Построена модель возникновения природных арок в скалах

Исследователи из России и Чехии смоделировали возникновения аркад в скалах в результате эрозии. Новая модель показывает, как в природе могут появляться последовательно соединенные между собой арки, похожие на архитектурные аркады. Результаты работы опубликованы в журнале Geomorphology.

Аркады — это ряд одинаковых по форме и размеру арок, которые опираются на колонны. Такие конструкции часто возводили в Древнем Риме для строительства акведуков, виадуков, цирков и амфитеатров. В средние века аркады создавали английские и итальянские архитекторы при строительстве соборов и открытых галерей. Интересно, что похожие аркады можно встретить в природе. Возникновение арок в горных породах — это один из путей их эволюции под действием эрозии.

Исследователи из Центра проектирования, производственных технологий и материалов Сколтеха и Карлова Университета создали модели процессов, которые приводят к образованию аркад в скалах с помощью эрозии. Согласно более ранним работам ученых, механизм такой эрозии связан с низким уровнем механических напряжений в определенных областях. Геологи показали, что аркады образуются в зонах неоднородности скал, которые могут быть связаны с трещинами или тонкими слоями более мягкой породы.

«При эрозии горной породы в зоне неоднородности возникает перераспределение нагрузок от одной части скалы на другую. При этом образуются регулярные области с наибольшим давлением. В дальнейшем эрозия «вытачивает» арки вдоль поверхности скалы. Они соединяют соседние зоны с большим давлением. Так появляются аркады, которые состоят из последовательности арок», — рассказывает один из авторов работы, профессор Сколтеха Александр Сафонов.

Исследователи показали, что при продвижении фронта эрозии вглубь скалы образуется нескольких рядов аркад внутри нее. Затем при уменьшении общей массы скалы из-за эрозии нагрузка на отдельные арки аркад уменьшается. Это может приводить к частичной эрозии аркад и эволюции их в колоннады. Новая модель описывает образование различных аркад и колонн в горных городах из песчаника в Чехии и США. Также она показывает, как образовывались своды и колонны в прибрежных зонах.