Das Yosemite Valley im Norden Kaliforniens ist wegen seiner schroffen Felsgipfel, Wasserfälle und Schluchten weltberühmt. Doch wann sich diese tiefen Canyons in die Granitlandschaft einkerbten, haben Geologen erst jetzt geklärt. Ihre auf Helium-Isotopen basierende Messmethode enthüllt, dass erst vor fünf bis zehn Millionen Jahren eine Hebung der Sierra Nevada stattfand, die der Erosion durch Flüsse genügend Kraft für das Einkerben der tiefen Schluchten verlieh. Die typische Topografie dieser Landschaft ist damit jünger als bisher gedacht.
Ob die steil aufragenden Granitformationen von „El Capitan“ oder „Half Dome“ oder die tief hinabstürzenden Wasserfälle: Das Yosemite Valley in Nordkalifornien gehört zu den bekanntesten Landschaften der USA. Wann und durch welche geologischen Prozesse es entstand, ist dennoch seit mehr als 100 Jahren umstritten. Klar ist zwar, dass die breite Form der Täler und die wie glattgeschliffen wirkendende Kontur der Granitfelsen größtenteils auf die Gletscher der Eiszeit zurückgeht.
Helium-Gehalt als Zeitanzeiger
Doch wie diese Landschaft vor der Eiszeit aussah und was die tiefen Täler einkerbte, war trotz intensiver geologischer Studien unklar – auch weil der größte Teil der Talsohle von hunderte Meter dicken Sedimentablagerungen bedeckt ist. „Jede Annahme dazu, wie alt das Tal ist und wann sich der tiefe Einschnitt bildete, basierte bisher auf Annahmen und Spekulationen“, erklärt Erstautor Kurt Cuffey von der University of California in Berkeley. Die resultierenden Altersschätzungen variierten zwischen 50 und zwei Millionen Jahren.
Um mehr Klarheit zu schaffen, haben Cuffey und sein Team nun Granitproben vom umliegenden Plateau der Sierra Nevada sowie von einem Seitental des Yosemite-Komplexes gesammelt. Anders als im Haupttal liegt der Felsgrund dieses Tenaya Canyons frei. Die Geologen unterzogen ihre Gesteinsproben dann der sogenannten Helium-4/Helium-3-Thermochronometrie. Bei diesem Verfahren lässt sich über den Gehalt der Helium-Isotope ermitteln, seit wann ein Mineral den kühleren Temperaturen der Erdoberfläche ausgesetzt war.
Der größte Teil ist jung
Das Ergebnis: Wie erwartet liegt das Plateau der Sierra Nevada schon seit mehr als 50 Millionen Jahren frei. Denn diese Gebirgskette und ihre Granite entstanden schon lange davor durch vulkanische Aktivität. Anders ist dies jedoch beim Tenaya Canyon – und damit auch einen Großteil des Yosemite Valley. Denn das Gestein vom Grund dieses Canyons liegt erst seit fünf bis zehn Millionen Jahren frei, wie die Untersuchungen ergaben.
„Diese Täler sind demnach relativ jung“, erklärt Koautor Greg Stock vom Yosemite National Park. „Das Yosemite Valley war zwar schon vor Dutzenden Millionen Jahren ein Flusstal in der Sierra Nevada. Aber erst in den letzten fünf Millionen Jahren machte eine erneute Hebung der Gebirgskette die Flüsse steiler und vertiefte die Schluchten.“ Nach rund 40 Millionen Jahren tektonischer Pause löste diese Hebung einen Schub der Erosion aus, die den größten Teil der tiefen Taleinschnitte verursachte.
Gletscher vertieften die Täler nur wenig
Den Ergebnissen zufolge sind 40 bis 90 Prozent des heutigen Reliefs im Yosemite Valley erst durch die verstärkte Erosion der letzten fünf bis zehn Millionen Jahre entstanden. In dieser Zeit kerbte das Wasser den Tenaya Canyon mehr als einen Kilometer tief ein, wie die Geologen ermittelten. Auch die bis zu 1,5 Kilometer hoch aufragenden Steilwände von Half Dome und El Capitan entstanden erst zu dieser Zeit. „Der größte Teil der Topografie ist daher eher jung als alt“, sagt Stock.
Die Gletscher der Eiszeit hatten dagegen weniger großen Einfluss als zuvor angenommen. Sie trugen wahrscheinlich vor allem zur Erweiterung der zuvor schon tief eingekerbten Täler bei, wie Cuffey und sein Team berichten. Allerdings räumen sie ein, dass der vertiefende Einfluss des Eises im südwestlichen Teil des Yosemite-Gebiets etwas stärker gewesen sein könnte als im Tenaya Canyon. Dennoch sehen sie die voreiszeitliche Wassererosion als prägende Kraft für einen Großteil der heutigen Landschaft. (Geological Society of America Bulletin, 2022; doi: 10.1130/B36497.1)
Quelle: University of California – Berkeley
