Der Arches-Nationalpark ist ein Nationalpark der Vereinigten Staaten im Norden des Colorado-Plateaus am Colorado River nördlich der Stadt Moab im US-Bundesstaat Utah. Er bewahrt die weltweit größte Konzentration an natürlichen Steinbögen (engl.: arches), die durch Erosion und Verwitterung ständig neu entstehen und wieder vergehen. Im Parkgebiet sind über 2000 Arches mit einer Öffnung von mindestens 90 cm (3 Fuß) nachgewiesen. Die Ökosysteme des über 300 km² großen Parks reichen vom Flussufer des Colorado Rivers bis zum nackten Fels und sind durch die durchschnittliche Höhe von rund 1500 m über dem Meer bei Wüstenklima geprägt.
Das Gebiet wurde 1929 als National Monument unter Schutz gestellt und 1971 zum Nationalpark aufgewertet. Es wird vom National Park Service betreut.
Geographie und Klima Das Colorado-Plateau ist eine Hebung, die als Aufwölbung durch seitlich wirkende tektonische Kräfte entstanden ist. Der Park liegt auf durchschnittlich 1499 m über dem Meer, seine höchste Erhebung ist der „Elephant Butte“ im Osten mit 1696 Metern. Der tiefste Punkt des Parks liegt mit 1225 Metern im Süden am Colorado River, nahe am Parkeingang und Besucherzentrum. Der Süden des Parks ist geprägt durch Canyon-artige, fast das ganze Jahr trockene Wasserläufe, der Rest des Gebietes ist ein Hochplateau, das von mehreren flachen und breiten Tälern durchzogen ist.
Klimatisch ist das Gebiet eine Wüste. Im Sommer können die Temperaturen 40 °C erreichen, während sie im Winter auf bis zu −10 °C sinken können. Schwankungen innerhalb eines Tages von mehr als 25 °C sind keine Seltenheit. Der Niederschlag liegt unter 200 mm im langjährigen Mittel. Der geringe Niederschlag liegt an der Nähe zum nördlichen Wendekreis, der hohen Lage, die zu vorherigem Abregnen an den Grenzen des Colorado-Plateaus führt, und der Lage im Inneren des Kontinents, was zu einem extremen Kontinentalklima führt.
Durchschnittstemperaturen und Niederschlagsmengen im Durchschnitt über 15 Jahre:
Jan Feb Mar Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez Jährlich Max Temp (°C) 5 11 16 21 28 30 37 36 30 23 12 7 21 Min Temp (°C) −8 −3 1 6 11 13 18 18 14 6 −2 −6 6 Niederschlag (mm) 9 12 12 19 14 11 14 23 22 29 17 17 196
Geologie Die Steinbögen, wegen derer das Gebiet unter Schutz gestellt wurde und die die Hauptattraktion des Nationalparks darstellen, sind Öffnungen in Felsrippen, die durch Erosion ohne Beteiligung von fließendem Wasser entstehen. Sie sind so von natürlichen Steinbrücken abgegrenzt.Naturalarches.org: FAQ (abgerufen am 11. April 2009)
Schichtfolge Die hohe Konzentration der Steinbögen im Parkgebiet von 310 km² lässt sich durch die Geologie der Region erklären.National Park Service: Arches National Park – Geologic Resource Evaluation Report (PDF; 1,5 MB) Vor etwa 300 Millionen Jahren im späten Pennsylvanium, das dem Erdzeitalter des Paläozoikum zugehört, lag an der Stelle des heutigen Parks ein mit Salzwasser gefülltes Becken namens Paradox Basin. Im auch damals heißen und trockenen Klima setzte sich Salz im Becken ab, wenn Wasser verdunstete. Über mehrere hunderttausend Jahre muss das Becken immer wieder mit neuem Salzwasser befüllt worden sein, im Ergebnis bildete sich die bis zu 1500 m dicke Paradox Formation aus einer Salzschicht, die von Mergel, Ton, Anhydrit und einzelnen Vorkommen von Schiefer durchzogen ist. Sie wurde abgedeckt durch die Honaker Trail Formation aus sowohl Kalk- als auch Sandstein. Letzterer entstand aus Erosionsprodukten der östlich gelegenen Uncompahgre Mountains, einem Vorgänger der Rocky Mountains. Sie ist nur an einer Stelle im Süden des Parks aufgeschlossen.
Im Gebiet des Paradox Basins fehlen weitgehend die Gesteinsschichten aus den Perioden des Perm und der Trias von etwa 300 bis 200 mya, die an anderen Stellen des Colorado-Plateaus die Schichtenfolge der Grand Staircase prägen; sie wurden lokal durch zwischenzeitliche Erosion abgetragen. Nur vereinzelt sind Ablagerungen der Cutler-Formation aus dem Perm und der Moenkopi-Formation sowie der Chinle-Formation der Trias vorhanden. Auch vom Anfang des Jura vor rund 200 Millionen Jahren sind nur dünne Schichten erhalten. Sie entstanden aus Sanddünen, die, vom Wind getrieben, die wieder freigelegten Salzschichten überlagerten und unter dem Druck späterer Schichten in geologisch langer Zeit zum Wingate-Sandstein verdichtet wurden. An wenigen Stellen liegt über ihm eine dünne Schicht Kenyata-Sandstein, der als Sande von Schwemmfächern abgelagert wurde.D. L. Baars, H. H. Doelling: Moab salt-intruded anticline, east-central Utah. In: Geological Society of America, Centennial Field Guide – Rocky Mountain Section, Band 2. Boulder, Colorado, Geological Society of America, 1987, ISBN 0-8137-5406-2, Seiten 275–280 Bedeutend ist die Schicht des Navajo-Sandsteins. Er entstand aus der Verdichtung von durch Wind zusammengetriebenen Dünen. Die daraus resultierenden, runden Formen mit überlappenden Strukturen wechselnder Richtungen sind fast überall im Park an der unmittelbaren Erdoberfläche zu beobachten.
Um 150 mya am Ende des Juras wurde er wiederum von heterogenen sandigen Sedimenten abgedeckt, die zur Entrada-Sandstein-Formation wurden.Eugene P. Kiver, David V. Harris, Seite 506 f. Ihre unterste Schicht wird Dewey Bridge Member genannt, darüber liegt der Slick Rock Member. Zusammen werden sie als Carmel Formation bezeichnet. Darüber liegt der Moab Member aus der Curtis Formation. Aus diesem Gestein erodierten alle Steinbögen des Parks, fast alle liegen in der Slick Rock Schicht. Diese Schicht war mit rund 1600 m jüngerem Gestein vom Ende des Juras und aus der Kreide überdeckt, das aber im Park fast vollständig erodiert ist, aber im Umfeld des Parks als Summerville und Morrison-Sandstein, sowie aus der Kreide der Cedar Mountain Formation, dem Dakota Sandstein und als Mancos-Schiefer gefunden werden kann. Im Quartär wurden Sedimente am Colorado River abgelagert, und die Oberfläche des Parks ist stark durch nicht-konsolidierte Sande geprägt, die aus junger Erosion stammen und über den Wind verfrachtet werden.
mini|links|hochkant=2.33|Entstehung natürlicher Steinbögen 1. Durch den Einbruch der Antiklinalen brachen die durch Hebung entstandenen Risse im Sandstein auf. 2. Durch Erosion vergrößerte sich die Oberfläche der Risse, wodurch die Erosion noch rascher fortschreiten konnte, so dass lange, rippenartige Strukturen entstanden. 3. Felsen bröckeln ab und durchbrechen die Rippen, in wenigen Fällen entstanden Löcher in den Wällen. 4. Die so entstandenen Löcher werden durch Wind und Wetter weiter erodiert, Wasser dringt teilweise in den Sandstein ein und sprengt beim Gefrieren weitere Felsen heraus.
Entstehung der Steinbögen Für die Entstehung der Steinbögen ist die Kombination aus unterirdischen Salzlagern, dem heterogenen Sandstein, und der großen Meereshöhe mit extremem Klima verantwortlich. Der Salzstock wurde durch spätere Sedimente abgedeckt und da deren Verteilung und Druck nicht einheitlich war, wurde das Salz in einigen Regionen verdrängt, an anderen wölbte es sich bis zur Oberfläche auf. Die Sedimentgesteine sanken ab, Antiklinalen entstanden.Frederic O. Escosa, Mark G. Rowan et al.: Lateral terminations of salt walls and megaflaps: An example from Gypsum Valley Diapir, Paradox Basin, Colorado, USA. In: Basin Research, 2018, vol. 31, num. 1, p. 191–222, DOI:10.1111/bre.12316
Als in den letzten 5 bis 10 Millionen Jahren die tektonische Hebung des gesamten Colorado-Plateaus stattfand, beschleunigte sich die Erosion. In der Folge kamen die Entrada- und Navajo-Sandsteine der Oberfläche nahe, und in Spalten drang Wasser ein. Es erreichte den Salzstock und spülte ihn langsam aus. Dadurch brachen am Rand der Antiklinale Risse auf. Bei gestreckten Antiklinalen verliefen diese Spalten parallel und konnten mehrere Kilometer lang sein. Zwischen ihnen entstanden Rippen (engl. Fin) aus Stein. Im Park liegen zwei Täler, die aus dem Einbruch solche länglichen Antiklinalen entstanden sind, Salt Valley und Cache Valley. Die weit überwiegende Zahl der Arches liegt an ihren Rändern, das Fiery Furnace genannte Gebiet mit den meisten jungen und kleinen Arches in ihrem Schnittpunkt.
mini|Rippen im Devils Garden des Arches-Nationalparks Ein Steinbogen entsteht insbesondere da, wo in einer Rippe Sandstein verschiedener Zusammensetzung übereinander liegt und die untere Schicht weicher ist. Dies trifft häufig auf den Übergang vom Dewey Bridge Member zum Slick Rock Member zu, wenn der weichere Dewey-Sandstein zu bröckeln beginnt. Geschieht dies von beiden Seiten einer Rippe und bricht die Dewey-Schicht durch, kann ein Steinbogen entstehen. Als Arch gelten nur solche Öffnungen, deren größter Durchmesser drei Fuß (90 cm) übersteigt.National Park Service: Arches National Park – Natural Features (abgerufen am 11. April 2009)
mini|Wall Arch, 2005 Ist der Bogen nicht mehr tragfähig, stürzt er ein. Da der Prozess der Erosion fortdauert, wird dieses Schicksal schließlich jeden Bogen ereilen. So brach der Wall Arch, damals zwölftgrößter Bogen des Parks und direkt am viel begangenen Devils Garden Trail gelegen, zwischen dem 4. und 5. August 2008 zusammen.National Park Service: Wall Arch Collapses – Pressemitteilung vom 8. August 2008 (abgerufen am 11. April 2009)
Im Park kann man die verschiedenen Stadien an vielen Stellen beobachten. Auf die gleiche Weise entstehen und vergehen auch die anderen Felsformationen.
Ökosysteme Der Arches-Nationalpark liegt in der Ökoregion „Semiaride Flussterrassen und Canyons“ (engl. Semiarid Benchlands and Canyonlands), einem Teil des Colorado-Plateaus.Die Beschreibung beruht auf: US Environmental Protection Agency: (abgerufen am 28. Dezember 2009) Sie ist gekennzeichnet durch Hochland-Gras-, Strauch- und Waldgesellschaften und unterscheidet sich durch die Höhenlage von den tiefer gelegenen ariden Canyonzonen. Das Landschaftsbild ist durch Schichtstufen und Flussterrassen geprägt, in denen Tafelberge und Canyons mit steilen Böschungen liegen. Vielfach ist das Grundgestein aufgeschlossen. Der Boden ist junger Entisol aus Sanden. Typische Pflanzen sind Gräser, Gänsefußgewächse, Meerträubel, Atriplex canescens, eine Melde und Wüsten-Beifuß. Kiefern und Wacholder bevorzugen Standorte mit flachen, steinigen Böden.United States Geological Society: Arches National Park – Vegetation Classification and Mapping Project Report, 2009.National Park Service: Arches National Park – Annotated Checklist of Vascular Flora (PDF; 745 kB), 2009. mini|Nördliche Grashüpfermaus Onychomys leucogaster mini|Westlicher Buschhäher (Aphelocoma californica) mini|Westlicher Halsbandleguan (Crotaphytus collaris baileyi)Überall im Park kann man Truthahngeier (Cathartes aura) und Weißbrustsegler (Aeronautes saxatalis) am Himmel fliegen sehen. Über 270 Vogelarten wurden bisher im Park beobachtet, darunter Zugvögel und Gelegenheitsgäste.National Park Service:
Über 50 Säugetierarten sind im Park nachgewiesen oder werden angenommen. Die meisten davon sind selten oder kommen nur in kleinen Populationen vor. Häufig sind nur einige Nagetiere und Fledermäuse.National Park Service: Das größte dauerhaft im Park lebende Säugetier ist der Maultierhirsch (Odocoileus hermionus). Wüsten-Dickhornschafe (Ovis canadensis nelsoni) sind lediglich im Süden des Parks nahe dem Colorado zu sehen. Gelegentliche Besucher sind die Gabelböcke (Antilocapra americana).
Im Park leben rund 18 Echsen- und Schlangenarten, die sich vor allem von Insekten und kleinen Säugetieren ernähren.National Park Service: Sie selbst stellen eine wichtige Nahrung für Greifvögel und Raubtiere dar. Sie sind sehr gut angepasst an die Trockenheit und Hitze der Wüste und fallen im Winter bei extremer Kälte in eine Winterstarre.