Historisk skovningssted viser den første menneskeskabte grundfjelderosion langs en hel flod

Geologisk tid formodes at være langsom, og den mest solide genstand bør være grundfjeld. Men ny forskning fra University of Washington ændrer begge koncepter:Effekter af logning viser, at menneskelig aktivitet kan erodere grundfjeldet betydeligt, får geologien til at spole fremad.

Studiet, udgivet 15. april i Proceedings of the National Academy of Sciences , fokuserer på Teanaway-floden, en malerisk flod i den centrale delstat Washington.

"I det sidste århundrede, vi har flere flodsnit i dette område end forventet. Noget fik disse floder til at erodere meget mere, " sagde hovedforfatter Sarah Schanz, en tidligere UW ph.d.-studerende, som nu er postdoc-forsker ved Indiana University. "Vi ved, at Teanaway-floden er eroderet ind i grundfjeldet før, naturligvis - det har nogle terrasser, der er 1, 800 år gammel. Men denne nuværende cyklus er menneskeskabt, eller menneskedrevet."

Resultater viser, at praksis relateret til skovning forårsagede grundfjeldssnit på op til 2 meter (6 fod) langs flodlejet. Så meget som halvdelen af ​​det, der havde været en flodslette, blev omdannet til en ny terrasse, der støder op til floden.

"Det er første gang, vi har været i stand til at lokalisere erosion i grundfjeldet på grund af menneskelig handling, " sagde Schanz. "De fleste floder eroderer med omkring en tiendedel af en millimeter om året. Det er omkring 100 gange det beløb."

Opdagelsen betyder, at denne smukke flodbred er et resultat af menneskelig handling, ikke naturkræfter. Det kan ændre, hvordan geologer tænker om landskaber i andre dele af verden, som Taiwan, med sin lange historie med intens menneskelig aktivitet.

Undersøgelsen begyndte for 20 år siden, da medforfatter Brian Collins, en UW lektor i flodgeologi, var nysgerrig, hvorfor der var så meget udsat grundfjeld i Teanaway.

Collins bemærkede også usædvanlige flodterrasser, de trinformede strukturer langs flodbredden som følge af cyklusser af flodens oversvømmelser og derefter løber hurtigere, skære en ny kanal dybere ned i sedimentet. Han ledede en undersøgelse fra 2016, der beregnede kortsigtede ændringer i Teanaways vestlige forgrening og foreslog logning kan have fået floden til at skære en ny kanal.

Dette websted i en samfundsskov tilbød god adgang til regelmæssige besøg af forskerholdet og bachelorassistenter til alle tre gafler. Ved at kombinere avisoptegnelser, materiale fra UW Libraries Special Collections, Central Washington University og det lokale Kittitas County historiske samfund, forskerne var i stand til at samle og bekræfte hele historien.

Før skovningsveje fandtes, firmaer byggede midlertidige "stænkdæmninger" højt oppe på skråningen med alle træstammerne og brød derefter dæmningen op med værktøj eller sprængstoffer. Frigivet vand var med til at sende træstammer ned til møllerne.

"Det var sådan en begivenhed, at skoler lukkede, og avisoptegnelser viser det rigtig godt, " sagde Schanz. "Folk, der stadig lever i dag, nogle af deres tidligste minder er om at se det."

Nøglen til processen er, at skovhuggere ville rydde affald væk for at give stammerne et klart skud ned ad floden. Dette fjernede barrierer, der holdt sediment tilbage og fjernede meget af gruset fra flodlejet. Sådanne begivenheder, forfatterne mener, fik erosionen til at ændre sig dramatisk.

"Hvis du har for meget sediment, du beskytter dybest set floden mod erosion. Men hvis du ikke har nok sediment, mens det sediment bevæger sig, det begynder at ramme grundfjeldet og erodere det, " sagde Schanz.

David Montgomery, en UW professor i jord- og rumvidenskab, og de to andre medforfattere brugte mange teknikker til at analysere de fire yngste terrasser på flodkanten, inklusive LIDAR-kort, kulstofdatering af sten og computermodeller. I 1999 hamrede holdet endda søm i grundfjeldet og målte erosionsraterne direkte.

Mange floder, inklusive Teanaway, har individuelle træk, der viser tegn på menneskelig påvirkning på områder af grundfjeldet. Men det er første gang, at et helt flodbassin er blevet forvandlet af menneskelig aktivitet.

"Dette er en direkte topografisk signatur af antropocæn, "menneskets tidsalder", som vi nu lever i, " sagde Montgomery. "Opdagelsen af, at terrasseoverflader i Teanaway er for nyligt forladte flodsletter, tyder på, at lignende landformer rundt om i verden også kan afspejle indflydelsen fra menneskelig aktivitet."

UW-teamet har for nylig offentliggjort et oversigtspapir, der ser på, hvor flodterrasser er dannet på verdensplan i løbet af de sidste 4, 000 år. Forfatterne viste, at i mange tilfælde, flodterrassedannelse faldt sammen med skovrydning.

"Det er en slags håndbølget forbindelse på dette tidspunkt, men jeg tror, ​​at dette kunne være udbredt over hele verden, " sagde Schanz. "Det er bare ikke et signal, som vi har vidst at lede efter før."

Schanz starter en fakultetsstilling i august på Colorado College, hvor hun også planlægger at udforske, hvad fundet betyder for, hvordan flodkløfter dannes gennem naturlige processer.

"Jeg synes, den menneskelige del er virkelig interessant, men hvad har bredere implikationer, for mig, er beviset på, at hvis du ændrer, hvordan sediment bevæger sig gennem en flod, du kan ændre erosionshastigheder, " sagde Schanz.