Наводнения Миссулы ( также известные как наводнения Спокана , наводнения Бретца или наводнения Бретца ) были катастрофическими наводнениями, вызванными прорывом ледникового озера , которые периодически проносились через восточный Вашингтон и вниз по ущелью реки Колумбия в конце последнего ледникового периода . Эти наводнения были результатом периодических внезапных прорывов ледяной плотины на реке Кларк-Форк , которые создали ледниковое озеро Миссула . После каждого прорыва ледяной плотины воды озера устремлялись вниз по Кларк-Форку и реке Колумбия , затапливая большую часть восточного Вашингтона и долину Уилламетт в западном Орегоне . После того, как озеро высыхало, лед снова образовывался, создавая ледниковое озеро Миссула.
Эти наводнения изучаются с 1920-х годов. Во время последнего таяния ледников , последовавшего за концом последнего ледникового максимума , геологи подсчитали, что цикл наводнений и реформирования озера длился в среднем 55 лет, и что наводнения происходили несколько раз в течение 2000 лет между 15 000 и 13 000 лет назад. Гидролог Геологической службы США Джим О'Коннор и ученый из Национального музея естественных наук Испании Херардо Бенито обнаружили доказательства по крайней мере двадцати пяти крупных наводнений, самое большое из которых имело расход около 10 кубических километров в час (2,7 миллиона м³/с, в 13 раз больше, чем у реки Амазонки ). [1] [2] Альтернативные оценки пиковой скорости потока самого большого наводнения составляют до 17 кубических километров в час. [3] Максимальная скорость потока приближалась к 36 метрам в секунду (130 км/ч или 80 миль в час). [3]
В пределах водосборного бассейна реки Колумбия детальное исследование гляциофлювиальных отложений наводнений Миссулы , неофициально известных как формация Ханфорд , задокументировало наличие средне- и раннеплейстоценовых отложений наводнений Миссулы в каналах Отелло, ущелье реки Колумбия, канализированных скалах , бассейне Куинси, бассейне Паско и долине Уолла-Уолла . На основании наличия множественных межледниковых калькретов, перемежающихся с отложениями наводнений, магнитостратиграфии , оптически стимулированного люминесцентного датирования и несогласных усеченных обломочных даек было подсчитано, что самое древнее из плейстоценовых наводнений Миссулы произошло до 1,5 миллионов лет назад. Из-за фрагментарного характера более старых флювиогляциальных отложений, которые были в значительной степени удалены последующими наводнениями Миссулы в пределах формации Ханфорд, точное число более старых наводнений Миссулы, которые известны как древние катастрофические наводнения , произошедшие в плейстоцене, не может быть оценено с какой-либо уверенностью. [4] [5]
Геолог Дж. Харлен Бретц первым обнаружил свидетельства катастрофических наводнений, которые он назвал наводнениями Спокана , в 1920-х годах. Он исследовал Канальные Скабленды в Восточном Вашингтоне , ущелье Колумбия и долину Уилламетт в Орегоне . Начало Летом 1922 года Бретц проводил полевые исследования на плато реки Колумбия в течение следующих семи лет. Он интересовался необычными особенностями эрозии в этом районе с 1910 года, увидев недавно опубликованную топографическую карту Потхолс -Катаракта . Бретц ввел термин Канальные Скабленды в 1923 году для обозначения области около Гранд-Кули , где массивная эрозия прорезала базальтовые отложения. В 1923 году Бретц опубликовал статью, в которой утверждал, что Канальные Скабленды в Восточном Вашингтоне были вызваны массивным наводнением в далеком прошлом.
Точка зрения Бретца, которая рассматривалась как аргумент в пользу катастрофического объяснения геологии, противоречила преобладающему взгляду униформизма , и взгляды Бретца изначально были проигнорированы. Геологическое общество Вашингтона, округ Колумбия , пригласило молодого Бретца представить его ранее опубликованное исследование на встрече 12 января 1927 года, где несколько других геологов представили конкурирующие теории. Другой геолог на встрече, Дж. Т. Парди , работал с Бретцем и имел доказательства существования древнего ледникового озера , которые подтверждали теории Бретца. Бретц защищал свои теории, что положило начало ожесточенным 40-летним дебатам о происхождении Скаблендов. И Парди, и Бретц продолжали свои исследования в течение следующих 30 лет, собирая и анализируя доказательства, которые привели их к определению озера Миссула как источника наводнения в Спокане и создателя канализированных Скаблендов. [6] [7]
После того, как Парди изучил каньон реки Флэтхед , он подсчитал, что для перемещения самого большого из валунов, перемещенных наводнением, потребуется поток воды со скоростью более 45 миль в час (72 км/ч). Он подсчитал, что поток воды составил 9 кубических миль в час (38 км 3 /ч), что больше, чем общий поток всех рек в мире. [8] Более поздние оценки показывают, что скорость потока в десять раз превышает поток всех нынешних рек вместе взятых. [3]
Наводнения в Миссуле также называют наводнениями Бретца в честь Бретца. [9]
По мере увеличения глубины воды в озере Миссула давление на дне ледяной плотины возросло достаточно, чтобы понизить точку замерзания воды ниже температуры льда, образующего плотину. Это позволило жидкой воде просочиться в крошечные трещины, присутствующие в ледяной плотине. [ требуется цитата ] С течением времени трение от воды, текущей через эти трещины, вырабатывало достаточно тепла, чтобы растопить ледяные стены и расширить трещины. Это позволило большему количеству воды течь через трещины, генерируя больше тепла, позволяя еще большему количеству воды течь через трещины. [ требуется цитата ] Этот цикл обратной связи в конечном итоге ослабил ледяную плотину настолько, что она больше не могла выдерживать давление воды за ней. Она катастрофически рухнула. [10] Этот процесс известен как прорыв ледникового озера , и есть свидетельства того, что многие такие события происходили в далеком прошлом.
Когда вода вышла из ущелья реки Колумбия, она снова отступила в узком месте шириной 1 милю (1,6 км) около Каламы, штат Вашингтон . Некоторые временные озера поднялись на высоту более 400 футов (120 м), затопив долину Уилламетт до Юджина, штат Орегон , и далее. Нанесенные айсбергами ледниковые эрратические валуны и эрозионные особенности являются свидетельством этих событий. Осадочные отложения на дне озер , отложенные наводнениями, способствовали сельскохозяйственному богатству долин Уилламетт и Колумбия. Ледниковые отложения, перекрытые веками переносимыми ветром отложениями ( лессом ), разбросали крутые, наклонные на юг дюны по всей долине Колумбия, что является идеальными условиями для развития садов и виноградников в более высоких широтах.
После анализа и споров геологи теперь полагают, что было 40 или более отдельных наводнений, хотя точный источник воды все еще обсуждается. Пиковый расход наводнений оценивается в 27 кубических километров в час (6,5 кубических миль в час). [2] Максимальная скорость потока приближалась к 36 метрам в секунду (130 км/ч или 80 миль в час). [3] До 1,9×10 19 джоулей потенциальной энергии было высвобождено каждым наводнением (эквивалент 4500 мегатонн тротила ). Для сравнения, это в 90 раз мощнее, чем самое мощное ядерное оружие, когда-либо взорванное, 50-мегатонная « Царь-бомба ». [11] [9] Совокупный эффект наводнений привел к выемке 210 кубических километров (50 кубических миль) лёсса, осадка и базальта из Каналед-Скаблендс в восточной части Вашингтона и перемещению его вниз по течению. [9] [ требуется обновление ]
Гипотеза множественных наводнений была впервые предложена Р. Б. Уэйттом-младшим в 1980 году. Уэйтт утверждал, что произошло 40 или более наводнений. [13] [14] [15] Предложение Уэйтта основывалось в основном на анализе донных отложений ледникового озера в ручье Нинмайл и отложений наводнений в каньоне Берлингейм. Его наиболее убедительным аргументом в пользу отдельных наводнений было то, что отложения русла Туше от двух последовательных наводнений были разделены двумя слоями вулканического пепла ( тефры ), причем пепел был разделен тонким слоем переносимых ветром пылевых отложений, расположенных в тонком слое между слоями осадков на десять ритмитов ниже верхней части слоев Туше. Два слоя вулканического пепла разделены 1–10 сантиметрами (0,4–3,9 дюйма) переносимого по воздуху невулканического ила. Тефра — это пепел горы Сент-Хеленс, выпавший в Восточном Вашингтоне. По аналогии, поскольку в каньоне Берлингейм было 40 слоев со схожими характеристиками, Уэйтт утверждал, что все они могут считаться имеющими схожее разделение во времени осаждения. [15]
Споры о том, были ли формы рельефа Channeled Scabland сформированы в основном многочисленными периодическими наводнениями или одним крупномасштабным катастрофическим наводнением из ледникового озера Миссула позднего плейстоцена или неустановленного канадского источника, продолжались до 1999 года. [16] Группа геологов Шоу рассмотрела осадочные последовательности слоев Туше и пришла к выводу, что последовательности автоматически не подразумевают многократные наводнения, разделенные десятилетиями или столетиями. Вместо этого они предположили, что седиментация в бассейне ледникового озера Миссула произошла из-за стока йёкюльхлаупсов в озеро Миссула из Британской Колумбии на севере. Кроме того, группа Шоу предположила, что затопление Scabland могло частично произойти из огромного подледникового водохранилища, которое простиралось на большую часть центральной Британской Колумбии, в частности, включая желоб Роки-Маунтин , который мог разгружаться несколькими путями, включая один через озеро Миссула. Этот сброс, если бы он произошел одновременно с прорывом ледяной плотины озера Миссула, обеспечил бы значительно большие объемы воды. Далее Шоу и его команда предположили, что ритмичные русла Туше являются результатом множественных импульсов или нагонов в рамках более крупного наводнения. [16]
В 2000 году группа под руководством Komatsu численно смоделировала наводнения с помощью трехмерной гидравлической модели. Они основали скорость сброса ледникового озера Миссула на скорости, предсказанной для долины Спокан — прерии Ратдрам непосредственно ниже по течению ледникового озера Миссула, для которого несколько предыдущих оценок установили максимальный сброс 17 × 10 6 м 3 /с, а общее количество сброшенной воды было равно максимальному расчетному объему озера Миссула (2184 км 3 ). Пренебрегая эффектами эрозии, их смоделированный поток воды был основан на современной топографии. Их основные выводы заключались в том, что расчетная глубина воды в каждом затопленном месте, за исключением долины Спокан — прерии Ратдрам, была меньше, чем показали полевые данные. Например, их расчетная глубина воды в переходной зоне бассейна Паско — ущелья Уоллула составляет около 190 м, что значительно меньше глубины затопления 280–300 м, указанной отметками высокого уровня воды. Они пришли к выводу, что наводнение с интенсивностью ~10 6 м 3 /с не могло достичь наблюдаемых отметок прилива. [17]
В комментарии к анализу Komatsu Брайан Этуотер и его коллеги обнаружили существенные доказательства множественных крупных наводнений, включая грязевые трещины и норы животных в нижних слоях, которые были заполнены осадками от более поздних наводнений. Кроме того, были обнаружены доказательства множественных потоков наводнений вверх по боковым рукавам ледникового озера Колумбия, распространявшихся на протяжении многих столетий. Они также указали, что точка сброса из озера Колумбия менялась со временем, первоначально протекая через плато Уотервилл в Мозес-Кули, но позже, когда выступ Оканагана перекрыл этот путь, размыв Гранд-Кули, чтобы сбрасываться там как существенно более низкий сток. Анализ Komatsu не оценивает влияние значительной эрозии, наблюдаемой в этом бассейне во время наводнения или наводнений. Однако предположение о том, что гидравлику наводнения можно смоделировать с использованием современной топографии, является областью, которая требует дальнейшего рассмотрения. Более ранние более узкие сужения в таких местах, как ущелье Валлула и через ущелье Колумбия, как ожидается, будут создавать более высокое сопротивление потоку и, соответственно, более высокие наводнения. [18]
Датировка предложенного Уэйттом разделения слоев на последовательные наводнения была поддержана последующими исследованиями палеомагнетизма , которые подтверждают 30–40-летний интервал между отложениями пепла горы Сент-Хеленс и, следовательно, наводнениями, но не исключают интервал до 60 лет. [10] Морские отложения на дне Тихого океана в устье реки Колумбия включают 120 метров материала, отложенного в течение нескольких тысяч лет, что соответствует многочисленным наводнениям скабленда, наблюдаемым в слоях Туше. Основываясь на идентификации Уэйттом 40 наводнений, это дало бы среднее разделение между наводнениями в 50 лет. [19]
Идеи Бретца о столь масштабном наводнении рассматривались как вызов униформистским принципам, которые тогда правили в геологической науке (стр. 2)
