Des chercheurs de Russie et de République tchèque ont réalisé une modélisation numérique d'arcades rocheuses naturelles à l'aide d'un modèle mathématique qui décrit une succession d'arcs se formant à la suite de l'altération puis se transformant en piliers rocheux sans intervention humaine. malgré leur ressemblance frappante avec les arcades architecturales. Les résultats de l'étude ont été publiés dans la revue Géomorphologie .

Une arcade architecturale est une succession d'arcs de même forme et de même dimension, chacun soutenu par des piliers. Les Romains utilisaient largement les arcades dans les aqueducs, viaducs, cirques, et amphithéâtres, alors qu'au Moyen Âge, Les architectes anglais et italiens les ont utilisés dans les cathédrales et les galeries ouvertes. Les arcades sont un monument architectural de Bologne en Italie. De façon intéressante, des structures similaires peuvent être trouvées dans la nature, comme témoignage de l'évolution de la roche à travers les âges, entraînée par les intempéries et l'érosion.

Un groupe de scientifiques du Skoltech Center for Design, Manufacturing and Materials (CDMM) et l'Université Charles (République tchèque) ont modélisé les processus conduisant à la formation d'arcades rocheuses dues à l'érosion. L'étude a utilisé le mécanisme d'érosion de la roche décrit précédemment par les scientifiques tchèques et Skoltech qui avaient découvert que l'érosion dans la roche (grès, granit, quartzite, tuf, etc.) se produit dans les zones à faible stress. Il a été montré que des arcades apparaissent dans des zones avec des discontinuités, telles que des fissures ou des couches minces de roche plus tendre.

"Dans la roche non uniforme, l'érosion fait passer la contrainte d'une partie de la roche à une autre, formant des zones anticycloniques régulières. Alors que l'érosion se poursuit, des arches apparaissent le long de la surface rocheuse et les zones anticycloniques voisines adjacentes se connectent pour former une arcade, " explique Alexandre Safonov, professeur assistant à Skoltech.

L'étude a montré qu'à mesure que le front d'érosion s'enfonce plus profondément dans la roche, plusieurs rangées d'arcades sont formées à l'intérieur. Une diminution du poids total de la roche due à l'érosion réduit les charges sur les arches individuelles, ce qui peut entraîner une érosion partielle des arcades et leur évolution en colonnades.

Le modèle décrit des arcades et des piliers en grès en République tchèque (Paradis de Bohême) et aux États-Unis (Parc national des Arches)) ainsi que des arcs et des colonnes dans les zones côtières.