Геологическая деятельность озёр и болот

Геологическая деятельность озёр

Озёра — природные водоёмы со стоячей или слабопроточной водой, образующиеся в результате затопления понижений суши (котловин) водными массами. Озёра не имеют связи с океаном и, в отличие от рек, обладают замедленным водообменном.

Каждое озеро состоит из четырёх взаимосвязанных природных компонентов: котловины, водной массы с растворёнными в ней веществами, населяющих водоём живых организмов, озёрных отложений.

Происхождение озёрных котловин. По происхождению озёра разделяются на материковые — возникшие на континентах, и морские — отделившиеся от моря при измерении уровня Мирового океана или вследствие движений земной коры (например, Каспийское и Азовское озёра).

С проявлением эндогенной активности связано образование тектонических и вулканических котловин. Котловины тектонического происхождения образуются в результате движения участков земной коры, что занимают обширную площадь, характеризуются большой глубиной и имеют древний возраст. К этой группе относятся, например, Байкал (являющееся самым крупным пресноводным водоёмом и обладающее максимальной среди озёр глубиной —1642 м), Великие Африканские озёра (в том числе Танганьика с глубиной —1470 м), озеро Бива (крупнейшее озеро в Японии, славящееся добываемым в нём пресноводным жемчугом), приуроченные к изометричным прогибам озера Чад и Эйр.

Котловины вулканического происхождения образованы в понижениях вулканического рельефа. Особенностью таких озёр является присутствие эндогенных источников энергии и вещества. Воды озёр в вулканических кратерах имеют частично атмосферное, частично пневматолитовое и гидротермальное происхождение, они насыщены растворенными минеральными веществами и газами, часто нагретые. Ряд озёр располагаются среди застывших лавовых полей: озёрные котловины формируются за счет вытекания жидкой лавы из-под застывающего поверхностного лавового горизонта и проседания его поверхности, другим механизмом является подпруживание рек и ручьев лавой или лахаром при извержении вулканов. Купные котловины образуются при заполнении кальдер, образовавшихся вследствие проседания вулкана в магматическую камеру после извержения (например, оз. Йеллоустон площадью 350 км2). Котловины такого происхождения встречаются в районах современной или древней вулканической деятельности (Камчатка, Закавказье, Исландия, Италия, Япония, Новая Зеландия и др.).

Многообразие экзогенных процессов приводит к образованию различных групп озёрных котловин. Большое количество озёрных котловин имеют ледниковое происхождение. Они могут формироваться в теле ледника (налёдные и подлёдные озера), в краевой ледниковой зоне (прогляциальные — имеющие непосредственную связь с ледником, перигляциальные — отделённые от ледника отложениями), в области развития ледникового рельефа (экзараци- онного и тиллового), при подпруживании ледником речных долин. В горах ледниковые озёрные котловины представлены ледниково- подпрудными (часто перекрытие осуществляется моренными отложениями) и небольшими каровыми; у края ледника располагаются прогляциальные озера). На равнинах котловины ледникового происхождения распространены на территории, подвергавшейся четвертичному оледенению. Среди них можно выделить котловины экзарационного, ледниково-аккумулятивного и морено-запруд- ного происхождения. Экзарационные котловины связаны с выработанным движущимся льдом отрицательными формами рельефа

(знаменитым примером служит оз. Лох-Несс в Шотландии, образовавшееся в обработанной ледником долине реки).

Тысячи озёр, образовавшихся в котловинах ледникового вспахивания, встречаются на территории Скандинавского полуострова, на севере Канады. Ледниково-аккумулятивные котловины образуются в области развития моренных отложений (тилля), они имеют овальную форму и небольшую глубину (Чудское, Ильмень); в условиях холмисто-западинного и холмисто-увалистого рельефа обладают неправильной формой, островами, сложной береговой линией, расчленённой полуостровами и заливами (Селигер). Мо- ренно-запрудные котловины возникают при запруживании тиллем доледниковых речных долин (например, оз. Сайма в Финляндии).

В областях многолетней мерзлоты образуются котловины термокарстового происхождения, обязанные своим происхождением таянию ископаемого льда и мерзлых пород и просадкам грунта. Такое происхождение имеют многие котловины тундровых озерков. Все они имеют небольшую глубину и невелики по площади. Ещё один район развития термокарстовых котловин — область распространения четверичных флювиогляциальных отложений. Здесь при таянии покровных ледников под толщей отложений, вынесенных талыми ледниковыми водами, оказались погребенными огромные глыбы мертвого льда. Многие из них растаяли только спустя сотни лет, и на их месте возникли котловины, заполнившиеся водой.

Озерные котловины карстового происхождения образуются в районах, сложенных растворимыми (карстующимися) породами, где атмосферные или подземные воды заполняют впадины карстового рельефа. Примером служит известный по роману Ильфа и Петрова «Провал» в Пятигорске (озеро глубиной 11 м и диаметром 15 м расположено на дне карстовой воронки глубиной 41 м).

Котловины суффозионного происхождения образуются при просадке грунтов в связи с выносом подземными водами рыхлых пылеватых частиц. Котловины такого генезиса встречаются в степной и полупустынной зонах Центральной Азии, Казахстана и Западно-Сибирской равнины.

Озерные котловины флювиалъного происхождения связаны с геологической деятельностью рек. Чаще всего это старичные и дельтовые озёра. Иногда образование озёр обусловлено преграждением русла реки аллювиальными наносами другой реки. Например, образование озера Сент-Крой (США) связано с подпруживанием реки Сент-Крой аллювием р. Миссисипи. В связи с динамичностью эрозионных и аккумулятивных флювиальных процессов и небольшими размерами котловин, последние относительно быстро заполняются наносами и зарастают в одних местах и образуются в других.

Некоторые озёрные котловины формируются в результате под- пруживания рек оползнями, обвалами или селями. Обычно такие озёра существуют недолго - происходит прорыв наносов, образующих плотину. Так, в 1841 р. Инд на территории современного Пакистана была подпружена оползнем, возникшим в результате землетрясения, а через шесть месяцев плотина рухнула, и озеро длиной 64 км и глубиной 300 м было спущено за 24 часа. Озёра данной группы могут оставаться стабильным при условии, что избыток воды отводится через устойчивые к эрозии породы. Например, Сарезское озеро, образовавшееся в 1911 г. в долине р. Мур- габ на Восточном Памире, существует до сих пор и имеет глубину 500 м (десятое место по глубине среди озер мира). Процесс подпру- живания реки мощным обвалом способствовал и образованию одной из «жемчужин» Кавказа — озера Рица в Абхазии. Гигантский обвал запрудил реку Лашипсе, вследствие чего её воды более чем на 2 км затопили ущелье, а их отметка поднялась на 130 м. Из-под природной каменной плотины выбивается река с уже другим названием - Юпшара.

Котл,овины. прибрежно-морского происхождения образуются в результате отделения морских бухт барами от акватории моря в процессе перемещения вдольберегового потока наносов. На начальном этапе котловина заполнена солёными морскими водами, в дальнейшем образовавшееся соленое озеро обычно постепенно опресняется.

Небольшие котловины, органогенного происхождения возникают на сфагновых болотах тайги, лесотундры и тундры, а также на коралловых островах. В первом случае они обязаны своим происхождением неравномерному нарастанию мхов, во втором — коралловых полипов.

К картерам импактного происхождения приурочены кратерные озера. Импактные структуры преобразуются экзогенными и тектоническими процессами, в и большинстве своем не выделяются в рельефе, лишь иногда к ним приурочены озера. Примером служит озеро Маникуаган в Квебеке, образованное в крупном кратере триасового возраста. Выразительная форма этого озера, особенно на космических снимках (рис. 2.6.1.16), за что озер получило неофициальное название «Глаз Квебека».

Побережье Мертвого моря (а), оз. Маникуаган в метеоритном кратере

Рис. 2.6.1.1. Побережье Мертвого моря (а), оз. Маникуаган в метеоритном кратере

(б, космический снимок)

Озёра искусственного происхождения связаны с заполнением водой искусственных котловин (карьеров и пр.), либо с подпружи- ванием речных потоков плотинами. При сооружении плотин образуются различные по размерам водоёмы - от небольших прудов до огромных водохранилищ (расположенные в Африке водохранилища Виктория на реке Виктория-Нил, Вольта на р. Вольта и Кариба на р. Замбези; в России самым крупным по объему является Братское водохранилище на реке Ангаре). Нужно заметить, что плотины создаются не только человеком. Плотины, построенные бобрами, могут достигать длины более 500 м, но существуют они лишь непродолжительное время.

Озёра в масштабах геологического времени существуют относительно недолго. Исключение составляют лишь некоторые озёра с котловинами тектонического происхождения, приуроченные к активным зонам земной коры, и крупные морские озёра. Со временем котловины заполняются осадками или заболачиваются.

По характеру стока озёра подразделяются на проточные (с поверхностным или подземным стоком), с периодическим стоком, бессточные, временные (формирующиеся в аридных областях после сильных дождей). По минерализации: на пресные (менее 1 мг/л), соленые (1—35 мг/л), соляные (более 35 мг/л). Источниками солей выступают впадающие в озеро постоянные и временные водотоки, подземные воды и атмосферные осадки. В условиях сильного испарения бессточные озера превращаются в соляные (с минерализаций более 35 г/л), их воды превращаются в рапу — насыщенный соляной раствор. Минерализация рассолов в таких озёрах может достигать 400-460 г/л (в озерах Данакильской соляной долины в Эфиопии). [1]

Модель формирования водного и солевого баланса Мертвого моря (по Г. А. Беленицкой)

Рис. 2.6.1.2. Модель формирования водного и солевого баланса Мертвого моря (по Г. А. Беленицкой)1: 1 - соленосные отложения субстрата; 2 - рассолы Мертвого моря; 3 - напорный уровень глубинных рассолов; 4 - ориентировочная глубина интенсивного влияния вод поверхностного стока; 5 - зона смешения вод поверхностного и глубинного стока (верхний слой стратифицированных рассолов); 6-9 - главные участники водного и солевого питания Мертвого моря (длина стрелок и цифра в числителе ( %) отражают относительную роль каждого участника в водном, питании, ширина стрелок и цифра в знаменателе - их роль в солевом, питании: 6 - воды поверхностного (речного) стока, 7 - рассолы выщелачивания солей, 8 - глуби нные напорные рассолы, 9 - атмосферные осадки и аэрозольный солевой занос; 10- тектонические нарушения

Факторами формирования высокоминерализованных озёр выступают либо поступление подземных рассолов или рассольно-соляных масс (инъекционно-осадочная модель), либо интенсивное испарение морских вод (эвапортировая модель). Первый случай определяет, в частности, состав рапы Мертвого моря (с минерализаций до 330-336 г/л в глубоких слоях), возникшего в тектонической депрессии над мощными залежами солей, и озера Баскунчак в Прикаспии, образовавшегося среди соляных куполов. Второй — группы Евпаторийской озер в Крыму; минерализация рапы Сакского озера в зависимости от гидрологического режима и климатических факторов варьирует в диапазоне -150-270 г/л.

Геологическая деятельность озёр складывается из сортировки и переноса поступающего обломочного и растворенного материала, его отложения его на дне озёрной котловины, а также разрушения берегов в ходе абразии.

Озёрные отложения представлены обломочными и глинистыми, органогенными или хемогенными осадками. В пресных озерах накапливаются механические осадки, поступающие главным образом с впадающими в водоём водотоками и представленные алевро-глинистым материалом, обычно с горизонтальной слоистостью. В пресноводных озерах гумидных зон встречаются железисто-марганцевые конкреции, образующиеся в результате осаждения принесенных реками и грунтовыми водами коллоидных и растворенных железистых соединений Наряду с ними, типичны богатые органическими веществами илы и диатомиты. Органоминеральные илы озёрных водоёмов называют сапропели (от гр. sapros - гнилой и pelos - ил, грязь, т. е. "гнилостный ил"). Эти осадки состоят из глинисто-обломочного материала, продуктов разложения водных растений и животных (часто с присутствием принесённых с суши остатков наземных растений), водных оксидов железа, кальция, марганца, магния. В богатых питательными веществами и планктоном озёрах, на дне которых происходит обильное накопление биогенных отложений и возникает дефицит кислорода, образуется гиттия (от швед, gyttja - иловая грязь) - озёрно-болотный (или лагунный) ил, состоящий на 20—50 % из органических веществ в виде торфяного сапропелевого геля, остатков планктона и экскрементов. При зарастании озера накапливаются торфяники. В процессах преобразования биогенного материала важнейшее значение имеют обитающие в толще ила анаэробные микроорганизмы.

В холодных озёрах накапливаются диатомовые илы, состоящие в значительной степени из опаловых панцирей одноименных водорослей.

Важную роль в характере осадконакопления играет происхождение озёрных котловин: для приледниковых озёр характерны ленточные глины, в карстовых озёрах накапливаются карбонаты и иногда нагромождения глыб обвального происхождения. Донные отложения вулканических картерных горячих озер с продолжающейся газогидротермальной деятельностью представлены серой, сульфидами железа, сульфатами (алунит, гипс и др.), вулканическим слабоокатанным и неокатанным материалом.

С повышением солёности (в аридных областях, в прибрежноморских или вулканических озёрах) тип осадконакопления сменяется на хемогенный. Вызванное испарением или вымораживанием химическое осаждение приводит к накоплению карбонатов (сода), сульфатов (мирабилит, гипс и др.), хлоридов (поваренная, калийная соли). При насыщении рапы легкорастворимыми солями солёное озеро превращается в самосадочное, в котором происходит сезонное выпадение солей.

Особую группу озёрных отложений составляют пелоиды (или лечебные грязи) - природные коллоидальные органо-минеральные образования, оказывающие на организм человека лечебное воздействие благодаря своей пластичности, высокой теплоемкости и медленной теплоотдаче, содержанию биологически активных веществ (солей, газов, витаминов, ферментов, гормонов и других) и живых микроорганизмов. Подразделяются они на торфяные, сапропелевые, сульфидно-иловые, сопочные. Первые две группы относятся к так называемым органическим пелоидам, остальные — к минеральным, характеризующимся большим количеством минеральных солей и сульфидов железа, что придает грязям дополнительный лечебный фактор.

  • [1] Беленицкая Г. А. Мертвое море - очаг рассольно-соляной разгрузки недр (геология, происхождение, мифы). СПб.: Филолог, фак-т СПбГУ. 2013.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >