Введение

Геология района Йосемити включает в основном гранитные породы с некоторыми более древними метаморфическими породами. Первые горные породы сформировались в докембрийский период, когда территория вокруг национального парка Йосемити находилась на краю очень молодого Североамериканского континента. Осадочные породы, из которых изначально сформировалась эта область, откладывались на дне мелководного моря, а силы сжатия из зоны субдукции в середине палеозоя сплавили морское дно и осадочные породы, присоединив их к континенту. Тепло, выделяемое при субдукции, создало вулканические островные дуги, которые также были внедрены в район парка. Со временем магматические и осадочные породы подверглись интенсивной метаморфозе. Большая часть горных пород, обнаженных в парке, является гранитом, образовавшимся 210–80 миллионов лет назад в виде магматических диапиров на глубине около 10 км под поверхностью. Со временем большая часть вышележащих пород поднялась вместе с остальной частью Сьерра-Невады и была удалена в результате эрозии. Это привело к снижению давления на гранитные породы, которые также подверглись эрозии в виде отслоения и массовых сдвигов. Примерно с 3 миллионов лет назад серия оледенений еще больше изменила местность, ускорив эрозию. В этот период крупные ледники периодически заполняли долины и каньоны. Оползни и речная эрозия стали основными эрозионными факторами после окончания последнего ледникового периода, который завершился в этом районе около 12 000 лет назад.

Пассивная маржа

Площадь парка располагалась на пассивном континентальном крае (подобном восточному побережью современной территории Соединенных Штатов) в течение докембрия и раннего палеозоя. Осадочный материал, поступавший из континентальных источников, отлагался на мелководье. Образовавшиеся таким образом известняки, песчаники и сланцы впоследствии метаморфизовались в мрамор, кварцит и сланец. Эти породы сейчас обнажены в виде изолированных линз в северной и центральной частях парка (хорошим примером является линза Снежного озера в пустыне Эмигрантов). Начиная с середины палеозоя и продолжаясь до начала мезозоя, зона конвергентного движения плит переместила многие из этих морских осадков в район парка (возможно, во время антилерского горообразования). Тепло, выделяемое при субдукции, привело к образованию вулканической островной дуги на западном побережье Лаврентии (прото-Северной Америки) между поздним девоном и пермским периодами. Эти породы были включены в состав прото-Северной Америки к середине триаса, и некоторые из них оказались в районе парка. Большая часть этих магматических и осадочных пород впоследствии подверглась интенсивной метаморфизации, поднятию и эрозии. В западной части парка сейчас можно найти выходы комплекса Шу-Флай (состоящего из сланцев и гнейсов) и более молодого комплекса Калаверас (меланж из сланца, алеврита и кремня с мафическими включениями). Поздний вулканизм в юрском периоде внедрялся в эти породы и покрывал их, что, возможно, было связано с магматической активностью на ранних стадиях формирования батолита Сьерра-Невады. В конечном итоге 95% этих пород было удалено поднятием и ускоренной эрозией. Большая часть оставшихся пород обнажена в виде «подвешенных кровлей» в восточной метаморфической зоне. Горы Дана и Гиббс сложены этими метавулканическими породами. Лишь 5% пород, обнаженных в Национальном парке Йосемити, являются метаморфическими.

Расположение плутона

Первая фаза регионального плутонизма началась 210 миллионов лет назад в конце триасового периода и продолжалась на протяжении юрского периода примерно до 150 миллионов лет назад. Также, начиная с 150 миллионов лет назад, возросла скорость дрейфа Североамериканской плиты в западном направлении. Возникшая в результате орогения (процесс горообразования) называется Невадской орогенией. В результате образовался Невадский горный хребет (также называемый Предковой Сьерра-Невадой) высотой 4500 метров, состоящий из фрагментов морского дна и меложа. Эти породы впоследствии подверглись метаморфизму и сегодня встречаются в золотоносном метаморфическом поясе региона Мазер-Лод в Калифорнии. В районе парка эти породы обнажены вдоль реки Мерсед и шоссе №140. Это было непосредственной частью формирования батолита Сьерра-Невада, а образовавшиеся породы имели преимущественно гранитовый состав и были внедрены на глубине около 10 километров под поверхностью. Вторая, основная фаза внедрения плутонов продолжалась примерно с 120 до 80 миллионов лет назад в меловом периоде. Это было частью орогенеза Севьера. Всего в парке обнаружено более 50 плутонов. За счет эрозии было удалено несколько километров материала, в результате чего к 25 миллионам лет назад Невадские горы превратились в длинную цепь холмов высотой в несколько сотен футов (десятки метров).

Вулканизм

Начиная с 20 миллионов лет назад и продолжаясь до 5 миллионов лет назад, теперь вымершее ответвление вулканов Каскадного хребта извергалось, привнося значительное количество магматического материала в этот район. Эти магматические отложения покрыли территорию к северу от района Йосемити. Часть лавы, связанная с этой активностью, затекла в Большой каньон Туолумна и образовала Маленький Дьявольский столб (меньшая, но гораздо более древняя версия колончатых базальтовых палисад в близлежащем Национальном памятнике Дьявольского столба). В позднем кайнозое на востоке от территории парка происходил интенсивный вулканизм. В районе Йосемити андезитовые лавовые потоки и лахары текли к северу от Большого каньона Туолумна, а вулканические штейны и пробки формировались из разломов на склонах горы Дана. Также имеются свидетельства того, что 30 миллионов лет назад большое количество риолитового пепла покрыло северную часть района Йосемити. Эти и последующие отложения пепла были почти полностью эродированы (особенно в периоды оледенения). Вулканическая активность продолжалась после 5 миллионов лет назад к востоку от современных границ парка, в районах озера Моно и Лонг-Вэлли. Наиболее значительным событием стало образование кальдеры Лонг-Вэлли около 700 000 лет назад, при котором было извергнуто примерно в 600 раз больше материала, чем при извержении вулкана Сент-Хеленс в 1980 году. Самая недавняя активность – извержение кратеров Моно-Иньо, произошедшее от 40 000 до 600 лет назад.

Подъем и эрозия

10 миллионов лет назад вертикальные движения вдоль разлома Сьерра начали поднимать хребет Сьерра-Невада. Последующий наклон Сьерра-блок и, как следствие, ускоренное поднятие Сьерра-Невады увеличили уклон западных потоков. В результате потоки стали быстрее и, следовательно, быстрее врезались в долины. Притоки протекали примерно в направлении хребта Сьерра, поэтому их уклоны существенно не увеличились. Таким образом, скорость углубления их долин не изменилась заметно. Это привело к образованию висячих долин и каскадных водопадов в местах впадения притоков в основные потоки. Дополнительное поднятие произошло при развитии крупных разломов к востоку, особенно при образовании долины Оуэнс в результате экстенсионных сил, связанных с областью Басейна и Хребта. Поднятие Сьерры снова ускорилось около двух миллионов лет назад в плейстоцене. Однако, долина Йосемити была сформирована не реками или линиями разломов (для создания грабена), как предполагал геолог Джозиа Уитни. Ледники сформировали долину Йосемити, и её легко можно спутать с грабеном. (Пример грабена – Долина Смерти в Калифорнии). Поднятие и усиление эрозии обнажили граниты в этом районе, подвергнув их давлению земной коры, что привело к эксфолиации (ответственной за округлую форму многих гранитных куполов в парке) и массовым выветриванию вдоль многочисленных плоскостей трещин и разломов (трещин, особенно вертикальных) в затвердевших плутонах. Ледники плейстоцена еще больше ускорили этот процесс, а более крупные из них переносили образовавшийся обломочный материал и моренные отложения с дна долин. Многочисленные вертикальные плоскости трещин контролировали, где и с какой скоростью происходила эрозия. Большинство этих длинных, линейных и очень глубоких трещин имеют северо-восточное или северо-западное направление и образуют параллельные, часто регулярно расположенные системы. Они образовались в результате снятия напряжения при поднятии и разгрузки вышележащих пород в результате эрозии. Большая часть расширения долины Йосемити, например, была вызвана обвалами, контролируемыми трещинами. Фактически, считается, что только 10% её расширения и 12% углубления являются результатом оледенения. Крупные, относительно цельные объемы гранита образуют купола, такие как Half Dome, и монолиты, такие как Эль-Капитан высотой 1098 метров (3604 фута). Тесно расположенные трещины приводят к образованию колонн, столбов и шпилей, таких как колонна Вашингтона, шпили собора и шпиль Сплит.

Ледниковые периоды

Начиная примерно с 2–3 миллионов лет назад, серия ледниковых периодов продолжала изменять местность, ускоряя процессы разрушения пород посредством морозного выветривания, вырывания глыб ледником, шлифовки/абразии и снятия давления после отступления каждого ледника. Мощные ледники формировали очень крупные ледниковые потоки, которые выносили и транспортировали верхний слой почвы и талусные отложения далеко вниз по ледниковым долинам, в то время как менее мощные ледники откладывали большое количество ледникового моренного материала выше по долинам. В Сьерра-Неваде произошло по крайней мере 4 крупных оледенения, известные местным населению как Шервин (также называемый предтаховским), Тахо, Тэная и Тиога. Ледники Шервина были самыми большими, заполняя долину Йосемити и другие долины, в то время как более поздние стадии формировали гораздо меньшие ледники. Шервин, возможно, длился почти 300 тысяч лет и закончился около 1 миллиона лет назад. Ледник эпохи Шервина, почти наверняка, был ответственен за значительное углубление и формирование долины Йосемити и других каньонов в этом районе. Стадии Тахо, Тэная и Тиога были частью висконсинского оледенения. Считается, что ледниковая стадия Тахо достигла своего максимума примерно 70 000–130 000 лет назад, о более поздней стадии Тэная известно немного. Данные также свидетельствуют о том, что самая последняя локальная ледниковая стадия, Тиога, началась около 28 000 лет назад по калиброванной радиоуглеродной датировке (калибр. лет назад), достигла максимального распространения 20 000–25 000 калибр. лет назад и закончилась примерно 15 000 калибр. лет назад. Ледники вновь сформировались в самых высоких каррах во время небольшого позднего ледникового продвижения, известного как событие Рецесс-Пик, между 14 200 и 13 100 лет назад. После этого ледники, по-видимому, отсутствовали в этом районе до примерно 3200 калибр. лет назад, когда небольшие ледники вновь появились в самых высоких каррах. Это повторное продвижение зафиксировало начало неогляциации в Сьерра-Неваде. Неогляциация в этом районе достигла кульминации во время «Малого ледникового периода» – термин, первоначально введенный Франсуа Э. Маттесом в Сьерра-Неваде, но теперь широко признанный как относящийся к периоду глобального расширения ледников примерно между 1250 и 1900 годами. Морены в Сьерра-Неваде, связанные с событием Малого ледникового периода, называются отложениями Маттеса. Они распространены в каррах, обращенных к северу, и под современными ледниками в Высокой Сьерре и обычно свежие, неустойчивые и часто содержат ледяные ядра. Хорошие примеры морен Маттеса можно найти под ледником Палисад (самым большим ледником в этом районе), ледниками Лайелл и Маклюр в южной части Йосемити, а также под меньшими ледниками у подножия горы Дана, пика Куна, горы Коннесс и пика Маттерхорн. Ледниковые системы достигали глубины до 1200 метров и оставили свои следы в районе Йосемити. Самый длинный ледник в районе Йосемити спускался по Большому каньону реки Туолумн на протяжении 95 км, простираясь далеко за долину Хэтч-Хетчи. Ледник Мерсед вытекал из долины Йосемити и впадал в ущелье реки Мерсед. Ледник Ли-Вининг вырезал каньон Ли-Вининг и впадал в озеро Рассел (значительно расширенную версию озера Моно в ледниковый период). Только самые высокие вершины, такие как гора Дана и гора Коннесс, не были покрыты ледниками. Отступающие ледники часто оставляли рецессионные морены, которые образовывали озера, такие как озеро Йосемити (неглубокое озеро, которое периодически покрывало большую часть дна долины Йосемити). Некоторые купола в парке были покрыты ледниками и преобразованы в рош-мутонные образования, характеризующиеся гладкой, округлой стороной и крутым склоном. Скругленная сторона формировалась там, где ледник обтекал купол, а крутой склон – там, где ледник удалялся от него. Крутизна обусловлена вырыванием скальной породы ледником вдоль плоскостей трещин. Хорошие примеры в парке – Либерти-Кэп, Лемберт-Купол и гора Бродерик. Полукупол сформировался другим способом, но эрозия, действующая вдоль плоскостей трещин, все же была основным фактором.

Противоречия

Про происхождение геологических ландшафтов парка спорят с 1865 года. В то время Джозиа Уитни, главный геолог Калифорнии, предположил, что долина Йосемити представляет собой грабен: опущенный блок земной коры, окруженный разломами. Джон Мьюр выдвинул предположение, что долины Йосемити и Хетч-Хетчи сформировались исключительно под воздействием ледников. В 1930 году Франсуа Э. Маттес предложил гибридную гипотезу, согласно которой основная глубина долины была выработана водной эрозией, а остальная – ледниковым воздействием. Также утверждалось, что ледниковое воздействие расширило долину. Недавно Джеффри Шаффер вновь открыл эту дискуссию, предположив, что роль ледников и других эрозионных процессов была значительно переоценена. Шаффер утверждает, что, например, часть долины Йосемити, расположенная выше 1700 метров, изменилась незначительно за последние 30 миллионов лет. Если бы можно было заглянуть в прошлое, основные черты этой местности были бы узнаваемы для современного наблюдателя, за исключением небольшого увеличения в размерах. Шаффер полагает, что наибольшее влияние на геоморфологию основных особенностей парка оказали многочисленные плоскости трещин. Это противоречит общепринятому мнению о том, что огромные, сильно абразивные ледники, действующие вдоль плоскостей трещин в сочетании со значительным поднятием земной коры за последние несколько миллионов лет, были основной силой, формировавшей эти особенности (такое быстрое поднятие значительно ускорило бы все виды эрозии).