science >> Wetenschap >  >> Natuur

Erosie-instabiliteiten op landschapsschaal in het noorden van Gabilan Mesa, Californië

Foto's die (A) arroyos benadrukken, (B) colluviale holtes, en (C) de asymmetrische verdeling van deze kenmerken in het landschap. Foto's A en B kijken ongeveer noord en zuid, respectievelijk. De hellingen op foto A en B zijn ongeveer 100 m en 30 m hoog, respectievelijk. Foto C kijkt naar het westen en werd ter beschikking gesteld door Juan C. Fernandez Diaz. De onderkant van C overspant ~ 1 km. Krediet:GSA-bulletin, SA Johnstone et al., en Foto C verstrekt met dank aan Juan C. Fernandez Diaz.

Als je ooit van L.A. naar San Francisco vliegt, Californië, u kunt de Gabilan Mesa naar het oosten opmerken als u begint aan uw afdaling naar de internationale luchthaven van San Francisco. Als je goed kijkt, je zou twee vreemde dingen kunnen opmerken:een reeks bleekwitte littekens, waar rotspartijen het gladde verstoren, met gras begroeide hellingen, en een sterke asymmetrie in de oriëntatie van zijrivieren, met velen die naar het zuiden stromen en weinigen die naar het noorden stromen.

Wat je niet kunt zien, zijn de paar meter aarde die onder je voeten zouden liggen als je aan de oppervlakte zou staan, maar het blijkt dat de grondkolom veel te maken kan hebben met het vormgeven van je 10, 000 voet uitzicht.

Over lange tijdschalen, de overgang van hellingen naar kanalen wordt gecontroleerd door de relatieve efficiëntie van bodemtransport en kanaalerosie. Deze overgang blijft meestal stabiel wanneer de erosiesnelheden veranderen, omdat een toename van de erosiesnelheid typisch rotsen blootlegt die sterker zijn dan de bovenliggende verweerde bodems, waardoor een verdere toename van de erosiesnelheid wordt vertraagd. Maar wat zou er gebeuren als het tegenovergestelde waar was, als de toename van de erosiesnelheid zeer kwetsbare rotsen blootlegt, veroorzaakt een onstabiele toename van de erosiesnelheid?

In dit scenario, de vorm van het landschap zou kwetsbaar zijn - vatbaar voor grote herconfiguraties in het licht van kleine veranderingen in de erosiesnelheid. In hun krant voor de Bulletin van de Geologische Vereniging van Amerika , Samuel Johnstone en collega's tonen aan dat dit het geval kan zijn in landschappen die zijn ontwikkeld in gesteentesoorten die vatbaar zijn voor verslapping, een proces dat deze rotsen alomtegenwoordig breekt wanneer ze worden blootgesteld aan bevochtigings- en droogcycli.

Met behulp van laboratoriummetingen van rotssterkte, Johnstone en collega's tonen aan dat bodems in de Gabilan Mesa, Californië, zijn eigenlijk sterker dan de rotsen waarvan ze zijn afgeleid, zodra die ouderrotsen zijn blootgesteld aan een enkele bevochtigings- en droogcyclus.

Binnen de Gabilan Mesa, deze rotsen zijn meestal bedekt met aarde, maar kan worden blootgesteld in dramatische erosiekanaalkenmerken die arroyos worden genoemd. De morfologie van arroyos en hun positie in het landschap suggereert dat ze worden gevormd door agressief bergopwaarts te snijden in de met grond bedekte hellingen. De theorie voorspelt dat dit gedrag zou worden verwacht in een onstabiel erosiescenario.

Wat misschien wel het meest interessant is, is hoe het klimaat de door arroyos geregistreerde reactie van het kwetsbare landschap beïnvloedt. Arroyos worden uitsluitend gevonden in stroomgebieden die naar het zuiden stromen, en Johnstone en collega's redeneren dat dit het gevolg is van de dunnere grondlaag die zich vormt op deze zonnigere, droger, meer slecht begroeide hellingen. Deze dunne bodems zorgen ervoor dat zeer erodeerbaar gesteente gemakkelijker toegankelijk is door erosieve processen, en arroyos om gemakkelijker te worden geactiveerd. Deze asymmetrische triggering van hoofdwaartse (opwaartse) kanaalgroei lijkt een diepgaande topografische asymmetrie te veroorzaken, waarin drainages dicht opeengepakt zijn op hellingen op het zuiden en bijna afwezig zijn op hellingen op het noorden. Dit patroon is waarneembaar op de schaal van hele stroomgebieden. De observaties van het team suggereren dat deze grootschalige reorganisatie van het Gabilan Mesa-landschap begint met de bodem, en de ongebruikelijke combinatie van relatief sterke bodems die gevormd worden uit gemakkelijk verzwakte rotsen.