Замечательная трещиноватость пород на северо-восточном крыле антиклинали Солт-Вэлли показана на рисунке 12. Все арки в этой части парка были вырезаны эрозией в тонких гребнях пласта Слик-Рок песчаника Энтрада, а некоторые, как Брокен-Арч (рис. 16), перекрыты пластом Моаб.
Различия в составе, твердости, расположении и мощности слоев горных пород определяют их способность противостоять силам растрескивания и эрозии и, следовательно, то, склонны ли они образовывать скалы, уступы, гребни или склоны. Большинство пород, образующих скалы или уступы, представляют собой песчаники, состоящие из песка, отложенного ветром или водой и впоследствии сцементированного кремнеземом (SiO₂), карбонатом кальция (CaCO₃) или одним из оксидов железа (например, Fe₂O₃), но некоторые твердые, устойчивые уступы сложены известняком (карбонатом кальция). Геологическая колонка (рис. 4) в общих чертах показывает, как эти формации горных пород скульптурируются эрозией и как они защищают подстилающие слои от более быстрой эрозии. Почти вертикальные скалы вдоль нижнего течения Солт-Уош и Кортхаус-Уош, а также каньона реки Колорадо выше по течению от Моаба состоят из хорошо сцементированного песчаника Уингейт, защищенного сверху еще более твердыми песчаниками формации Кайента. (См. рис. 21, 22.) Заимствуя слова из моего более раннего отчета (Lohman, 1965, с. 17): «Вертикальные скалы и столбы песчаника Уингейт сохраняются только там, где вершина формации перекрыта пластами следующей более молодой единицы горных пород — формации Кайента. Кайента гораздо более устойчива, чем Уингейт, поэтому даже несколько футов Кайенты * * * защищают подстилающую породу». В некоторых местах, как показано на рисунках 19 и 20, перекрывающий песчаник Навахо составляет самую верхнюю часть скалы.
ТРЕЩИНОВАТОЕ СЕВЕРО-ВОСТОЧНОЕ КРЫЛО АНТИКЛИНАЛИ СОЛТ-ВЭЛЛИ, вид с запада с самолета. Светлый клин на заднем плане — это Солт-Вэлли, граничащая на крайнем левом фланге с Клондайк-Блаффс. Темные гребни и пики слева, сложенные пластом Слик-Рок песчаника Энтрада, образуют Девилс-Гарден. Острый пик над долиной — Дарк-Энджел. (См. рис. 57.) Белые полосы песчаника, простирающиеся на передний план, сложены пластом Моаб песчаника Энтрада. Обратите внимание на растительность в трещинах. Фотография Службы национальных парков. (Рис. 12)
Последним, но далеко не последним среди факторов, ответственных за величие национального парка Арчес и плато в целом, является пустынный климат, который позволяет видеть практически каждый фут ярко окрашенных обнаженных скал и который сделал возможным создание и сохранение такого широкого разнообразия фантастических скульптур. Более влажный климат создал бы совершенно иной, более сглаженный ландшафт, в котором большинство скал и форм рельефа были бы скрыты растительностью. На плато растительность растет в основном на высоких столовых горах и узких поймах вдоль рек, но скудная растительность встречается также на пологих склонах или равнинах.
Сочетание слоев осадочных пород различного состава, твердости и мощности, изгибание и разлом пород, а также пустынный климат привели к образованию крутых склонов со множеством скал, уступов и гребней с преимущественно острыми или угловатыми краями, а не сглаженными округлыми формами, характерными для более влажных регионов.
Происхождение и развитие арок
Среди вопросов, которые часто задают посетители: «Как образуются арки?», «Почему одни отверстия называют окнами, а другие — арками?», «В чем разница, если она есть, между арками или окнами и естественными мостами, такими как те, что находятся в национальном памятнике Нэчурал-Бриджес?», и «Сколько арок в национальном парке Арчес?». Прежде чем перейти к вопросу о происхождении и развитии арок, я попытаюсь объяснить различия между тремя типами естественных отверстий в скалах, упомянутыми выше, и прокомментировать количество арок.
ОБЗОРНАЯ КАРТА с указанием мест, где была сделана большая часть фотографий. Стрелки указывают на виды вдалеке. Цифры относятся к номерам рисунков. (Рис. 13) Карта высокого разрешения
Я полагаю, что большинство геологов и географов в целом согласны с Клиландом (Cleland, 1910, с. 314) в том, что «“естественный мост” — это естественная каменная арка, перекрывающая эрозионную долину. “Естественная арка” — это аналогичная структура, которая, однако, не перекрывает эрозионную долину». Согласно этому определению, национальный памятник Нэчурал-Бриджес включает три настоящих моста, тогда как все более крупные отверстия в скалах в национальном парке Арчес, с которыми я знаком, правильно называются «арками», но некоторые из них называют окнами. Если бы мы проводили различие между арками и окнами, мы могли бы сказать, что арки встречаются у основания или вблизи основания скальной стены, подобно дверям дома или здания, тогда как окна находятся значительно выше уровня земли. Однако это различие не соблюдалось при именовании отверстий в скалах в парке; например, Таннел-Арч (рис. 14) находится значительно выше над землей, чем Норт-Уиндоу (рис. 37, 38) или Саут-Уиндоу (рис. 39).
Что касается количества арок в парке, я мог бы начать с того, что нет единого мнения относительно того, насколько большим должно быть отверстие в скале, чтобы считаться аркой. В брошюре, которую раньше выдавали посетителям при въезде в парк, провозглашалось, что «было обнаружено почти 90 арок, а другие, вероятно, скрыты в отдаленных и труднодоступных частях территории», но средний посетитель, вероятно, видит менее трети этого количества.
Дэвид Мэй, помощник начальника отдела интерпретации и управления ресурсами офиса Службы национальных парков в Моабе (устное сообщение, октябрь 1973 г.), считает, что если бы арками считались только те, которые имеют минимальный размер 10 футов в любом направлении, то их число сократилось бы примерно до 56 или 57. Наиболее полный подсчет арок и других отверстий на всем юго-востоке Юты был сделан Дейлом Дж. Стивенсом, профессором географии Университета Бригама Янга, в период с февраля по апрель 1973 года. Он рассматривал отверстия размером 3 фута и более и обнаружил более 300 таких образований на юго-востоке Юты, из которых 124 находятся в национальном парке Арчес, хотя он отметил, что некоторые районы парка не были тщательно обследованы из-за нехватки времени (письменное сообщение, июль и сентябрь 1973 г.). 124 арки и отверстия распределены по нескольким названным районам парка следующим образом: Кортхаус-Тауэрс — 13; Хердина-Парк — 11; секция Зе-Уиндоус — 25; район Деликат-Арч — 3; Файери-Фернейс — 19; Девилс-Гарден — 25; верхний Девилс-Гарден (к северо-западу от Девилс-Гарден) — 14; Игл-Парк — 2; и Клондайк-Блаффс — 12.
Профессор Стивенс обычно использовал дальномер или стальную рулетку для измерения ширины и высоты отверстий, а также ширины и толщины пролетов, но некоторые размеры оценивал. В текстовых описаниях арок или подписях к рисункам, которые следуют ниже, я привожу все или часть этих измерений без дополнительных ссылок.
Все арки в парке сформировались в песчанике Энтрада, главным образом в пласте Слик-Рок, но частично в пластах Слик-Рок и Дьюи-Бридж, а несколько арок в пласте Слик-Рок встречаются недалеко под основанием перекрывающего пласта Моаб. Песчаник этих трех пластов состоит в основном из кварцевого песка, сцементированного карбонатом кальция (CaCO₃), который также образует минерал кальцит и породу, известную как известняк, но пласт Дьюи-Бридж также содержит слои песчанистого аргиллита. Известняк и кальцит растворимы в кислоте, даже в слабой кислоте, такой как угольная кислота, HHCO₃, также записываемая как H₂CO₃, образующаяся при растворении диоксида углерода (CO₂) в воде. Грунтовые воды, встречающиеся повсюду в отверстиях горных пород на разной глубине под поверхностью земли, содержат растворенный диоксид углерода, полученный из разлагающегося органического вещества в почве, из атмосферы и из других источников. Даже дождевая вода и снег содержат немного диоксида углерода, поглощенного из атмосферы — достаточно, чтобы растворить небольшое количество известняка или кальцитового цемента из песчаника. Однако кальцитовый цемент в Энтраде и во многих других песчаниках распределен неравномерно, поэтому весь цемент сначала удаляется из мест, где его содержится меньше всего, и, как только цемент растворяется, рыхлый песок выносится под действием силы тяжести, ветра или воды.
Как почти плоские, но слегка неровные слои песчаника, так и относительно тонкие стены или гребни песчаника являются главными целями для этой дифференциальной эрозии. Выбоины, как показано на рисунке 18А, могут образовываться в относительно плоских слоях в результате растворяющего действия повторяющихся скоплений дождевой воды или талого снега, даже в таких засушливых регионах, как плато.
Относительно тонкие стены, или гребни, как их называют в некоторых частях плато, включая Арчес, являются целями для формирования ниш и пещер путем растворения цемента и удаления песка под действием силы тяжести, ветра и воды, чему способствует разрыхляющее действие мороза в трещинах, плоскостях напластования или других отверстиях. Как только происходит прорыв стены или гребня, ослабленные куски с потолка имеют тенденцию падать, и образуются естественные арки различных форм и размеров. Арки представляют собой наиболее прочные формы для поддержки перекрывающих нагрузок горных пород, поскольку порода в арке сжимается по направлению к каждой опоре под действием тяжелых нагрузок. Блоки сжатой породы под относительно плоским потолком также имеют тенденцию смещаться из-за расширения вследствие высвобождения сдерживаемого давления, пока не образуется прочная самонесущая арка. Высвобождение сдерживаемого давления в скальных стенах может также помочь в инициировании формирования ниш или пещер в скальных поверхностях. Человек, включая древних греков, римлян, египтян и других, давно использует арки при строительстве мостов, акведуков, храмов, соборов и других долговечных сооружений.
Как наглядно показано на рисунке 12, песчаник Энтрада на северо-восточном крыле антиклинали Солт-Вэлли был разбит земными силами на тонкие плиты толщиной в основном от 10 до 20 футов между почти параллельными трещинами, но, как будет отмечено в описаниях отдельных арок, некоторые скальные стены имеют толщину всего 1 или 2 фута, тогда как другие — 50 футов и более. Некоторые слабые или тонкие плиты выветрились, оставив более прочные или толстые в виде возвышающихся гребней, особенно в районах Файери-Фернейс и Девилс-Гарден. Трещиноватость в менее впечатляющем масштабе также разбила Энтраду в районах к югу от Солт-Вэлли, оставив стены или гребни из породы.
ТАННЕЛ-АРЧ, куда ведет короткая тропа к северу от главной тропы через Девилс-Гарден. Отверстие имеет ширину 26½ фута и высоту 22 фута; пролет имеет толщину около 14 футов. (Рис. 14)
Хотя все арки в парке были вырезаны из песчаника Энтрада, небольшие различия в их способе происхождения или расположении внутри Энтрады позволяют разделить их на три класса: (1) вертикальные арки, сформированные только в пласте Слик-Рок или в пластах Слик-Рок и Моаб, (2) вертикальные арки, сформированные главным образом в пласте Слик-Рок, но частично в некомпетентном подстилающем пласте Дьюи-Бридж и с его помощью, и (3) горизонтальные арки, или так называемые арки-выбоины, сформированные в результате объединения вертикальной выбоины и горизонтальной пещеры. В дальнейшем эти три пласта будут упоминаться отдельно, без ссылки на Энтраду.
«БЕЙБИ-АРЧ», к юго-западу от Шип-Рок в районе Кортхаус-Тауэрс. Подробности см. в тексте. (Рис. 15)
Прежде чем приводить примеры арок каждого из трех классов, уместно заметить, что арки и другие эрозионные формы в парке представляют собой лишь мимолетное мгновение в геологическом времени. Многие пики или груды камней могут быть разрушенными остатками бывших арок, и многие из арок, которые мы видим, могут исчезнуть завтра, в следующем году или через несколько сотен лет и, безусловно, до того, как пройдут многие тысячи лет. С другой стороны, многие новые арки будут формироваться в результате описанных выше процессов по мере того, как тикают геологические часы.
БРОКЕН-АРЧ, куда ведет тропа длиной ½ мили, идущая на север через поле, отделяющее Файери-Фернейс от Девилс-Гарден. Белый тонкослоистый пласт вверху — это пласт Моаб, который покоится на массивном лососево-розовом пласте Слик-Рок. Отверстие имеет ширину 59 футов и высоту 43 фута. (Рис. 16)
Примеры арок
Таннел-Арч (рис. 14) — хороший пример арки, вырезанной полностью внутри массивного пласта Слик-Рок. Чуть юго-западнее Шип-Рок (рис. 31) находится безымянное отверстие в нижней части пласта Слик-Рок, которое я называю «Бейби-Арч», потому что это одна из самых новых арок, видимых с дороги парка (рис. 15). Она имеет ширину всего 25½ фута и высоту 14 футов и прорезает стену толщиной 14 футов. Обратите внимание, что прорыв, вероятно, начался вдоль заметной углубленной плоскости напластования у основания арки. О ее молодости также свидетельствуют острые, угловатые изломы на потолке и груда свежеупавших камней. Некоторые посетители спрашивали сотрудников парка, почему они не убрали этот мусор! Несмотря на молодость, потолок уже принял форму арки.
Брокен-Арч (рис. 16) сформировалась вблизи верхней части пласта Слик-Рок и укреплена и защищена более устойчивым перекрывающим пластом Моаб, который образует верхнюю половину пролета. Гребень имеет толщину всего 6 футов в самом тонком месте и не является сломанным, как кажется из названия.
Дабл-Арч (рис. 17), «одна» из самых красивых в парке, находится в секции Зе-Уиндоус недалеко от восточного конца дороги. Юго-восточная арка, имеющая ширину 160 футов и высоту 105 футов, является второй по величине в парке, но западная арка имеет ширину всего 60 футов и высоту 61 фут. Как и большинство арок в секции Зе-Уиндоус, эти две арки пласта Слик-Рок покоятся на основаниях слабого, легко подверженного эрозии пласта Дьюи-Бридж. Более быстрая эрозия Дьюи-Бридж подрезала арки и ускорила их развитие.
ДАБЛ-АРЧ, в секции Зе-Уиндоус. (Рис. 17)
ВЕРОЯТНЫЕ ЭТАПЫ ФОРМИРОВАНИЯ АРКИ-ВЫБОИНЫ. A, Исходная выбоина, вероятно, сформированная в относительно ровном пласте песчаника, таком как этот, который находится в более старой единице горных пород — пласте Уайт-Рим песчаника формации Катлер, единице, не представленной в Арчес. Эта выбоина, содержащая 4 фута воды, находится в соседнем национальном парке Каньонлендс (Lohman, 1974, рис. 17), чуть севернее края Уайт-Рим, примерно в 4½ милях к северу от слияния рек Грин и Колорадо. Фотография Э. Н. Хинрикса. B, Выбоина углубляется путем растворения, в то время как скала отступает к выбоине в результате выветривания. C, По мере продолжения эрозии выбоина и пещера в скальной поверхности становятся глубже. D, Арка-выбоина, сформированная в результате объединения вертикальной выбоины и горизонтальной пещеры. E, Телефотоснимок арки-выбоины с дороги парка возле остановки 14. Видимый пролет имеет ширину 90 футов и высоту 30 футов. (Рис. 18)
Причина волнистого напластования в пласте Дьюи-Бридж, как показано на рисунке 17, но лучше показано на фронтисписе, точно не известна, но обычно считается результатом неравномерного оползания во время или сразу после отложения осадков в водоеме, вызванного весом перекрывающих осадков.
Последний пример, который я рассмотрю, — это арка-выбоина (рис. 18), которая отличается от всех других примеров тем, что эта арка примерно горизонтальная, а не вертикальная. Большинство посетителей парка, включая меня, не знали об этой интересной особенности до публикации брошюры «Путеводитель по автомобильному туру по национальному парку Арчес», которую, как отмечалось ранее, можно приобрести в Центре для посетителей. Арка-выбоина венчает хребет высоко над дорогой в полумиле к северо-западу от Гарден-оф-Иден, поэтому только те, кто случайно посмотрел вверх в нужном месте, знали о ее существовании.
Иной способ происхождения, чем тот, что приведен в подписи к рисунку 18, изображен на плакате в Центре для посетителей, который показывает, как выбоина формируется водопадом, имеющим видимую скорость потока в несколько кубических футов в секунду. Выбоины могут формироваться таким образом в местах, где имеется достаточный поток воды, либо постоянно, либо после ливней, но я считаю, что процесс, изображенный на рисунке 18, является более вероятным способом происхождения арки-выбоины.
Как осмотреть парк
Как метко сказано на плакате в Центре для посетителей, то, как осмотреть парк, частично зависит от вопроса «Как долго вы можете оставаться?». Поскольку въезд в парк и Центр для посетителей находятся рядом с транзитным шоссе США (163), многие автомобилисты впервые узнают о существовании парка по въездному знаку, и некоторые находят время хотя бы для быстрого визита, например, поездки туда и обратно в секцию Зе-Уиндоус, которую можно совершить примерно за час.
Для тех, у кого есть или кто берет больше времени и способен пройти хотя бы небольшие расстояния, визит на 1 или 2 дня станет очень полезным опытом. Другие, особенно заядлые фотографы и те, у кого есть туристическое снаряжение, с пользой проводят от нескольких дней до недели или больше и проходят все или большинство троп.
Независимо от того, сколько времени вы планируете провести, я настоятельно рекомендую хотя бы короткую остановку в Центре для посетителей, где отличные экспозиции и слайд-шоу с комментариями существенно помогают понять, что может предложить парк. На стойке вы можете приобрести экземпляр «Путеводителя по автомобильному туру по национальному парку Арчес», в котором объясняются виды с каждой из 25 пронумерованных остановок вдоль дороги парка, а также другие отчеты, описывающие арки или другие парки и памятники.
Парк открыт круглый год, но, как и большинство высокогорных пустынь, летом здесь довольно жарко, а зимой достаточно холодно для случайных снегопадов, и иногда парк временно закрывается из-за сильных снегопадов. Погода обычно идеальна весной и осенью. Несмотря на то, что дневная температура летом может превышать 100°F (37,8°C) и замедлять движение туристов, ночи достаточно прохладны для комфортного сна под теплыми одеялами.
Прежде чем начать наше путешествие по парку, давайте рассмотрим красивую часть, которую многие люди не осознают, что она действительно принадлежит парку, — каньон реки Колорадо, образующий юго-восточную границу.