Юта штатындағы Ғажайып Арка қалай пайда болды

Табиғат кейде ең батыл адамдық жобалардың өзін көлеңкеде қалдыратын мүсіндер жасайды — әрі мұны ешқандай сызбасыз, құралсыз және асықпай орындайды. Америка Құрама Штаттарының оңтүстік-батысы осындай табиғи туындылардың ең шоғырланған «галереяларының» бірі болып саналады: салыстырмалы түрде шағын аумақта жер шарындағы басқа аймақтардан әлдеқайда көп тас аркалар, табиғи көпірлер мен мұнаралар орналасқан. Осы кереметтердің ішінде ерекше орын алатыны — Юта штатындағы «Арки» ұлттық паркінде орналасқан Ғажайып Арка. Оның пішіні соншалықты үйлесімді көрінеді, тіпті адам қолымен арнайы жасалғандай әсер қалдырады. Алайда бұл көрінген қарапайымдықтың артында миллиондаған жылдарға созылған күрделі геологиялық процестер жатыр. Бұл тас мүсіннің қалай пайда болғанын түсіну — Жердің сыртқы келбетін қалыптастыратын табиғи механизмдердің мәнін түсінумен тең.

Геологиялық алғышарттар: тас қайдан пайда болды

Арканың өзі туралы айтпас бұрын, оның қандай жыныстан құралғанын түсіну қажет. Ұлттық парктегі көптеген аркалар түзілген жыныс Энтрада құмтасы деп аталады. Бұл қызғылт-сары түсті шөгінді жыныстың жасы шамамен 150–180 миллион жылға жетеді. Юра кезеңінде, динозаврлар жер бетінде жүрген уақытта, қазіргі Юта аумағы көлемі қазіргі Сахара шөлімен салыстыруға болатын алып құмды шөл болған.

Жел кварц құмын қабат-қабат етіп үйіп отырған, ал уақыт өте келе бұл құм өз салмағының және жаңа шөгінділердің қысымымен тығыздала бастаған. Жоғары қабаттардың қысымы мен минералдарға бай жер асты суларының әсерінен құм түйірлері карбонатты және темірлі цемент арқылы бірігіп, қатты монолитті тасқа айналған. Темір оксиді осы жынысқа Юта пейзаждарын ерекше танымал ететін терракота түсті реңк берген.

Аймақтың геологиялық негізінің қазіргі келбеті бірнеше фактордың ықпалымен қалыптасты:

• теңіздің бірнеше рет алға жылжуы мен кейін шегінуі нәтижесінде құмтас, әктас және сланец қабаттары кезектесіп жиналып, платоның көпқабатты «қатпарлы» құрылымын қалыптастырды;
• жер астындағы тұз күмбездері — булану нәтижесінде пайда болған жыныстар массивтері — шөгінді қабаттарды жоғары қарай итеріп, оларды жарып, деформациялады;
• тектоникалық плиталардың қозғалысы бүкіл өңірді біртіндеп 1200–1700 метр биіктікке көтеріп, жыныстарды эрозиялық процестердің әсеріне ашты;
• әр қабаттың беріктігі біркелкі болмағандықтан, жұмсақ қабаттар қатты қабаттарға қарағанда жылдамырақ үгіліп, болашақта аркалар қалыптасуына негіз қалады.

Осы күрделі геологиялық алғышарттарды түсіну әрбір арканың пайда болуы қаншалықты кездейсоқ әрі бір мезгілде заңды құбылыс екенін көрсетеді.

Тұз — күтпеген мүсінші

Ютадағы аркалардың қалыптасуына әсер еткен, бірақ көпшілік біле бермейтін факторлардың бірі — ежелгі теңіздерден қалған жер асты тас тұзы қабаттары. «Арки» ұлттық паркінің астында бірнеше жүз метр тереңдікте шамамен 300 миллион жыл бұрын пайда болған буланған жыныстардың қалың қабаты жатыр. Тұздың ерекше қасиеті бар: қысым әсерінен ол қатты жыныс сияқты емес, баяу ағып, пластикалық түрде қозғала алады.

Бұл процесс галокинез деп аталады және ол бүкіл аймақ ландшафтының қалыптасуына үлкен ықпал етті. Жер астындағы тұз массалары әртүрлі бағытта жоғары көтеріліп, жер бетінде күмбездер мен жоталар пайда болуына себеп болды. Осындай күмбездердің үстіндегі жыныстар созылып, жарылып, параллель тік жарықтар — «финдер» деп аталатын жұқа тас қабырғаларға бөлінді. Бұл қабырғалар тар жарықтармен бөлінген ұзынша жыныс плиталары еді.

Дәл осы финдер кейін аркалардың қалыптасуының бастапқы кезеңіне айналды.

1. Финдердің қалыптасуы тұз күмбездері жоғары көтеріліп, жер үсті жыныстары созылып, жарылған кезде басталды. Параллель жарықтар құмтас қабаттарын тіліп өтіп, биіктігі бірнеше ондаған метрге жететін, кейде қалыңдығы үш метрден аз болатын тік плиталарды қалыптастырды. Бүгінде мұндай финдерді парктің көптеген бөліктерінде көруге болады, мысалы «Fiery Furnace» аймағында олар нағыз тас лабиринт құрайды.
2. Финдер арасындағы жарықтардың ені олардың бұзылу жылдамдығына әсер етті. Тар жарықтарда су мен қар жиналып, қатқан кезде кеңейіп, қабырғаларға үлкен қысым түсірді. Мұздың кеңею күші кейде бір шаршы метрге бірнеше тонна қысым жасай алады. Уақыт өте келе жарықтар кеңейіп, финдер әлсірей түсті.
3. Әр фин ішіндегі жыныстың беріктігі бірдей болмағандықтан, арканың болашақ тесігі қай жерде пайда болатыны алдын ала анықталғандай болды. Сазды цементі көп бөліктер карбонатты байланысы бар қабаттарға қарағанда әлдеқайда тез бұзылды. Егер әлсіз қабат финнің төменгі бөлігінде орналасса, онда біртіндеп ойық пайда болып, арканың қалыптасуына алғашқы қадам жасалды.

Юта рельефінің қалыптасуында тұздың рөлі жер астындағы процестердің жер бетінде көрінетін пейзажды қалай өзгерте алатынын көрсететін айқын мысалдардың бірі болып табылады.

Су, аяз және жел: табиғи мүсіншінің құралдары

Финдер қалыптасқаннан кейін олардың тағдырын жер бетіндегі үгілу процестері шешті. Юта климаты құрғақ болып көрінгенімен, сирек кездесетін, бірақ күшті жауын-шашын мен тәуліктік температура айырмашылығы жыныстарды механикалық бұзу үшін өте қолайлы жағдай жасайды. Парк орналасқан Колорадо платосы жылына шамамен 250 миллиметр жауын-шашын алады. Бұл көп емес, бірақ геологиялық процестердің тоқтамауына жеткілікті.

Табиғи факторлардың әсері бірнеше механизм арқылы жүзеге асты.

1. Мұздық үгілу — осы аймақтағы ең күшті механикалық процестердің бірі. Құмтас жарықтарына енген су қатқанда шамамен тоғыз пайызға кеңейеді. Бұл кеңею ішкі қысым туғызып, тіпті қатты жынысты да жарып жібере алады. Ютада көктем мен күзде күндізгі және түнгі температура жиі нөлден жоғары және төмен ауысып, тәулігіне бірнеше рет қату мен еру циклдарын туғызады.
2. Карбонатты цементтің химиялық еріуі механикалық процестерге қарағанда баяу жүрсе де, ұзақ уақыт ішінде үлкен әсер етеді. Атмосферадағы көмірқышқыл газымен қаныққан жаңбыр суы әлсіз көмір қышқылын түзеді. Бұл ерітінді жыныстағы карбонатты байланыстарды біртіндеп шайып кетеді.
3. Желдік абразия ауада ұшқан құм бөлшектері арқылы жыныс бетін тегістейді. Бұл процесс үздіксіз қозғалған зімпара қағазына ұқсайды. Финдердің төменгі бөліктері желмен тасымалданған бөлшектерге көбірек ұшырайтындықтан, олар тезірек мүжіледі. Соның нәтижесінде негізінде ойықтар пайда болып, кейінірек тесік қалыптасуына жол ашады.
4. Әлсіреген жыныс бөліктерінің құлауы ұзақ уақытқа созылған өзгерістердің кенет аяқталуына әкеледі. Егер фин ішіндегі ойық жеткілікті тереңдеп, қалған жыныс салмақты көтере алмайтын жағдайға жетсе, құлау орын алады. Егер құлау нәтижесінде тесік пайда болса — арка қалыптасады; ал егер жыныс толық құлап түссе, фин мүлде жойылып кетеді.

Осы факторлардың сирек үйлесуі ғана мыңдаған жылдар бойы сақталатын тұрақты аркалардың пайда болуына мүмкіндік береді.

Арканың өмірі және болашағы

Жыныс қабырғасында тесік пайда болуы геологиялық тарихтың аяқталуын білдірмейді, керісінше жаңа кезеңнің басталуын білдіреді. Арка жыл сайын өзгеріп отырады, өйткені оның шеттері үгіліп, біртіндеп кеңейе береді. Ғалымдар бұл процесті лазерлік сканерлеу арқылы бақылап, миллиметрлік дәлдікпен өзгерістерді тіркейді.

Кез келген табиғи арканың болашағы бірнеше күштің арасындағы тепе-теңдікке байланысты:

• арканың жиегі мен төбесінің үгілуі оны біртіндеп жұқартып, ақырында құлауына әкеледі;
• арканың өз салмағы қысым түсіреді, бірақ аркалық пішін салмақты тік құрылымдарға қарағанда тиімді таратады;
• аймақтағы сирек жер сілкіністері әлсіреген бөліктерді шайқап, кенет құлауға себеп болуы мүмкін;
• температураның тәуліктік және маусымдық өзгеруі жыныста ұзақ уақыт бойы жиналатын кернеулер туғызады.

2008 жылдың тамыз айында «Арки» ұлттық паркінде әйгілі Пейзаж Аркасының бір бөлігі құлап, шамамен 600 тонна жыныс опырылып түсті. Бұл оқиға Ютадағы барлық тас мүсіндердің уақыт ішінде өмір сүретінін және бір күні міндетті түрде жойылатынын еске салды.

Ғажайып Арканың тарихы — уақыттың, судың, тұздың және температура өзгерістерінің табиғатта ешбір адам құралы жасай алмайтын сұлулық қалыптастыра алатынын көрсететін тарих. Миллиондаған жыл бойы жиналған шөгінділер, ондаған миллион жылға созылған тектоникалық көтерілу және миллиондаған жылдық эрозия бірегей нәтиже берді. Тас арканың астында тұрған әрбір адам адамзат пайда болмай тұрып басталған процестердің нәтижесінің алдында тұрғанын түсінеді. Бұл түсінік оның сұлулығын азайтпайды — керісінше, оны бұрынғыдан да терең әрі әсерлі етеді.