Как ветер и вода точат камни: пустынные скульптуры

Почему камень вообще разрушается в сухом климате

Скала кажется монолитной и вечной, но на деле любой монолит пронизан сетью невидимых трещин. В пустынях днем поверхность камня нагревается под палящим солнцем до пятидесяти градусов, а ночью остывает почти до нуля. От резких скачков температуры минералы в породе то расширяются, то сжимаются. Связи между ними ослабевают, и на поверхности возникают глубокие разломы.

Когда в трещину попадает редкая дождевая вода или роса, начинается механическое разрушение. Во многих пустынных регионах, например на плато Колорадо в США, зимой и межсезоньем температура регулярно переходит через нулевую отметку. Замерзая, вода расширяется примерно на девять процентов от своего объема. Этот ледяной клин работает как домкрат с чудовищной силой давления, откалывая от скалы куски песчаника или известняка.

Как ветер вытачивает каменные грибы

Одинокие скалы на тонких ножках с массивной шапкой наверху называют останцами или грибовидными скалами. Причина их необычной формы кроется в двух процессах.

• Скала состоит из чередующихся осадочных слоев с разной плотностью, где верхний пласт сложен из твердого кварцита или плотного известняка, а нижний сформирован рыхлым сланцем или мягким песчаником.
• Песчинки в воздухе летают близко к поверхности земли, потому что сильный ветер редко может поднять тяжелые кварцевые частицы выше полутора метров.
• Нижняя часть каменного столба принимает на себя постоянные удары летящего песка и истончается гораздо быстрее верхушки.

Секрет арок национального парка Арки

В штате Юта находится национальный парк Арчес, где природа создала более двух тысяч естественных каменных пролетов. Среди них знаменитая Изящная арка (Delicate Arch) и гигантская Пейзажная арка (Landscape Arch) длиной почти девяносто метров. Их история началась около трехсот миллионов лет назад на дне древнего соленого моря.

После высыхания водоема образовался толстый слой соли, на который сверху легли сотни метров тяжелого песчаника. Под тяжестью песчаника податливая соль начала сминаться в складки и подниматься огромными куполами. Песчаник на вершинах этих куполов треснул ровными параллельными линиями. Спустя миллионы лет вода и мороз расширили трещины, превратив монолитные массивы в узкие стоячие пластины толщиной всего в пару метров. Геологи называют такие тонкие каменные стены плавниками.

Затем в нижней части такого плавника замерзающая влага находит мягкую прослойку породы и выкрашивает ее. В стене появляется сквозная дыра. Со временем песчинки из свода этой дыры продолжают осыпаться под действием гравитации. Свод поднимается выше, образуя идеальную округлую арку, пока верхняя перемычка не истончится настолько, что рухнет под собственным весом.

Каменные воины Брайс-Каньона

В соседнем национальном парке Брайс-Каньон туристы видят тысячи разноцветных тонких шпилей, которые называют худу (hoodoos). Они похожи на застывших сказочных великанов или башни готических соборов. Эти образования возникли благодаря слоям известняка, песчаника и глины формации Кларон.

В Брайс-Каньоне температура скачет вокруг отметки замерзания воды около двухсот дней в году. Ночью вода превращается в лед и расширяет расщелины, а днем тает и уносит крошево вниз. Сначала в скале образуется глубокая щель, затем она расширяется в сквозное окно. Когда перемычка окна падает, остаются две стоящие рядом узкие колонны. Разнородные слои породы разрушаются с разной скоростью, создавая ступенчатый рельеф колонны.

Почему пустынные скульптуры не вечны

Любая природная арка или худу находится на временном этапе геологического цикла. Те же самые природные силы, которые создали шедевр, в конце концов его разрушают. В парке Арчес с 1977 года рухнуло более сорока крупных арок. Например, арка Настенный свод (Wall Arch) благополучно простояла тысячи лет, но ночью в августе 2008 года внезапно обвалилась без какого-либо землетрясения или шторма. Причиной стало накопившееся напряжение в песчанике и постоянная работа сил тяжести.