Geologisk tid ska vara långsam, och det mest fasta föremålet bör vara berggrunden. Men ny forskning från University of Washington upphäver båda koncepten:Effekter av avverkning visar att mänsklig aktivitet avsevärt kan erodera berggrunden, får geologin att spola framåt.

Studien, publicerad 15 april i Förfaranden från National Academy of Sciences , fokuserar på Teanaway River, en pittoresk flod i centrala delstaten Washington.

"Under förra seklet, vi har mer flodsnitt på detta område än förväntat. Något fick dessa floder att börja erodera mycket mer, " sa huvudförfattaren Sarah Schanz, en före detta UW doktorand som nu är postdoktor vid Indiana University. "Vi vet att Teanaway River har eroderat i berggrunden tidigare, naturligtvis - det har några terrasser som är 1, 800 år gammal. Men denna nuvarande cykel är antropogen, eller mänskligt driven. "

Resultaten visar att praxis i samband med avverkning orsakade berggrundens snitt på upp till 2 meter (6 fot) längs flodbädden. Så mycket som hälften av vad som hade varit en översvämningsslätt förvandlades till en ny terrass som gränsar till floden.

"Det här är första gången som vi har kunnat lokalisera erosion i berggrunden på grund av mänsklig handling, "Schanz sa." De flesta floder eroderar med ungefär en tiondels millimeter per år. Det är ungefär 100 gånger det beloppet. "

Upptäckten betyder att denna vackra flodstrand är resultatet av mänsklig handling, inte naturkrafter. Det kan förändra hur geologer tänker om landskap i andra delar av världen, som Taiwan, med sin långa historia av intensiv mänsklig aktivitet.

Studien började för 20 år sedan när medförfattaren Brian Collins, en universitetslektor i flodgeologi, var nyfiken på varför det var så mycket utsatt berggrund i Teanaway.

Collins märkte också ovanliga flodterrasser, de trappstegsstrukturer längs flodstranden som är ett resultat av flodens översvämningscykler och sedan löper snabbare, skär en ny kanal djupare in i sedimentet. Han ledde en studie från 2016 som beräknade kortsiktiga förändringar i Teanaways västra gaffel och föreslog att avverkning kan ha fått floden att klippa en ny kanal.

Denna plats i en gemenskapsskog erbjöd god tillgång för regelbundna besök av forskargruppen och assistenter på grundutbildningen till alla tre gafflarna. Genom att kombinera tidningsrekord, material från UW Libraries specialsamlingar, Central Washington University och det lokala historiska samhället i Kittitas County, forskarna kunde pussla ihop och bekräfta hela historien.

Innan avverkningsvägar fanns, företag byggde tillfälliga "plaskdammar" högt upp på sluttningen med alla stockar och bröt sedan upp dammen med verktyg eller sprängämnen. Släppt vatten hjälpte till att skicka stockar som skjuter ner till kvarnen.

"Det var en sådan händelse att skolor stängde, och tidningsuppteckningar visar det riktigt bra, "Sade Schanz." Människor som fortfarande lever idag, några av deras tidigaste minnen handlar om att få se den. "

Nyckeln till processen är att skogshuggare skulle rensa bort skräp för att ge stockarna ett tydligt skott nerför floden. Detta tog bort barriärer som höll tillbaka sediment och rensade ut mycket av gruset från flodbädden. Sådana händelser, författarna tror, gjorde att erosionen förändrades dramatiskt.

"Om du har för mycket sediment, du skyddar i princip floden från erosion. Men om du inte har tillräckligt med sediment, när det sedimentet rör sig, den börjar träffa berggrunden och erodera den, "Sa Schanz.

David Montgomery, en UW professor i jord- och rymdvetenskap, och de andra två medförfattarna använde många tekniker för att analysera de fyra yngsta terrasserna vid flodens kant, inklusive LIDAR -kartor, koldatering av stenar och datormodeller. 1999 slog teamet till och med spikar i berggrunden och mätte erosionshastigheterna direkt.

Många floder, inklusive Teanaway, har individuella egenskaper som visar tecken på mänsklig påverkan på berggrundsområden. Men det är första gången som ett helt flodområde har omvandlats av mänsklig aktivitet.

"Detta är en direkt topografisk signatur av antropocen, 'människans ålder' som vi nu lever i, "Montgomery sa." Upptäckten att terrassytor i Teanaway är nyligen övergivna översvämningsplaner tyder på att liknande landformer runt om i världen också kan spegla påverkan av mänsklig aktivitet. "

UW-teamet publicerade nyligen en översiktsartikel som tittade på var flodterrasser har bildats över hela världen under de senaste 4, 000 år. Författarna visade att i många fall, flodterrassbildning sammanföll med avskogning.

"Det är typ av en handvågig koppling vid denna tidpunkt, men jag tror att detta kan vara utbrett över hela världen, sade Schanz. Det är bara inte en signal som vi har vetat att vi letat efter förut.

Schanz kommer att starta en fakultetsställning i augusti vid Colorado College, där hon också planerar att utforska vad fyndet betyder för hur flodkanjoner bildas genom naturliga processer.

"Jag tycker att den mänskliga delen är väldigt intressant, men vad har bredare konsekvenser, för mig, är beviset på att om du ändrar hur sediment rör sig genom en flod, du kan ändra erosionshastigheter, " sa Schanz.