Det er interessant, at det ikke var store oversvømmelser eller dramatiske ændringer i vandløbet – for det meste var det bare sandklitternes regelmæssige kravlen hen over flodbunden. Faktisk var der kun tale om nogle få måneder.

Denne almindelige karakter af flodaflejringer, eller fluviale lag, har forvirret geologer i det meste af et århundrede. I betragtning af hvor lidt af en flods historie der bliver bevaret, finder forskerne det mærkeligt, at optegnelser af det almindelige er fremherskende, snarere end beviser for de mest ekstreme begivenheder. Ny forskning, der er offentliggjort i tidsskriftet Geophysical Research Letters, afslører de processer, der måske endelig kan forklare denne gåde.

Undersøgelsen, der ledes af Vamsi Ganti, der er assisterende professor i geomorfologi ved UC Santa Barbara, berører en af de længstvarende debatter inden for geologi: katastrofeforskning versus uniformitarisme. Det vil sige, om de geologiske optegnelser har en tendens til at være mere påvirket af store, sjældne begivenheder eller af små, men almindelige hændelser.

Når det drejer sig om flodaflejringer, har katastrofeismen et ret intuitivt argument. “Hvis sandsynligheden for, at en begivenhed bliver bevaret, er lav, så bør det, der bliver bevaret, på en eller anden måde være specielt”, forklarede Ganti. Forskerne finder imidlertid, at dette simpelthen ikke er sandt, selv om mindre end 0,0001% af den forløbne tid er bevaret.

“Det er grunden til, at vi kalder dette for den mærkelige ordinæritet af flodlagene,” sagde Ganti, “fordi det er mærkeligt, at de bevarede begivenheder er så ordinære, selv om tidsbevaringen er så ekstraordinær.”

Flodernes morfologi har en tendens til at selvorganisere sig selv i et hierarki af niveauer, hvilket Ganti og hans kolleger mente var nøglen til at forstå denne mærkelige ordinæritet. Rippler og klitter bevæger sig over flodbunde i størrelsesordenen minutter og timer. Sandbankerne bevæger sig over måneder og år, mens floder slynger sig og hopper over deres bredder over år og århundreder. I den mest ekstreme ende kan ændringer i havniveauet fremskynde erosion eller fremme sedimentation i løbet af årtusinder.

Glædeligvis forstår forskerne, hvordan hvert af disse fænomener optræder i de stratigrafiske optegnelser på baggrund af moderne observationer. Det viser sig, at disse træk varierer i størrelse fra tommerhøje krusninger til havniveauinduceret erosion, der kan skure hundredvis af meter sediment.

Ganti og hans kolleger byggede en sandsynlighedsmodel for at teste deres hypotese. De fandt, at hvis alle flodprocesser sker på samme skala, er det kun de mest ekstreme begivenheder, der bliver bevaret. Men så snart de indførte et hierarki, begyndte sediment fra almindelige processer at udfylde den erosion, der var forårsaget af fænomener et niveau højere.

Mysteriet var løst. “Så længe du har en hierarkisk organisation i floddynamikken, vil dine lag være almindelige,” sagde Ganti.

Videnskabsfolk har kendt til disse forskellige hierarkiske niveauer i flodmorfologien i længere tid, men ingen havde før nu direkte forbundet dem med det ordinære i flodlagene, forklarede Ganti. Før disse resultater var sedimentologer lidt ligesom de tidlige biologer, der kendte til taksonomi – arter, slægter, familier osv. — uden at forstå den evolutionsteori, der forklarer den dynamik, der forbinder dem.

Hændelser i et niveau kan opbygge sediment — i så fald bliver de bevaret — eller de kan erodere sedimentet, som så vil blive fyldt op af almindelige begivenheder et niveau lavere. Så mens nogle ekstreme begivenheder er bevaret, dominerer almindelige fænomener den stratigrafiske optegnelse.

Ganti indså også, at de relative tidsrammer, over hvilke niveauerne udvikler sig, bestemmer, hvad der er bevaret. Tag for eksempel den relative hastighed af flodvandring i forhold til avulsion, eller hvor ofte floden springer over sine bredder. “Hvis vandringen er hurtig, og hvis der kun sjældent sker en udvandring, bliver man ved med at omarbejde sine aflejringer”, forklarede Ganti. Disse systemer har en tendens til kun at bevare de mest ekstreme kanalhøjder. “Men når du har en avulsion, kan du ikke længere bearbejde den aflejring, fordi du er sprunget til et nyt sted.”

Med denne forståelse kan forskerne nu bruge lag til at sammenligne, hvor hurtigt hvert niveau udviklede sig, da en flod faktisk var aktiv. Faktisk styrker resultaterne konklusionerne fra Ganti’s tidligere undersøgelse, hvor han havde påvist, at prækambriske floder kunne have lignet de enkeltkanalede, slyngende floder, som vi kender i dag.

Forskere havde længe tvivlet på dette, da der ikke var bevaret beviser i de stratigrafiske optegnelser. Mange hævdede, at sådanne floder ville have haft brug for planter til at sikre deres bredder, og landplanter havde endnu ikke udviklet sig. Men snarere end at de ikke havde nogen vandring, er det i virkeligheden sandsynligt, at disse floder slingrede sig så ofte, at deres strata blev ved med at blive slettet. Andre forskere har faktisk fundet ud af, at floder i landskaber uden vegetation vandrer 10 gange hurtigere end floder med vegetation.

Ganti’s resultater har også konsekvenser for den moderne verden, hvor klimaændringer og havniveaustigninger ændrer de store flodsystemers adfærd. For at forstå vores fremtid ser mange forskere på aflejringer fra floder under det palæocæne og eocæne termiske maksimum, hvor gennemsnitstemperaturerne pludselig steg med 5 til 8 grader Celsius, hvilket kan sammenlignes med de moderne klimaændringer. Der er tegn på, at floderne var mere mobile dengang, og nu har vi redskaberne til at fastslå hvorfor.

“Vi ved, at sedimentforsyningen til floderne ændrer sig på grund af menneskeskabte ændringer. Men det, vi ikke ved, er, hvilken bane vi sender floderne ind på på lang sigt”, sagde Ganti.

“Vil vi bare øge vandringshastigheden? Vil vi gøre udvandringer hyppigere? Denne forskel er vigtig, fordi den er afgørende for oversvømmelseshistorien, og hvor man udvikler sig i de kommende årtier og århundreder.”