу, и обрушивается на осыпи внизу, как из гигантских шлангов. Внезапный натиск этих потоков воды на насыщенную нестабильную осыпь может спровоцировать огромные каменные и грязевые потоки, которые несут огромное количество материала вниз в каньоны. Летом 1941 года в парке произошло более 100 таких потоков.

Везде, где движется вода, она несет обломки пород, варьирующиеся по размеру от валунов до песчинок и далее до мельчайших частиц глины. Эрозия (разрушение) ручьями заметна везде, где вода мутная, как это всегда бывает каждую весну в реках Снейк, Буффало-Форк и Грос-Вентр. Чистые горные ручьи также могут вызывать эрозию. Хотя объем перемещенного материала и величина врезания дна ручья могут не казаться большими для одного ручья, совокупный эффект многих ручьев в районе, год за годом и век за веком, огромен. Ручьи не только транспортируют камни, принесенные к ним гравитационным движением, но и постоянно расширяют и углубляют свои долины, тем самым увеличивая объем транспортируемых обломков.

Эффективность ручьев как транспортирующих агентов в Титонах усиливается крутыми градиентами (склонами); они увеличивают скорость воды, что, в свою очередь, расширяет способность ручьев переносить все более крупные обломки пород.

Ледники выпахивают и транспортируют

Горные ландшафты, сформированные только действием мороза, гравитационным транспортом и эрозией ручьев, обычно имеют округлые вершины, гладкие склоны и V-образные долины. Зазубренные хребты, остроконечные пики и глубокие U-образные долины Титонов показывают, что ледники сыграли важную роль в их скульптуре. Маленькие современные ледники, все еще приютившиеся в затененных углублениях среди более высоких пиков (рис. 6), являются лишь миниатюрными копиями великих ледяных потоков, которые занимали регион во время Ледникового периода. Данные как здесь, так и в других частях мира подтверждают, что ледники когда-то были гораздо более обширными, чем сегодня.

Ледники образуются везде, где за зиму накапливается больше снега, чем тает летом. Постепенно кучи снега затвердевают, образуя лед, который начинает течь под собственным весом. Камни, упавшие с окружающих хребтов или подобранные с подстилающей коренной породы, включаются в движущуюся ледяную массу и переносятся вместе с ней. Способность льда транспортировать огромные объемы породы легко наблюдается даже в маленьких современных ледниках в Титонах, каждый из которых несет обильные обломки пород как на поверхности, так и внутри льда.

Рисунок 6. Ледник Титон на северной стороне Гранд-Титон, вид с воздуха под углом на запад. Фото А. С. Поста, 19 августа 1963 г.

Недавние измерения показывают, что лед в современном леднике Титон (рис. 6) движется почти на 30 футов в год. Древние ледники, которые были намного шире и глубже, возможно, двигались со скоростью до нескольких сотен футов в год, как некоторые из больших ледников на Аляске.

По мере того как ледник движется вниз по долине, он выпахивает дно и стены долины. Эффективность льда в этом процессе значительно возрастает из-за наличия обломков пород, которые действуют как абразивы. Дно долины вспахивается, разрабатывается и очищается от почвы и рыхлых камней. Фрагменты разных размеров и форм волочатся по дну движущегося льда, а твердые из них царапают длинные параллельные борозды в подстилающей прочной коренной породе (рис. 7). Такие борозды (ледниковая штриховка) фиксируют направление движения льда.

Эффективность ледников в создании U-образной долины особенно поразительна в Глейшер-Галч и каньоне Каскейд (рис. 2 и 8).

Скалистый амфитеатр в верховьях оледенелой долины называется цирком (хороший пример находится у верхнего края ледника Титон, рис. 6). Крутые стены цирка развиваются под действием мороза, а также путем разработки и абразивного действия ледникового льда там, где он близок к своей максимальной толщине. Обычно ледник вычерпывает неглубокий бассейн на дне цирка. Озеро Амфитеатр, озеро Солитюд, озеро Холли и многие другие маленькие озера высоко в хребте Титон расположены в таких бассейнах.

Острые пики и зазубренные остроконечные хребты, столь характерные для Титонов, — это водоразделы, оставшиеся между цирками и долинами, вырезанными древними ледниками.

Влияние на Джексон-Хоул

Обломочный материал переносится к концу ледника или вдоль краев, где он высвобождается по мере таяния льда. Полукруглая гряда обломков пород, отмечающая нижний край ледника, называется конечной мореной; та, что вдоль сторон, — боковой мореной (рис. 9 и 10). Они формируются путем медленного накопления материала таким же образом, как на конце конвейерной ленты. Они не строятся материалом, толкаемым перед льдом, как бульдозером. Крупные валуны, перенесенные льдом, называются эрратическими; многие из них разбросаны по дну Джексон-Хоул и на склонах окружающих гор (рис. 11).

Рисунок 7. Поверхность породы, отполированная и изборожденная льдом на дне Глейшер-Галч.

Огромные объемы воды изливаются из тающего льда у нижнего конца ледника. Эти потоки, сильно нагруженные каменной мукой, произведенной шлифующим действием ледника, и обломками, освобожденными из тающего льда, прорезают каналы через конечную морену и распространяют широкий фартук из гравия, песка и ила вниз по долине от конца (термина) ледника. Материал, отложенный ручьями, вытекающими из ледника, называется флювиогляциальными отложениями (outwash); слой этих отложений перед ледником называется зандровой равниной (outwash plain). Если конец ледника отступает, массы старого застойного льда обычно погребаются под отложениями; когда они тают, пространство, которое они когда-то занимали, становится глубокой круглой или неправильной депрессией, называемой котловиной (kettle) (рис. 12); многие из них сейчас содержат маленькие озера или болота.

По мере отступления ледника он может построить серию конечных морен, отмечающих паузы в отступлении ледяного фронта. Ручьи, вытекающие изо льда за каждой новой конечной мореной, врезаются все глубже и глубже в старые морены и их зандровые равнины. Таким образом, новые и более молодые слои валунных обломков распространяются на все более и более низких уровнях. Эти поверхности называются зандровыми террасами.

Рисунок 8. Восточный склон хребта Титон, показывающий некоторые ледниковые особенности, вид с воздуха под углом. Каньон Каскейд, U-образная долина, был вырезан льдом. Ледник тек к равнинам, занимал область озера Дженни (передний план) и оставил окружающее кольцо моренных отложений, теперь покрытых деревьями. Плоская голая зандровая равнина на переднем плане была отложена талой водой из ледника. Озеро занимает депрессию, которая осталась после того, как лед растаял. Фото Службы национальных парков, Брайан Гарри.

Рисунок 9. Вид в разрезе типичного долинного ледника.

Рисунок 10. Недавно построенная конечная морена ледника Скулрум, небольшой ледяной массы около верховья южного ответвления каньона Каскейд. Современный ледник находится справа, вне поля зрения. Морена отмечает прежнее положение конца льда; озеро (замерзшее на этом снимке) занимает депрессию, оставшуюся после того, как ледник отступил от морены к своему нынешнему положению. Гребень морены возвышается примерно на 50 футов над уровнем озера. Многие озера вдоль подножия хребта Титон занимают подобные депрессии за старыми моренами. Фото Филипа Хайда.

Рисунок 11. Крупный валун из крупнозернистого пегматита и гранита, перенесенный льдом и лежащий на меловых сланцах близ ручья Москито-Крик на юго-западной окраине Джексон-Хоул. Многие валуны в этом месте состоят из пегматитовой породы, характерной для средней части хребта Титон. Это свидетельствует о том, что валуны диаметром 40 футов (около 12 метров) были перенесены на 25 миль (около 40 километров) к югу и оставлены вдоль западного края ледяного потока на высоте 1500 футов (около 450 метров) над основанием ледника на дне Джексон-Хоул.

Подобно тому как зазубренные гребни, U-образные долины и отполированные льдом скалы хребта Титон свидетельствуют о важной роли ледников в формировании горного ландшафта, плоские флювиогляциальные равнины и холмистые морены на дне Джексон-Хоул демонстрируют их эффективность в транспортировке обломочного материала из гор и формировании облика долины.

Ледники обработали все стороны Джексон-Хоул и заполнили ее льдом до высоты от 1000 до 2000 футов (от 300 до 600 метров) над современным дном долины. Посетитель, смотрящий на восток от южного входа в парк, может отчетливо увидеть следы ледниковой эрозии, которые внешне напоминают серию террас на голых нижних склонах гор Грос-Вентр. Движущийся на юг лед прорезал эти формы в твердых породах. В других местах по краям Джексон-Хоул, особенно там, где породы мягкие, свидетельства формирования ландшафта льдом были частично или полностью стерты более поздними событиями. Возвышающиеся на 1000 футов над дном Джексон-Хоул несколько крутосклонных останцов (рис. 13 и 55), описанных ранее, представляют собой «острова» твердой породы, перекрытые и обточенные льдом. После таяния льда эти останцы были окружены и частично погребены под флювиогляциальными отложениями.

Рисунок 12. «Выбоины» (The Potholes) — холмисто-западинный рельеф, возникший в результате таяния мертвого льда, частично погребенного под флювиогляциальным гравием. Вид с воздуха на север с морены Бернд-Ридж (ориентиры см. на рис. 61). Фото У. Б. Холла и Дж. М. Хилла.

История ледников и их место в геологическом прошлом региона Титон более подробно рассматриваются далее в этой брошюре.

Рисунок 13. Радарное изображение части хребта Титон и Джексон-Хоул. Расстояние между левым и правым краями составляет 35 миль (около 56 километров). Озера слева направо: Фелпс, Таггарт, Брэдли, Дженни, Ли, Джексон. Блэктейл-Бьютт находится в левом нижнем углу. Русло реки Снейк и флювиогляциальные террасы — в левом нижнем углу. Морены Бернд-Ридж и озера Джексон — в центре. Лавовые потоки в правом верхнем углу поглощают северную оконечность хребта Титон. Штрихованные поверхности в правом нижнем углу — это следы ледниковой эрозии, оставленные льдом, двигавшимся на юг из Национального парка Йеллоустоун. Изображение предоставлено Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА).

ПОДНЯТИЕ ГОР

Горы кажутся вечными, но, как и люди, они проходят стадии рождения, юности, зрелости и старости, и в конечном итоге исчезают. Хребет Титон молод и крут, а потому крайне уязвим для разрушительных процессов, которые постоянно меняют его суровые очертания и уносят обломочный материал. Горы разрушаются. Хотя процессы разрушения могут казаться нам медленными, мы знаем, что они действуют миллионы лет — так почему же горы до сих пор не сглажены? Как они вообще образовались?

Виды гор

Существует много видов гор. Некоторые представляют собой груды лавы и обломков, извергнутых вулканом. Другие образовались в результате выгибания земной коры в форме гигантского купола или вытянутого свода. Третьи являются остатками накопившихся осадочных пород, которые когда-то заполняли бассейн между существовавшими ранее горами и теперь частично разрушены. Примером такого типа является хребет Абсарока в 40 милях к северо-востоку от хребта Титон (рис. 1 и 52).

Хребет Титон относится к совершенно иному типу — это глыбовые горы, образованные сегментом земной коры, который был поднят вдоль разлома. Разлом Титон находится примерно там, где происходит перегиб склона, в месте соединения восточного подножия хребта с равнинами на западном краю Джексон-Хоул (см. карту на внутренней стороне задней обложки), но в большинстве мест он скрыт под ледниковыми отложениями и обломками, осыпающимися с прилегающих крутых склонов. Форма хребта и его связь с Джексон-Хоул уже были описаны. Признаками наличия разлома являются: (1) прямой и крутой восточный склон хребта Титон, (2) отсутствие предгорий, (3) асимметрия хребта (рис. 14) и (4) небольшие уступы разлома (обрывы или крутые склоны, образованные в результате разлома) вдоль горного фронта (рис. 15).

Рисунок 14. Вид с воздуха на юг, показывающий ширину и асимметрию хребта Титон. Гранд-Титон находится левее центра, а гора Моран — это широкая горбатая вершина еще дальше слева. Фото сделано 1 октября 1965 года.

Недавние геофизические исследования Джексон-Хоул в сочетании с данными глубоких скважин, пробуренных в поисках нефти и газа к востоку от парка, также дают ценные сведения. Измеряя вариации магнитного поля Земли и силы тяжести, а также изучая скорость ударных волн, генерируемых небольшими взрывами динамита, доктор Джон К. Берендт из Геологической службы США определил глубину и наклон слоев горных пород, погребенных под тонким слоем ледниковых отложений и речных песков и гравия на дне долины. Эта информация была использована при построении геологического разреза в конце брошюры. Те же слои пород, которые слагают вершину горы Моран (рис. 27), погребены на глубине почти 24 000 футов (около 7300 метров) под соседним дном Джексон-Хоул, но срезаны разломом Титон на западном краю долины. Таким образом, примерная величина смещения вдоль разлома здесь составляет около 30 000 футов (около 9100 метров).

Анатомия разломов

Предыдущее обсуждение показывает, что хребет Титон представляет собой поднятый горный блок. Почему это важно? Чрезвычайная молодость разлома Титон, его большая амплитуда смещения и тот факт, что недавно поднятый угловатый горный блок подвергся интенсивному оледенению, являются одними из главных факторов, ответственных за развитие великолепного альпийского ландшафта хребта Титон. Поэтому понимание анатомии разломов имеет важное значение.

Рисунок 15. Недавний уступ разлома (стрелки указывают на основание), смещающий аллювиальный конус выноса у подножия пика Рокчак. Вид на запад со смотровой площадки Cathedral Group. Фото Службы национальных парков, авторы У. Э. Диллей и Р. А. Мебейн.

Разлом — это плоскость или зона в земной коре, вдоль которой породы с одной стороны сместились относительно пород с другой стороны. Существуют различные виды разломов, так же как и различные типы гор. В регионе Титон присутствуют три основных типа разломов: сбросы, взбросы и надвиги. Сброс (рис. 16А) — это крутопадающий (сильно наклоненный) разлом, вдоль которого породы, лежащие выше плоскости разлома, сместились вниз относительно пород, лежащих под ним. Взброс (рис. 16B) — это крутопадающий разлом, вдоль которого породы, лежащие выше плоскости разлома, сместились вверх относительно пород, лежащих под ним. Надвиг (рис. 16C) — это пологопадающий разлом, вдоль которого основное движение было скорее горизонтальным, чем вертикальным.

Сбросы могут быть результатом растяжения или разрыва земной коры, либо они могут быть вызваны приспособлением жесткой коры к течению полужидкого материала под ней. Кора проседает или обрушивается в областях, откуда вытек подкоровый материал, и выгибается вверх и растягивается в областях, где накопился избыток подкорового материала. В обоих случаях эти процессы могут приводить к образованию сбросов.

Взбросы, как правило, вызваны сжатием жесткого блока коры, но некоторые из них также могут быть обусловлены латеральным (боковым) течением подкорового материала.

Надвиги обычно связаны с сильно изогнутыми или складчатыми породами. Многие из них, по-видимому, вызваны сильным сжатием части коры, но считается, что некоторые образовались у основания оползней крупных масс горных пород, которые перемещались из высокогорных районов в прилегающие низменные области под действием силы тяжести.

Разлом Титон (см. разрез на внутренней стороне задней обложки) является сбросом; разлом Бак-Маунтин, который находится к западу от главных пиков хребта Титон, является взбросом. В хребте Титон не было обнаружено надвигов, но горы к югу и юго-западу от хребта Титон (рис. 1) демонстрируют несколько огромных надвигов, вдоль которых массы горных пород протяженностью во много миль переместились на десятки миль на восток и северо-восток.

Время и скорость поднятия

Когда поднялись горы Титон?

Изучение самых молодых осадочных пород на дне Джексон-Хоул показывает, что хребет Титон начал быстро подниматься и приобретать свою нынешнюю форму менее 9 миллионов лет назад. Сами возвышающиеся пики являются прямым доказательством того, что скорость поднятия значительно превышала скорость, с которой поднимающийся блок разрушался эрозией. Горы продолжают расти, причем сравнительно быстро, на что указывают небольшие разломы, прорезающие самые молодые отложения (рис. 15).

Как быстро? Можно ли измерить эту скорость?

Мы знаем, что менее чем за 9 миллионов лет (и, вероятно, менее чем за 7 миллионов лет) амплитуда смещения по разлому Титон составила от 25 000 до 30 000 футов (от 7600 до 9100 метров). В среднем это около 1 фута (30 см) за 300–400 лет. Движение, вероятно, не было непрерывным, а происходило сериями рывков, сопровождавшихся сильными землетрясениями. Один разлом на дне Джексон-Хоул близ южной границы парка сместился на 150 футов (около 45 метров) за последние 15 000 лет, в среднем по 1 футу за 100 лет.

Учитывая эти свидетельства недавней нестабильности земной коры, неудивительно, что в регионе Титон часто происходят небольшие землетрясения. Вероятно, время от времени можно ожидать и более сильных толчков.

Рисунок 16. Типы разломов.

А. — Сброс (растяжение)

B. — Взброс (сжатие)

C. — Надвиг (сжатие)

Почему горы здесь?

Почему горы Титон сформировались именно там, где они находятся?

В начале этой брошюры мы кратко обсудили две наиболее распространенные теории происхождения гор: дрейф континентов и конвекционные токи. Вопрос о том, почему горы находятся там, где они есть, и, в частности, почему хребет Титон находится здесь, остается постоянной научной проблемой, несмотря на богатство данных, уже накопленных в нашей сокровищнице знаний.

Подвижность земной коры — установленный факт. Несмотря на кажущуюся жесткость, лабораторные эксперименты показывают, что горные породы текут при воздействии экстремально высоких давлений и температур. Если напряжение превышает прочность при заданном давлении и температуре, порода разрушается. Течение и растрескивание — это два способа, с помощью которых горные породы приспосабливаются к меняющимся условиям на различных уровнях земной коры. Эти приобретенные характеристики, некоторые из которых можно воспроизвести в лаборатории, являются ориентирами, с помощью которых мы интерпретируем геологическую историю пород, когда-то находившихся глубоко внутри Земли.

Местоположение блока Титон, несомненно, отражает скрытые неоднородности на глубине. Мы не можем их видеть, и в этом районе мы не можем бурить глубже внешнего слоя Земли; тем не менее, измерения силы тяжести и магнитного поля Земли ясно показывают, что они существуют.

Мы знаем, что хребет Титон поднялся в то время, когда Джексон-Хоул опустилась, но объем поднятого блока значительно меньше объема опустившегося блока. Таким образом, это был не просто случай, когда весь подкоровый материал, вытесненный опускающимся блоком, был выдавлен под поднимающийся блок (как работает гидравлический домкрат). Что случилось с остальной частью материала, который когда-то находился под Джексон-Хоул? Его нельзя было сжать, поэтому он должен был куда-то деться.

Когда вы смотрите на север с вершины Гранд-Титон или горы Моран, или с главной автомагистрали на северном краю Национального парка Гранд-Титон, вы видите великий ровный простор вулканического плато в Национальном парке Йеллоустоун. Дальше на северо-восток видны поразительно слоистые вулканические породы хребта Абсарока (рис. 52). Для этих двух областей оценка объема вулканической породы, которая достигла поверхности и излилась, или была выброшена и распространена далеко вокруг ветром и водой, значительно превышает 10 000 кубических миль (около 41 600 кубических километров). С другой стороны, этот объем во много раз больше того, который был вытеснен при проседании и опускании Джексон-Хоул.

Откуда взялась остальная часть вулканического материала? Имеет ли это отношение к нашей истории? Бассейн Аляска на западной стороне хребта Титон и широкое прогибание реки Снейк дальше на северо-запад (рис. 1) достаточно велики, чтобы обеспечить остаток вулканических обломков. По мере того как материал выбрасывался из жерл в районе Йеллоустоун-Абсарока, его место глубоко под землей мог занять материал, переместившийся латерально из-под всех трех опустившихся областей. Движение могло быть вызвано медленными конвекционными токами внутри Земли или, возможно, какой-то другой, пока еще неизвестной силой. Проседание земной коры по обе стороны от хребта Титон, а также длительный вулканизм, безусловно, напрямую связаны с геологической историей парка.