Исследователи из России и Чехии провели моделирование возникновения аркад в скалах под действием эрозии. Математическая модель описывает возможность появления последовательно соединенных между собой арок, напоминающих архитектурные аркады, без участия человека и дальнейшее их превращение в колонны.
Смоделировано возникновение природных арок в скалистых горных породах / ©feodosiafoto.com
Результаты исследования опубликованы в журнале Geomorphology. Архитектурные аркады – это ряд одинаковых по форме и размеру арок, опирающихся на колонны. Такие конструкции активно применяли древние римляне для строительства акведуков, виадуков, цирков и амфитеатров.
В средние века аркады применялись английскими и итальянскими архитекторами при строительстве соборов и открытых галерей. Например, галереи аркад являются визитной карточкой итальянского города Болонья. Интересно, что похожие аркады встречаются и в природе, арки в горных породах – один из путей эволюции горных пород под действием механизмов эрозии.
Группа ученых из Центра проектирования, производственных технологий и материалов Сколтеха и Карлова Университета (Чехия) провела моделирование процессов, приводящих к образованию аркад в скалах при действии эрозии. В работе был использован ранее описанный учеными из Чехии и Сколтеха механизм эрозии различных горных пород (песчаник, гранит, кварцит, туф и другие), согласно которому эрозия возникает в областях с низким уровнем механических напряжений.
Было показано, что аркады образуется в зонах неоднородности горных пород, которые могут быть связаны с трещинами или тонкими слоями более мягкой породы. «При эрозии горной породы в зоне неоднородности происходит перераспределение нагрузок от одной части скалы на другую, образуя регулярные области с наибольшим давлением.
При дальнейшей эрозии возникают арки вдоль поверхности скалы, соединяющие соседние зоны с большим давлением. Так появляются аркады, которые состоят из последовательности арок», – комментирует профессор Сколтеха Александр Сафонов.
Согласно результатам исследования: при продвижении фронта эрозии вглубь скалы образуется нескольких рядов аркад внутри скалы. Далее при уменьшении общей массы скалы из-за эрозии нагрузка на отдельные арки аркад уменьшается, что может приводить к частичной эрозии аркад и эволюции их в колоннады.
Предложенная модель описывает образования различных аркад и колонн в таинственных горных городах из песчаника в Чехии и США. Также модель описывает образование сводов и колонн в прибрежных зонах.
