FoodPro Preloader

Sandstone Arches Form under deres eget stress


Landskapsbue, Arches National Park. De fantastiske buformene av sandsteinformasjoner har lenge vært antatt å være skulptert av vind og regn. Men et team av forskere har nå funnet ut at figurene er iboende av selve steinen. "Erosjon blir [overflødig] materiale, men gir ikke formen, " sier Jiri Bruthans, en hydrogeolog ved Karlsuniversitetet i Praha, som ledet forskningen. I s

Landskapsbue, Arches National Park.

De fantastiske buformene av sandsteinformasjoner har lenge vært antatt å være skulptert av vind og regn. Men et team av forskere har nå funnet ut at figurene er iboende av selve steinen.

"Erosjon blir [overflødig] materiale, men gir ikke formen, " sier Jiri Bruthans, en hydrogeolog ved Karlsuniversitetet i Praha, som ledet forskningen. I stedet er erosjon bare et "verktøy" som fungerer i kombinasjon med flere grunnleggende faktorer innebygd i fjellet.

Disse faktorene er stressfelt opprettet av vekten av overliggende stein. Under lav stress, bruthans sier, sandstein eroderer lett. Men som stressfester - som deler av en klippe eller søyle erodert bort, for eksempel - sander kornene på overflaten av den gjenværende steinen låses sammen og blir mer motstandsdyktig mot ytterligere erosjon.

Bruthans innsikt kom da han besøkte Stralec Quarry i Tsjekkia, hvor en løst pakket form av sandstein kjent som "rock sand" blir utvunnet.

Selv om det ikke er noen naturlig sement som binder sandkornene til rock, gruvedrift krever det sprengning ved sandsteinens ansikt for å bryte sanden løs, sier Alan Mayo, hydrogeolog ved Brigham Young University i Provo, Utah, og en medforfatter av studere. Men når steinen er forstyrret, sier han, "den bare oppløses".

Bruthans legger til at etter sprengning, dannet sandstenen i steinbruddet buer og andre funksjoner som er felles for turistattraksjonene sett på steder som Utahs Arches National Park.

For å finne ut hvordan slikt mykt materiale kunne gjøre dette, tok forskerne prøver inn i laboratoriet, kutt dem i små terninger, og brukte trykkplater for å simulere vekten av overliggende materiale. De utsatte deretter kubene for simulert regn eller andre erosive krefter.

Det som de oppdaget, som det er rapportert i Nature Geoscience, er at når disse utsatt for slike trykk, selv disse ellers krummelige materialene raskt erodert til buer, alger og søyler som da ble ekstremt resistente mot ytterligere erosjon. Etterfølgende eksperimenter med mer fast konsoliderte sandstener fra Nord-Amerika sørgte samme resultat (se video nedenfor).

Hva som skjer, sier Mayo, er at når erosjon underkaster materialet på måter som normalt vil føre til at det faller sammen, presses monteringen langs den gjenværende klippen hvor den største mengden materiale er fjernet. Til slutt blir det kommet et kritisk press hvor sandkornene låses sammen og blir "utrolig stabile", sier han.

Numerisk modellering viste at de resulterende figurene fulgte stressfeltene - et funn som også gjaldt naturlige landformer som Utahs emblematiske Delicate Arch, en frittstående struktur som er 20 meter høy.

Støtte til teorien, Mayo legger til, var en ekskursjon til en del av Arches nasjonalpark der det har vært nyere rockfall. "Vi så på blokkene på bakken, og de ble helt oppløst, " sier han. "[De] hadde ikke lenger det kritiske stresset."

Andre forskere (inkludert sedimentolog Chris Paola fra University of Minnesota i Minneapolis, som skrev en medfølgende News & Views), sier at arbeidet gir et svar på det langvarige spørsmålet om hvordan slike sandsteinlandskaper danner. Gordon Grant, en forskningshydrolog ved US Forest Service Pacific Northwest Research Station i Corvallis, Oregon, kaller forklaringen "enkel, elegant og troverdig".

Funnene betyr ikke at alle sandsteinsbuer, alcoves eller andre funksjoner skal være identiske. "Naturen er veldig kompleks, " sier Bruthans. "Innledende forhold betyr noe."

Denne artikkelen er reprodusert med tillatelse og ble først publisert 20. juli 2014.

The Carbon Trap: Kan Kina overleve uten kull?Kan Offshore Drilling virkelig gjøre USA olje uavhengig?Vil billig naturgass gjenopplive hydrogenbilen?Dagens klimaendring virker mye raskere enn endringer i de siste 65 millioner åreneGlad 170 til!Amerikas beste klimaforsvar ligger i offentlige landEn matematisk guide til verdens mest levende byerDyr over hele verden Stick nær hjemmet når mennesker beveger seg inn