น้ำตก River Warren Falls ประวัติศาสตร์ทางธรณีวิทยาของมินนิโซตา

น้ำตก River Warren Falls เป็นน้ำตกขนาดมหึมาที่เคยตั้งอยู่บนแม่น้ำ Warren ซึ่งเป็นแม่น้ำสายหลักในยุค glacial ของรัฐมินนิโซตา สหรัฐอเมริกา โดยมีจุดเริ่มต้นอยู่ที่เมืองเซนต์พอล (Saint Paul) ในปัจจุบัน น้ำตกแห่งนี้มีความกว้างถึง 2,700 ฟุต (820 เมตร) และสูงถึง 175 ฟุต (53 เมตร) ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ทางธรณีวิทยาที่สำคัญยิ่ง

ประวัติศาสตร์ทางธรณีวิทยา

พื้นที่บริเวณเมืองฝาแฝด (Twin Cities) อย่างเซนต์พอลและมินนีแอโพลิส ประกอบด้วยชั้นหินที่ซับซ้อน ซึ่งเกิดจากทะเลในยุค Ordovician เมื่อ 500 ล้านปีก่อน โดยมีชั้นหินทราย St. Peter Sandstone หนา 155 ฟุต (47 เมตร) อยู่ด้านล่างสุด ตามด้วยชั้นหินดินดาน (shale) หนา 16 ฟุต (4.9 เมตร) และปิดทับด้วยชั้นหินปูน Platteville limestone หนา 35 ฟุต (11 เมตร) ซึ่งเป็นหินปูนที่เกิดจากซากฟอสซิลของสัตว์เปลือกแข็ง

การก่อตัวของหุบเขาและทะเลสาบ

เมื่อประมาณ 20,000 ปีก่อน พื้นที่นี้ถูกปกคลุมด้วยแผ่นน้ำแข็ง Laurentide Ice Sheet (Superior Lobe) ซึ่งเมื่อน้ำแข็งละลายได้ทิ้งร่องรอยเป็นเนินเขา moraine และเกิดเป็นหุบเขาอุโมงค์ (tunnel valleys) ที่ตัดผ่านชั้นหินปูนด้วยแรงมหาศาล เพื่อระบายน้ำละลายจากน้ำแข็งและตะกอน

เมื่อน้ำแข็งถดถอย ร่องเหล่านี้ถูกเติมเต็มด้วยตะกอน glacial till และ outwash deposit ซึ่งบางครั้งมีก้อนน้ำแข็งขนาดใหญ่ฝังอยู่ เมื่อน้ำแข็งเหล่านี้ละลายจึงเกิดเป็นหลุม (kettles) ซึ่งกลายเป็นที่ตั้งของทะเลสาบในเมือง Twin Cities เช่น ทะเลสาบ Harriet และ Bde Maka Ska

แม่น้ำ Warren และการเกิดน้ำตก

เมื่อประมาณ 11,700 ปีก่อน แม่น้ำ Warren เริ่มไหลผ่านตอนกลางของรัฐมินนิโซตา โดยตัดผ่านตะกอน glacial till แต่ยังคงอยู่บนชั้นหินปูน เมื่อแม่น้ำไหลมาถึงบริเวณเซนต์พอล ปริมาณน้ำมหาศาลได้ชะล้างตะกอนทรายและหินดินดานที่เติมเต็มร่องหินปูนออกไปอย่างรวดเร็ว ส่งผลให้เกิดน้ำตก River Warren Falls ที่ตกลงสู่หุบเขาลึก 175 ฟุต (53 เมตร)

การถดถอยของน้ำตกและการเปลี่ยนแปลง

ความปั่นป่วนของน้ำที่ตกลงมาได้ชะล้างหินทรายที่อยู่ด้านล่าง ทำให้ชั้นหินปูนที่อยู่ด้านล่างแตกออกเป็นชิ้นๆ และถดถอยขึ้นไปทางต้นน้ำ โดยภายใน 10,000 ปีก่อน น้ำตกได้เคลื่อนที่ไปยังจุดบรรจบของแม่น้ำ Warren และแม่น้ำมิสซิสซิปปี บริเวณฟอร์ตสเนลลิง (Fort Snelling) และถดถอยต่อไปจนถึง Nine Mile Creek เมื่อประมาณ 9,400 ปีก่อน

หลังจากนั้น ทะเลสาบ Agassiz ได้เริ่มระบายน้ำออกทางเหนือผ่านแม่น้ำ Red River of the North ไปยังอ่าว Hudson ทำให้แม่น้ำ Warren หยุดไหล และถูกแทนที่ด้วยแม่น้ำมินนิโซตา (Minnesota River) ซึ่งมีขนาดเล็กกว่าและมีพลังงานน้อยกว่า จึงทำให้เกิดการสะสมของตะกอน (alluvium) ทับถมกันจนเต็มหุบเขาในบางจุด

มรดกทางธรณีวิทยาในมินนีแอโพลิส

เมื่อน้ำตก River Warren Falls ถดถอยผ่านจุดบรรจบของแม่น้ำ Warren และแม่น้ำมิสซิสซิปปี ได้เกิดน้ำตกแห่งใหม่ขึ้นที่จุดที่แม่น้ำมิสซิสซิปปีไหลลงสู่แม่น้ำ Warren ที่มีระดับต่ำกว่า น้ำตกแห่งนี้ได้ถดถอยขึ้นไปทางต้นน้ำเป็นระยะทาง 8 ไมล์ (13 กม.) ตลอดระยะเวลา 9,600 ปี จนกลายเป็นน้ำตก St. Anthony Falls ที่หลุยส์ เฮนนิพิน (Louis Hennepin) พบเห็นในปี 1680 ซึ่งเป็นแหล่งพลังงานสำคัญที่กำหนดตำแหน่งที่ตั้งของเมืองมินนีแอโพลิส

นอกจากนี้ น้ำตก Minnehaha Falls ซึ่งเป็นจุดท่องเที่ยวที่สวยงามในปัจจุบัน ยังเป็นหลักฐานทางธรณีวิทยาที่แสดงให้เห็นถึงโครงสร้างหินปูนทับบนหินทรายได้อย่างชัดเจน