Benutzerspezifische Werkzeuge
Sie sind hier: Startseite Wissen Kooperation zwischen Fluss und Tektonik

Kooperation zwischen Fluss und Tektonik

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 22.06.2009 11:20

Seit Mittwoch rauscht eine künstliche Flut durch den Grand Canyon. Drei Tage lang lassen die US-Behörden mehr als eine Million Liter pro Sekunde aus dem Powell-Stausee in den Colorado strömen und wollen so das angeschlagene Ökosystem in der Schlucht kräftigen. Der Grand Canyon ist nicht nur eines der größten Naturwunder der USA, er ist auch ein Bilderbuch für Geologen. Jetzt haben Forscher der Universität von New Mexico die Entstehung der gigantischen Schlucht genau datiert.

Grand Canyon IdylleSeit 1963 staut der Glen Canyon-Damm den Fluß oberhalb des weltberühmten Naturdenkmals zum zweitgrößten künstlichen Reservoir der USA auf. Es soll den Wasserbedarf der vier Anrainerstaaten am Oberlauf des Colorado decken. Mit Experimenten wie dem gegenwärtigen soll der Lauf der Natur zumindest in Maßen simuliert werden. Das Öffnen der Schleusen in diesem Jahr ist nach 1996 und 2004 das dritte Mal. Es soll vor allem Sand und Geröll in die Schlucht spülen, die durch den Damm aufgehalten werden. Der Effekt  solcher Projekte ist allerdings unter Experten umstritten.


Der Glen-Canyon-Staudamm nahm dem mächtigsten Fluß des amerikanischen Südwesten viel von der Kraft, mit der er seit rund 20 Millionen Jahren den Grand Canyon ins Gestein gefräst hat. Über 450 Kilometer windet sich der Colorado tief eingeschnitten durch bis zu zwei Milliarden Jahre altes Gestein. Bis zu 2000 Meter tief hat sich der Strom in das Colorado Plateau eingeschnitten. Nur selten bietet sich auf der Erde ein so grandioser Blick weit zurück in die Vergangenheit des Planeten.

Glen Canyon Dam, klein

Für drei Tage wurden die Schleusen des Glen-Canyon-Dams geöffnet und gewaltige Wassermengen in den Grand Canyon geleitet. Foto: DoI


Alter und Entstehung dieses gewaltigen Schluchtensystems ist daher ein Lieblingsthema der Geologen, seit John Wesley Powell das Schluchtensystem 1869 als erster mit einer aufsehenerregenden Bootsexpedition auf dem Colorado erkundete. Geologen der Universität von New Mexico in Albuquerque haben in der aktuellen „Science“ jetzt die bisher exakteste Chronologie des Geschehens vorgelegt. Das komplette Schluchtensystem ist rund sechs Millionen Jahre alt: seitdem fließt der Colorado hier im Norden von Arizona ausschließlich durch das tief eingeschnittene Bett. Allerdings hat die Geschichte des Grand Canyon schon 14 Millionen Jahre früher begonnen, das haben Victor Polyak und seine Kollegen entschlüsselt. „Viele Geologen dürften dieses Alter erwartet haben“, schreiben die beiden britischen Geologen Tim Atkinson und Mike Leeder in ihrem begleitenden Artikel in „Nature“, „doch haben die Autoren diese Vermutung erstmals durch harte Fakten erhärtet, indem sie einen eindrucksvollen Mix verschiedener Methoden einsetzten.“

Grand Canyon NahaufnahmeDie Geowissenschaftler aus Albuquerque haben bestimmte Kalkablagerungen in den Höhlen der Canyon-Wände datiert. Diese bilden sich nur in der Nähe des Wasserspiegels, lassen sich daher gut einsetzen, um den Zeitpunkt zu bestimmen, an dem der Fluß durch die Höhle rauschte. Zur Datierung setzten die Forscher die Uran-Blei-Datierung ein, die aus dem Verhältnis zwischen den radioaktiven Uranisotopen 238 oder 235 und ihren Zerfallsprodukten Blei-206 beziehungsweise Blei-205 auf das Alter des betreffenden Gesteins schließt. Uran-238 hat eine Halbwertszeit von 4,47 Milliarden Jahren. Nach dieser Zeitspanne, die nur wenig kürzer als das Alter unserer Erde ist, ist die Hälfte der Uran-238-Atome zerfallen, bei Uran-235 beträgt diese Zeit immerhin noch 704 Millionen Jahre. Traditionell hat man diese Datierungsmethoden daher eingesetzt, um tief in der Vergangenheit der Erde liegende Ereignisse zu datieren. Doch mit technischen Innovationen und Verfeinerungen kann man jetzt auch näher an die Gegenwart heranrücken.

 Grand Canyon aus der Luft

Die berühmteste Schlucht der Welt. Foto: Science, Polyak

Danach hat der Colorado den Canyon nicht ausschließlich aus eigener Kraft erodiert, sondern erhielt zu Beginn im westlichen Teil der Schlucht tatkräftige Hilfe durch die Tektonik. Die wuchtete vor 20 Millionen Jahren das Colorado-Plateau empor. Seitdem ragt das Plateau an dieser Grand-Wash genannten Störung wie ein Kliff über die tiefer liegenden Areale um den Stausee Lake Mead empor. Das war das Startsignal für den damaligen Urcolorado sich tiefer und tiefer in den Untergrund einzugraben. Das tat der Fluß auch stetig, aber langsam. Die Forscher haben ermittelt, dass er sich in jeder Million Jahre zwischen 55 und 75 Meter tiefer in das Gestein fraß.


Vor 3,7 Millionen Jahren änderte sich dann das Geschehen. Der bis dahin relativ kleine Urcolorado erhielt gewaltigen Zustrom durch weitere Zuflüsse und verstärkte seine Erosion des Plateaus. Das Flusstal dehnte sich weiter nach Osten aus, und das Wasser grub sich hier mit mehr als dreifacher Geschwindigkeit ins Gestein. Allerdings hat die Unterstützung durch die Tektonik wohl auch in jüngerer Zeit nicht nachgelassen. „Die Geschwindigkeit ist zu hoch, als dass es die Erosion allein sein könnte“, notieren Atkinson und Leeder, „tektonische Kräfte müssen weiterhin dazu beigetragen haben und tun es möglicherweise heute noch.“

Verweise
Bild(er)