Na některých místech leží zhruba půl miliardy let staré sedimentární horniny přímo na krystalických horninách starých kolem 1,7 miliardy let. Mezi nimi chybí horniny, které by zaznamenávaly přibližně 1,2 miliardy let historie Země. Geologové tento mimořádný zlom v horninovém záznamu nazývají Great Unconformity – Velká diskordance.
Nová studie publikovaná v časopise Geology nyní nabízí mechanismus, který mohl velkou část tohoto záznamu doslova odnést.
Před přibližně 800 až 750 miliony let, když se začal rozpadat dávný superkontinent Rodinia, mohla podél západního okraje tehdejší Severní Ameriky vzniknout obrovská soustava skalních srázů. Tato „Velká hrana Laurentie“ se podle modelu mohla táhnout tisíce kilometrů a v některých místech dosahovat výšky kolem jednoho kilometru.
Jak pomalu ustupovala do vnitrozemí, řeky, zvětrávání a později pravděpodobně i ledovce mohly z povrchu odstranit několik kilometrů hornin. Grand Canyon tedy možná nezačal svou geologickou historii řekou Colorado. Jeho nejstarší „vykopávky“ mohl provést kontinentální sráz téměř miliardu let předtím.
V Grand Canyonu nechybí hornina. Chybí čas
Na první pohled může být formulace o „chybějící miliardě let“ trochu matoucí. Čas samozřejmě nikam nezmizel. Zmizely horniny, které by jej zaznamenávaly.
Geologický archiv vzniká pouze tehdy, když se někde ukládá materiál a později přežije. Mořské sedimenty, písek, bahno nebo sopečný popel se mohou postupně přeměnit v horninu, která miliony let uchovává informace o prostředí, v němž vznikla. Jestliže však krajinu dlouhodobě ovládá eroze, děje se přesný opak.
Existující horniny jsou rozrušovány a odnášeny. Nová vrstva buď vůbec nevznikne, nebo je později odstraněna. Když se sedimentace po stovkách milionů let obnoví, mladé horniny mohou ležet přímo na nesrovnatelně starším podkladu.
Právě takové rozhraní se nazývá diskordance. A Grand Canyon jich obsahuje několik.
National Park Service například rozlišuje Great Nonconformity, kde může chybět až zhruba 500 milionů let, a Great Angular Unconformity s mezerou dosahující místy kolem 750 milionů let. Tam, kde mladé paleozoické sedimenty leží přímo na mnohem starších Vishnu Basement Rocks, představuje mezera přibližně 1,2 miliardy let.
Proto není úplně přesné představovat si Great Unconformity jako jednu čistou čáru vytvořenou jedinou událostí. Je to výsledek dlouhého a složitého geologického příběhu. Nová práce vysvětluje jednu jeho zásadní část.
Před 800 miliony let se začal trhat superkontinent
Abychom se k ní dostali, musíme opustit dnešní mapu světa. Před přibližně miliardou let byla velká část tehdejší pevniny spojena do superkontinentu označovaného jako Rodinia. Severní Amerika tvořila jádro kontinentálního bloku, kterému geologové říkají Laurentia.
Rodinia ale nevydržela. Přibližně před 800 miliony let se její části začaly od sebe vzdalovat. Kontinentální kůra se roztahovala, praskala a ztenčovala. Na některých místech se propadala, jinde naopak vznikaly vyzdvižené okraje.
Právě podél jednoho takového riftového okraje podle Thomase Gernona z University of Southampton a jeho kolegů vznikla rozsáhlá topografická bariéra.
Autoři ji označují jako Great Escarpment of Laurentia.
Nemáme její fotografii ani zachovanou kilometrovou skalní stěnu. Její existenci vědci rekonstruují kombinací deskové tektoniky, termochronologických údajů a numerických modelů vývoje krajiny. Podobné obří srázy ale existují i dnes.
Jedním z nejznámějších je Velký sráz v jižní Africe, který odděluje vysoko položené vnitrozemí od nižších pobřežních oblastí. Analogické struktury související s rozpadem dávných kontinentů lze sledovat také v Brazílii, Indii nebo Antarktidě. Výzkumníci proto použili moderní krajiny jako vodítko k tomu, jak mohl vypadat západní okraj Laurentie.
Obrovská skalní hrana začala ustupovat do vnitrozemí
Sráz podobného typu nezůstává stát na jednom místě. Řeky se zařezávají do jeho svahů, skály se rozpadají, svahy se sesouvají a celý okraj postupně ustupuje směrem do vnitrozemí. Na časové škále člověka se může zdát téměř nehybný. Na časové škále desítek milionů let dokáže překonat stovky kilometrů.
Nový model ukazuje, že právě tento proces mohl v oblasti dnešního jihozápadu Spojených států odstranit ohromující množství materiálu. V bezprostřední blízkosti dávného srázu model předpovídá erozi až kolem osmi kilometrů horniny. Přibližně dvě stě kilometrů od jeho vrcholu klesá odhad na dva kilometry nebo méně.
To není osm kilometrů sedimentu, který zmizel během jedné katastrofy. Jde o výsledek procesu trvajícího desítky milionů let.
Samotná University of Southampton upozorňuje, že nezávislé geologické údaje už dříve naznačovaly, že oblast dnešního Grand Canyonu prodělala dávno před vznikem současného kaňonu exhumaci v rozsahu přibližně pěti až deseti kilometrů. Nový model nabízí konkrétní krajinný mechanismus, který by tak velké odstranění hornin dokázal vysvětlit.
Nejhlubší horniny Grand Canyonu kdysi ležely hluboko uvnitř kontinentu
Slovo exhumace používají geologové trochu jinak než archeologové. Neznamená vykopání hrobu. Jde o proces, při němž jsou horniny původně uložené hluboko v zemské kůře postupně přibližovány k povrchu, protože materiál nad nimi je odstraněn erozí nebo tektonickými procesy.
A právě zde se nové vysvětlení spojuje s jedním z nejpozoruhodnějších míst Grand Canyonu. V jeho nejhlubších částech vystupují na povrch metamorfované a magmatické horniny staré zhruba 1,7 až 1,8 miliardy let. Některé vznikaly hluboko v kůře a teprve později byly odkryty.
Model Gernonova týmu naznačuje, že právě ustupující Velký sráz Laurentie mohl sehrát klíčovou roli při jejich postupném odkrytí. Moderní Grand Canyon je tedy v jistém smyslu pouze posledním řezem do krajiny, která byla už dávno před příchodem řeky Colorado mimořádně hluboce obroušena. Řeka odkryla starou práci eroze. Nevytvořila ji celou od začátku.
Neznamená to, že vznik Grand Canyonu posouváme o miliardu let zpět
Tohle rozlišení je zásadní. Současný Grand Canyon se svými strmými stěnami a řekou Colorado nevznikl před 800 miliony let.
Moderní kaňon je geologicky velmi mladý. U.S. Geological Survey uvádí, že hlavní hluboké zařezávání současného systému probíhalo během posledních zhruba pěti milionů let, byť podrobnosti vzniku toku Colorado a jednotlivých částí kaňonu zůstávají předmětem aktivního výzkumu.
Nová studie mluví o něčem jiném. Dávný sráz mohl připravit geologické podloží, které řeka Colorado mnohem později znovu rozřízla. Mezi oběma krajinami leží stovky milionů let.
Kdyby se člověk objevil na místě dnešního Grand Canyonu během rozpadu Rodinie, neviděl by známou soutěsku s řekou na dně. Pravděpodobně by se díval na úplně jinou krajinu spojenou s obrovským kontinentálním okrajem, jehož přesnou podobu už nikdy neuvidíme.
Přesto mohl právě tento dávno zmizelý reliéf rozhodnout o tom, které horniny dnes vidíme na dně kaňonu.
A co „Snowball Earth“? Nový model ji nemusí vyhazovat ze hry
Vznik Great Unconformity se už dlouho vysvětluje několika způsoby. Jedna významná hypotéza spojuje intenzivní erozi se stavem označovaným jako Snowball Earth, kdy během neoproterozoika zasáhlo Zemi několik extrémních glaciálních období.
Mohutné ledovce dokážou při pohybu odstranit obrovské množství horniny. Jiné studie kladou větší důraz na tektoniku spojenou se sestavováním a rozpadem superkontinentů.
Nový model není nutně vítězstvím jedné strany nad druhou. Naopak může oba mechanismy spojovat. Rozpad Rodinie mohl nejprve vytvořit vyzdviženou a strmou krajinu. Řeky ji začaly rozebírat a případné pozdější zalednění mohlo erozi ještě výrazně urychlit.
To odpovídá i předchozím termochronologickým studiím, podle nichž nemusí existovat jediná univerzální příčina Great Unconformity. Tektonické vyzdvižení a glaciální eroze se mohly v různých oblastech vzájemně doplňovat.
Gernonův tým tak nepřichází s tvrzením „ledovce jsme vyřadili“. Spíše ukazuje, proč vůbec mohly mít k dispozici krajinu, kterou bylo možné tak účinně rozebrat.
Sráz mohl protínat velkou část dnešních Spojených států
Nejde přitom jen o Arizonu. Rekonstrukce naznačuje, že Velký sráz Laurentie mohl pokračovat napříč oblastmi, které dnes leží v Arizoně, Utahu, Idahu, Wyomingu a Coloradu a dále přes části Texasu, Oklahomy, Arkansasu, Missouri až Illinois.
Šlo tedy o geologický prvek kontinentálního měřítka. Tak obrovská topografická bariéra by neovlivňovala pouze erozi. Mohla určovat směry dávných řek, místa ukládání sedimentů a nakonec i způsob, jakým později moře pronikalo na kontinent.
Přibližně před 505 až 500 miliony let totiž oblast Grand Canyonu zaplavilo mělké moře. Na dávný erozní povrch začaly být ukládány nové sedimenty, z nichž vznikly nejspodnější části dnes dobře známých paleozoických vrstev.
Právě tehdy se dlouhá mezera v geologickém archivu uzavřela. Na povrch, ze kterého eroze odstranila obrovské množství starších hornin, se začala psát nová kapitola.
Když chybí miliarda let, nemusí to znamenat, že o ní nic nevíme
Na Great Unconformity je fascinující jeden paradox. Je to místo definované tím, že záznam chybí. Přesto právě absence hornin může obsahovat informaci.
Pokud geologové zjistí, jak hluboko byly horniny kdysi pohřbeny, kdy začaly chladnout a kdy se dostaly blíž k povrchu, mohou zpětně odhadnout množství materiálu, který nad nimi musel zmizet.
Z chemického a fyzikálního stavu minerálů lze rekonstruovat tepelnou historii. Z deskové tektoniky lze určit, kde se kontinentální okraj nacházel. A z numerických modelů moderních kontinentálních srázů lze testovat, zda by podobná krajina dokázala pozorovanou erozi vytvořit.
Nikdo tedy neobjevil zachovanou miliardu let, kterou jsme dosud přehlíželi. Vědci se pokoušejí rekonstruovat události právě z tvaru díry, kterou po sobě zanechaly.
Grand Canyon je mladý. Jeho nejhlubší příběh ale začal dávno před ním
Dnešní návštěvník stojící na okraji Grand Canyonu vidí krajinu vytvořenou poslední kapitolou velmi dlouhého příběhu. Řeka Colorado se zařízla do Coloradské plošiny a odkryla vrstvy, které se ukládaly stovky milionů let. Pod nimi však narazila na ještě starší povrch. Povrch, který už byl jednou téměř srovnán erozí.
Nový model naznačuje, že jeho historie mohla začít před přibližně 800 miliony let, když se Rodinia začala rozpadat a na okraji Laurentie vznikla soustava obrovských srázů. Ty postupně ustupovaly, odhalovaly hlubší horniny a mazaly část geologického archivu.
Samotný sráz dávno neexistuje. Odnesla ho stejná eroze, která ho pomáhala posouvat. Po více než třičtvrtě miliardě let však možná stále poznáváme jeho stopu. Ne jako skalní stěnu.
Ale jako miliardu let, která ve stěnách Grand Canyonu není.
MOHLO BY SE VÁM TAKÉ LÍBIT
Zdroje: Kód Enigma [1], Geology – Gernon et al., „Exhumation of Grand Canyon’s basement along the Great Escarpment of Laurentia“ [2], University of Southampton – „Lost ‘mega-escarpment’ across ancient USA may explain Grand Canyon’s missing billion years“ [3], National Park Service – „Missing Time at Grand Canyon National Park“ [4], Proceedings of the National Academy of Sciences – „Thermochronologic constraints on the origin of the Great Unconformity“ [5], Nature Geoscience – Karlstrom et al., „Cambrian Sauk transgression in the Grand Canyon region redefined by detrital zircons“ [6], U.S. Geological Survey – „Geology of Grand Canyon National Park“ [7], img AI generated
