Марловое озеро
Мергелевое озеро — тип щелочного озера, донные отложения которого включают крупные залежи мергеля — смеси глинистых и карбонатных минералов . Этот термин особенно применяется к озерам, которые были выкопаны или добыты для добычи мергеля, часто для производства портландцемента .
Мергелевые озера встречаются вокруг Великих озер Северной Америки, в Великобритании и в других районах, которые когда-то были покрыты льдом . Они поддерживают особые экологические сообщества, которые уязвимы к ущербу от заиления , загрязнения биогенными веществами , дренажа и инвазивных видов .
Описание
[ редактировать ]Мергелевые озера обычно встречаются в районах, которые недавно были покрыты льдом , и они часто заполняют впадины котлов, оставленные таянием ледников. [ 1 ] Их наиболее отличительной особенностью является то, что они отлагают отложения, богатые карбонатом кальция . Точнее, мергелевое озеро — это озеро, в котором карбонат кальция составляет не менее 50% сухой массы неорганической фракции поверхностных отложений. [ 2 ] В некоторых озерах осадки представляют собой почти чистый карбонат кальция. [ 3 ]
Карбонат кальция осаждается из озерной воды, которая является щелочной, обычно с pH 8,0 или выше. [ 4 ] Имеет высокую концентрацию двухвалентных ионов и низкое содержание растворенных органических соединений. [ 5 ] Концентрация карбоната кальция в озерной воде обычно превышает 100 мг на литр. [ 6 ] Молодые мергелевые озера иногда ошеломляют своим внешним видом: очень мелкие взвешенные кристаллы карбоната кальция придают воде непрозрачный светло-голубой цвет. [ 7 ]
В Великобритании мергелевые озера имеют ледниковое происхождение и неглубоки (глубина менее 4 метров или 13 футов). Они связаны с карбонатной коренной породой или коренной породой Старого Красного Песчаника . Концентрация карбоната кальция в них составляет 140 мг/л, что типично для известняковых подземных вод умеренного пояса. [ 2 ]
Выпадение карбоната кальция из мергелевых озер является следствием удаления углекислого газа путем фотосинтеза (особенно чары покрывается коркой маломагниевого кальцита) . , костяника, который летом [ 3 ] ) или дегазация насыщенных грунтовых вод, [ 8 ] или в результате эффекта обычных ионов . [ 2 ]
Озеро Хиггинс в центральном Мичигане, США, — единственное известное местонахождение пресноводных оолитов . Они расположены в узкой полосе между пляжем, богатым обломочными отложениями, и более глубокими водами ниже основания волн. [ 9 ]
Экология
[ редактировать ]Мергелевые озера верхнего района Великих озер имеют очень низкую биологическую продуктивность . [ 5 ] Они, как правило, очень редки среди макрофитов (макроскопических растений и водорослей), а в их продуктивности доминирует один вид макрофитов, Scirpus subterminalis (водяной камыш), на долю которого приходится в среднем 79% общей биомассы. Чара (каменник) составляет 12% биомассы, но ограничена наиболее мелководными и защищенными частями озера. Потамогетон (рдест) обеспечивает большую часть оставшейся биомассы. [ 10 ]
Мергелевые озера часто содержат озёрные горы. Считается, что они начинаются с тонких пятен в первоначальном котловом льду, который был колонизирован Наджасом , Потамогетоном и Чара . Это локально увеличило скорость отложения наносов, в результате чего горы озера приблизились к поверхности озера. [ 5 ] Озера часто окружены пляжами, состоящими из сцементированных пизолитов (кальцитовых конкреций) и раковин брюхоногих моллюсков. [ 8 ] На неглубоких прибрежных склонах обитает Чара. [ 3 ]
В британских мергелевых озерах преобладает Чара , которая является источником мергеля. В отличие от мергелевых озер района Великих озер, они имеют богатое сообщество надводных и подводных макрофитов. Они также являются домом для многих брюхоногих моллюсков и ракообразных . [ 2 ]
Железо является лимитирующим питательным веществом в мергелевых озерах, поскольку оно практически нерастворимо в насыщенной кислородом щелочной воде. Чтобы быть вообще доступным, он должен быть хелатирован органическими веществами. Но из-за низкой первичной продуктивности органического вещества мало; это означает, что хелатирование железа незначительное, что удерживает первичную продуктивность на низком уровне, образуя порочный круг. [ 4 ] Фосфат , еще одно важное питательное вещество, осаждается вместе с карбонатами, что еще больше снижает поступление питательных веществ. [ 11 ]
Некоторые морские озера являются меромиктическими , в которых придонная вода никогда не смешивается с поверхностной водой. Зеленое озеро в Фейетвилле, штат Нью-Йорк , представляет собой меромиктическое мергелевое озеро, содержащее цианобактериальный тромболитический биогерм. [ 12 ]
Мергелевые озера имеют экологическое значение. [ 13 ] но они уязвимы к повреждению в результате заиления , загрязнения питательными веществами , дренажа и инвазивных видов . В некоторой степени высокое содержание кальция в воде мергелевого озера защищает ее от фосфатов, но местное экологическое сообщество чувствительно даже к небольшим изменениям в химическом составе, а загрязнение питательными веществами делает озеро более гостеприимным для инвазивных видов. [ 14 ] В конце концов достигается порог, при котором озеро быстро теряет свои характеристики мергеля, и на смену Чаре приходят цветущие растения . [ 15 ] В Великобритании только мергелевые озера в более отдаленных частях северной Шотландии, вероятно, останутся нетронутыми в ближайшем будущем. Многие из них являются временными или эвтрофными , и по крайней мере половина из них в Британии пострадала от загрязнения питательными веществами. [ 2 ]
Как записи изменений климата
[ редактировать ]Мергелевые пруды постоянно откладывают отложения, которые можно датировать по углероду-14 . Они также содержат прокси для местного климата. Например, отложения озера Претти в Индиане , США, содержат продукты разложения хлорофилла , по которым можно оценить историю его биологической продуктивности. Эта запись показывает пик продуктивности во время бореального периода (от 9 до 7,6 тысяч лет назад) и еще один пик примерно 6000 лет назад. [ 5 ]
Уолливаш-Грейт-Понд на Ямайке — необычное тропическое мергелевое озеро, отложения которого также фиксируют колебания климата. В кернах донных отложений отмечено отложение мергелей во влажные периоды и при высоком уровне моря; богатые органикой отложения в периоды заболоченных условий; и известковая коричневая грязь, предполагающая периоды, когда пруд был эфемерным озером . Эти ядра фиксируют климат от последнего межледниковья , около 120 000 лет назад, до почти настоящего времени. [ 16 ]
Эксплуатация
[ редактировать ]Богатые карбонатами отложения, отложившиеся в мергелевых озерах, представляют собой смесь глины и карбонатных минералов, называемых мергелем . Мергелевые озера часто выкапывали или добывали для получения мергеля, который часто используется для производства портландцемента . [ 17 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Дастон, Нина М.; Оуэн, Роберт М.; Уилкинсон, Брюс Х. (декабрь 1986 г.). «Химия воды и седиментологические наблюдения в озере Литтлфилд, штат Мичиган: последствия для отложения озерного мергеля». Экологическая геология и водные науки . 8 (4): 229–236. Бибкод : 1986EnGeo...8..229D . дои : 10.1007/BF02524950 . S2CID 128421594 .
- ^ Jump up to: а б с д и Пятидесятница, Аллан (декабрь 2009 г.). «Мергельные озера Британских островов». Обзоры пресной воды . 2 (2): 167–197. дои : 10.1608/FRJ-2.2.4 . S2CID 86157620 .
- ^ Jump up to: а б с Мерфи, Дэвид Х.; Уилкинсон, Брюс Х. (апрель 1980 г.). «Отложение карбонатов и распределение фаций в мергелевом озере центрального Мичигана». Седиментология . 27 (2): 123–135. Бибкод : 1980Седим..27..123М . дои : 10.1111/j.1365-3091.1980.tb01164.x . hdl : 2027.42/72142 .
- ^ Jump up to: а б Шельске, Клэр Л. (6 апреля 1962 г.). «Железо, органические вещества и другие факторы, ограничивающие первичную продуктивность мергелевого озера». Наука . 136 (3510): 45–46. Бибкод : 1962Sci...136...45S . дои : 10.1126/science.136.3510.45 . ПМИД 17779784 . S2CID 11987345 .
- ^ Jump up to: а б с д Ветцель, Роберт Г. (июль 1970 г.). «Современные и послеледниковые темпы добычи мергелевого озера» . Лимнология и океанография . 15 (4): 491–503. Бибкод : 1970LimOc..15..491W . дои : 10.4319/lo.1970.15.4.0491 .
- ^ Морган, Северная Каролина; Бриттон, Р. (1977). «Открытые воды». В Рэтклиффе, Д. (ред.). Обзор охраны природы . Том. 1. С. 166–205. ISBN 9780521203296 .
- ^ Форд, Дерек (2017). «Маленькое известняковое озеро: красивое мергелевое озеро в регионе Интерлейк, Манитоба». Пейзажи и формы рельефа Западной Канады . Геоморфологические ландшафты мира: 123–129. дои : 10.1007/978-3-319-44595-3_8 . ISBN 978-3-319-44593-9 .
- ^ Jump up to: а б Бинкли, КЛ; Уилкинсон, Б.Х.; Оуэн, РМ (1980). «Цементация пляжных пород Вадозе вдоль мергелевого озера на юго-востоке Мичигана». Журнал SEPM осадочных исследований . 50 . дои : 10.1306/212F7B30-2B24-11D7-8648000102C1865D .
- ^ Уилкинсон, Брюс Х.; Поуп, Брайан Н.; Оуэн, Роберт М. (ноябрь 1980 г.). «Прибрежная ооидная формация в современном умеренном регионе Марлового озера». Журнал геологии . 88 (6): 697–704. Бибкод : 1980JG.....88..697W . дои : 10.1086/628555 . S2CID 129376559 .
- ^ Речь, Питер Х.; Ветцель, Роберт Г.; Туй, Нгуен (март 1971 г.). «Распространение, производство и роль водных макрофитов в мергелевом озере южного Мичигана». Пресноводная биология . 1 (1): 3–21. дои : 10.1111/j.1365-2427.1971.tb01543.x .
- ^ Оцуки, Акира; Ветцель, Роберт Г. (сентябрь 1972 г.). «Соосаждение фосфатов с карбонатами в мергелевом озере» . Лимнология и океанография . 17 (5): 763–767. Бибкод : 1972LimOc..17..763O . дои : 10.4319/lo.1972.17.5.0763 .
- ^ Вильгельм, Мэри Бет; Хьюсон, Ян (октябрь 2012 г.). «Характеристика тромболитических биогермных цианобактериальных комплексов в меромиктическом мергелевом озере (Фейетвилл-Грин-Лейк, Нью-Йорк)». Геомикробиологический журнал . 29 (8): 727–732. дои : 10.1080/01490451.2011.619635 . S2CID 85196621 .
- ^ Водосборный блок Агентства по охране окружающей среды (28 января 2020 г.). «Мергелевое озеро Лох-Карра — защита одной из самых уникальных и находящихся под угрозой исчезновения мест обитания Ирландии» . Водосборы.ie . Агентство по охране окружающей среды . Проверено 16 февраля 2021 г.
- ^ Вийк, Эмма; Беннион, Хелен; Сэйер, Карл Д.; Уиллби, Найджел Дж. (декабрь 2013 г.). «Химическая и биологическая реакция мергелевых озер на эвтрофикацию». Обзоры пресной воды . 6 (2): 35–62. дои : 10.1608/FRJ-6.2.630 . S2CID 84602990 .
- ^ Вийк, Эмма; Беннион, Хелен; Сэйер, Карл Д.; Дэвидсон, Томас А.; Кларк, Стюарт Дж.; Макгоуэн, Сюзанна; Прентис, Стивен; Симпсон, Гэвин Л.; Стоун, Лаура (12 августа 2015 г.). «Приход и исчезновение мергелевого озера: многоиндикаторная палеолимнология выявляет резкие экологические изменения и альтернативные взгляды на исходные условия» . Границы экологии и эволюции . 3 . дои : 10.3389/fevo.2015.00082 .
- ^ Стрит-Перротт, ФА; Хейлз, ЧП; Перротт, РА; Фонтес, Дж.К.; Свитсур, ВР; Пирсон, А. (1993). «Позднечетвертичная палеолимнология тропического мергелевого озера: Большой пруд Уолливаш, Ямайка». Журнал палеолимнологии . 9 (1): 3–22. Бибкод : 1993JPall...9....3S . дои : 10.1007/BF00680032 . S2CID 128767587 .
- ^ Джексон, Джулия А., изд. (1997). «мергелевое озеро». Глоссарий геологии (Четвертое изд.). Александрия, Вирджиния: Американский геологический институт. ISBN 0922152349 .