Forscher der Universität von Oregon lösen das Geheimnis des Colorado River

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Zwei von Doktoranden geleitete Arbeiten belegen, dass die untere Region des Flusses vor langer Zeit ein riesiges marines Gezeitenbecken und ein feuchtes Paläoklima aufwies.
Ein Team unter der Leitung der Geologin Rebecca Dorsey von der University of Oregon hat zwei Arbeiten veröffentlicht, die neue Einblicke in die Ursprünge des Colorado Rivers geben. Dabei wurden Daten aus alten Sedimentablagerungen verwendet, die sich östlich der San-Andreas-Verwerfung in der Nähe der Salton Sea in Südkalifornien befinden.
Die Arbeiten, die von dem ehemaligen Masterstudenten Brennan O’Connell bzw. dem Doktoranden Kevin Gardner geleitet werden, präsentieren Beweise dafür, dass die heutige Wüstenlandschaft des unteren Flusstals vor etwa 5 bis 6 Millionen Jahren unter flachen Meeren mit starken, schwankenden Gezeitenströmungen untergetaucht war, die entlang des Verlaufs des heutigen Flusses hin und her flossen.

Schichten von Sedimentgestein mit Meeresfossilien, Höhlen und diagnostischen Sedimentstrukturen, so die Schlussfolgerung der Forscher, dokumentieren einen dramatischen Anstieg des Meeresspiegels, der frühere Schwemmfächer überflutete und dazu führte, dass Gezeitenwasser in das Tal eindrang, bevor der Colorado River mit seiner gewaltigen Wasser- und Sedimentfracht eintraf.
Die Studien, die beide von der National Science Foundation finanziert wurden, wurden online in der internationalen Zeitschrift Sedimentology veröffentlicht.

Die erste Arbeit, die am 29. Oktober 2020 veröffentlicht wurde und von O’Connell geleitet wurde, der jetzt an der Universität von Melbourne in Australien promoviert, konzentrierte sich auf Sedimente der späten miozänen bis frühen pliozänen Bouse-Formation, die östlich des Colorado River, südlich von Blythe, Kalifornien, freigelegt wurden.
Zuvor hatten O’Connell und ein Team von UO-Geologen Beweise dafür gefunden, dass der Golf von Kalifornien einst bis in den Norden von Blythe reichte, wie in der Zeitschrift Geology im Jahr 2017 beschrieben.
In der neuen Arbeit beschreiben O’Connell und Co-Autoren ein reichhaltiges Gemisch aus Karbonatschlammsteinen, Pflanzenresten und Spuren alter Organismen, die Brackwasserbedingungen aufzeichnen, bei denen das Meerwasser durch einen großen Zufluss von Süßwasser aufgrund hoher jährlicher Regenfälle verdünnt wurde, bevor das Wasser des Colorado River in das Gebiet floss.
Die Sedimente, so fanden sie heraus, bildeten sich in weiten Wattgebieten entlang einer alten, in feuchtem Klima gelegenen Meeresküste.

Ein abrupter Übergang zu subtidalem Kalkschlammstein mit niedriger Energie zeugt von einer weit verbreiteten marinen Überflutung, die mit einem lang anhaltenden regionalen Anstieg des Meeresspiegels einherging, schlussfolgerten sie. Der relative Meeresspiegelanstieg, so fügten sie hinzu, resultierte aus einer langfristigen tektonisch kontrollierten Absenkung.
Die kombinierte Evidenz aus Paläontologie, Ichnologie und Prozesssedimentologie “liefert eine klare Aufzeichnung von Süßwassereintrag und Brackwasserbedingungen aufgrund der Vermischung von Süß- und Meerwasser in einem feuchten Klima mit hohen jährlichen Niederschlägen”, schrieb das Team um O’Connell.
Die zweite Arbeit, die am 5. Dezember veröffentlicht wurde und von Gardner geleitet wurde, dokumentiert Gezeitensedimente des gleichen Alters auf der gegenüberliegenden Seite der gleichen alten Gezeitenstraße.

Die Sedimente akkumulierten sich dort, wo starke tägliche Umkehrströmungen entlang der Achse der Gezeitenstraße nach Norden und Süden strömten und die Wanderung großer subtidaler Dünen vorantrieben und großflächige, quer gelagerte Karbonat-Sande ablagerten.
Die Autoren argumentieren, dass die Wanderdünen nicht durch gezeitenähnliche Prozesse in einem See entstanden sein können, wie einige Wissenschaftler vorgeschlagen haben.

Die Ergebnisse des Teams deuten darauf hin, dass die Sedimente nach der Ablagerung im späten Miozän bis frühen Pliozän auf Höhen von bis zu 330 Metern über dem Meeresspiegel in den Chocolate Mountains angehoben wurden, als Ergebnis langfristiger Krustendehnungen im Zusammenhang mit der Bewegung auf der San-Andreas-Verwerfung.
“Zusammengenommen liefern unsere neuen Arbeiten schlüssige Beweise dafür, dass sich die südliche Bouse-Formation in und um die Ränder einer marinen Gezeitenstraße gebildet hat, die das untere Colorado River-Tal vor der Ankunft des modernen Flusssystems füllte”, sagte Dorsey, ein Professor im Department of Earth Sciences der UO.
Eine Karte der südlichen Gezeitenstraße von Bouse, die mit Daten aus beiden Studien rekonstruiert wurde, zeigt, dass Wüstengemeinschaften von Blythe bis Palo Verde, Kalifornien, während des späten Miozäns bis frühen Pliozäns unter flachen Meeren mit stark schwankenden Gezeitenströmungen lagen.
Das Miozän, eine geologische Epoche, dauerte von vor 23 Millionen Jahren bis vor 5,3 Millionen Jahren; das Pliozän fand zwischen 5,3 Millionen und 2,6 Millionen Jahren statt.
Co-Autoren mit O’Connell und Dorsey auf dem ersten Papier waren Stephen T. Hasiotis, ein Geologe an der Universität von Kansas, und Ashleigh Hood an der Universität von Melbourne.
Im Jahr 2018 stellte eine weitere von Dorsey geleitete Arbeit in der Zeitschrift Sedimentary Geology fest, dass untere Abschnitte des Colorado River von tektonischen Verschiebungen im darunter liegenden Grundgestein und sich ändernden Meeresspiegeln beeinflusst wurden.

Der Fluss, so die Schlussfolgerung dieser Studie, erlebte eine Reihe von Stopps und Starts in der Sedimentproduktion während der frühen Stadien des Flusses zwischen etwa 6,3 und 4,8 Millionen Jahren vor.
Referenzen:
“Mixed carbonate-siliciclastic tidal sedimentation in the Miocene to Pliocene Bouse Formation, palaeo-Gulf of California” von Brennan O’Connell, Rebecca J.

Dorsey, Stephen T. Hasiotis und Ashleigh v.s. Hood, 29 Okt.

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