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Self-formed基岩瀑布

主题

文摘

瀑布是鼓舞人心的地貌景观演化的速度设置为基岩切口的结果1,2,3。他们交流海平面的变化或在景观构造隆升2,4或失速河切口,从下游扰动隔离风景3,5。这里我们使用一个水槽实验常数排水和沉积物表明瀑布可以从平面形式,均质基岩床在缺乏外部扰动。在我们的实验中,之间的不稳定流动水力学、沉积物运输和基岩侵蚀导致起伏bedforms,成长成为瀑布。我们认为,这是合理的一些瀑布在自然系统的起源可以归因于这种内在的形成过程和我们建议调查从外部强制区分self-formed瀑布可以帮助改善重建地球的历史景观。

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图1:重复瀑布形成的相对同质的岩石。
图2:基岩通道进化。
图3:瀑布的形成。

数据可用性

所有的地形和水面配置文件是可用的补充信息

引用

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下载参考

确认

我们感谢j . Preimesberger援助与初步实验,r . DiBiase w·迪特里希,n和泉,g·帕克,j . Prancevic Turowski和m .川尚在讨论中,和a . Wickert审查。我们承认美国国家科学基金会资助(批准的耳朵- 1147381 M.P.L.和研究生研究奖学金J.S.S.),美国国家航空航天局(格兰特12 pgg120107 M.P.L.),和亚历山大•冯•洪堡基金会(J.S.S.博士后奖学金)。这个工作包括数据OpenTopography设施所提供的服务在美国国家科学基金会的支持下在NSF奖号码1557484,1557319和1557319,和耳朵——1043051。

审核人信息

自然由于安德鲁Wickert,另一个匿名的评论家(s)为他们的贡献的同行评审工作。

作者信息

作者和联系

作者

贡献

J.S.S. M.P.L.设计研究和写的手稿与输入B.M.F. J.S.S.和输入从M.P.L. B.M.F.进行实验

相应的作者

对应到乔尔·s·Scheingross

道德声明

相互竞争的利益

作者宣称没有利益冲突。

额外的信息

出版商的注意:施普林格自然保持中立在发表关于司法主权地图和所属机构。

扩展数据数据和表

扩展数据图1试验装置。

一个试验装置的示意图t= 0 h。包装好的步骤可见下游的测试区迅速侵蚀程度的固定基础水平,不影响实验和循环步骤的开发(开发整个测试部分)。b照片(由B.M.F.)设置完成后的实验。

扩展数据图2实验照片显示峡谷切口。

一个- - - - - -e随着时间的推移,进步的切口和峡谷的形成。虚线凸显了x= 2.3截面;箭头点下游(15厘米的钢笔是给规模)。照片拍摄(作者)切除后泥沙沉积而实验暂停。f、字段的峡谷与我们的实验从形态学相似愉快的小溪,国会礁国家公园,美国犹他州(图片来源:Bret边缘)。

扩展数据图3细节视图的基岩通道进化。

一个- - - - - -f、时间序列的基岩通道(黑色)和水面(蓝色)配置文件显示形成瀑布瀑布下的水潭x≈4 m。灰色行显示以前的基岩表面间隔每隔约0.3 - h和对应时间图所示。2;灰色阴影表示的区域沉积沉积物。我们注意到水面概要文件对应于倍大约0.1 h后基础概要文件和没有水表面轮廓f。原始数据提供了补充数据1

扩展数据图4相对垂直侵蚀率的瀑布,瀑布瀑布下的水潭边缘层。

一个,侵蚀率与时间集中在上游的瀑布x= 4.3。b,侵蚀率与时间集中在下游的瀑布x= 6.5。在瀑布的形成时期(2.4 h <t< 3.1 h和2.1 h <t< 2.8 h瀑布的上游和下游,分别)侵蚀在池层(E地板上在边缘)超过(E边缘),导致瀑布高度的增加。瀑布跳水池加深,其侵蚀率下降低于上游的边缘,从而减少瀑布高度和破坏原来的瀑布。

扩展数据图5场的例子假定的自发的瀑布形成与外部强迫河床趋陡。

一个约塞米蒂山谷,激光雷达阴影地形图,加州,美国。b,详细查看潜在的自发的围绕着瀑布上游瀑布(数据通过OpenTopography分布35)。我们注意到瀑布与宏观尺度节理不相符或骨折中可见激光雷达。c- - - - - -eLidar-extracted长资料围绕着以上(c,d)和上约塞米蒂瀑布(e)。彩色圆点显示通道斜坡30°以上计算在3象素移动窗口(水平长度约3米)的规模。瀑布经常发生在山坡上不到50°,类似于我们的实验。

扩展数据图6场的例子假定的自发的瀑布在稳态形成景观。

一个,中央马德雷山脉阴影地形图块圣盖博山,加利福尼亚,美国伊顿和卢比奥峡谷的显示位置。b之后,卢比奥的简化地质图和伊顿峡谷ref。34、混合侵入岩是由白垩纪和三叠纪花岗岩类岩石。c,d、详细的激光雷达阴影地形图显示潜在的自发的瀑布在伊顿和卢比奥峡谷(数据由国家机载激光测绘中心(NCALM)和补充数据2)。e,fLidar-extracted长剖面为伊顿和卢比奥峡谷彩色圆点显示通道斜坡30°以上计算在3象素移动窗口(水平长度尺度约为3米)。

扩展数据表1高程和侵蚀的瀑布

补充信息

补充数据1

激光扫描的基岩通道资料,淤积量,水面概要的实验。

补充数据2

压缩文件包含网格、数字高程模型的裸土激光雷达数据为卢比奥峡谷和伊顿峡谷(圣盖博山)。数据收集和处理的国家机载激光中心的映射(NCALM)在2009年秋季。

视频1

上游自发的瀑布。视频的瀑布与超然的喷气机x~ 4米t~ 3.2小时。视频拍摄主要从开销的角度寻找直接的实验。注意,整个表面的水槽休息(包括,例如,水槽,可见卷尺)是倾斜的19.5%水平。

视频2

下游自发的瀑布。视频的瀑布与超然的喷气机x~ 6米t~ 3.2小时。视频拍摄主要从开销的角度寻找直接的实验。注意,整个表面的水槽休息(包括,例如,水槽,可见卷尺)是倾斜的19.5%水平。

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引用这篇文章

Scheingross, j.s,Lamb, M.P. & Fuller, B.M. Self-formed bedrock waterfalls.自然567年,229 - 233 (2019)。https://doi.org/10.1038/s41586 - 019 - 0991 - z

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