geolike.ru

Образование озёр

Основные понятия и определения

В озерах нашей планеты содержится в четыре раза больше воды, чем в реках, но их жизнь гораздо менее продолжительна. И если озера не пополняются поступающими водами, они могут обмелеть, высохнуть или превратиться в болота. Озера среди поверхностных вод занимают особое место. Они отличаются замедленным водообменом, своеобразным термическим режимом, химическим составом, значительными изменениями уровня.

Озеро - компонент гидросферы, представляющий собой естественный или искусственно созданный водоём, заполненный в пределах озёрной чаши (озёрного ложа) водой и не имеющий непосредственного соединения с морем (океаном). Озёра являются предметом изучения науки лимнологии.

С точки зрения географии, озеро представляет собой замкнутое углубление суши, в которое стекает и накапливается вода. Озёра не являются частью Мирового океана.

С точки зрения планетологии, озеро представляет собой существующий стабильно во времени и пространстве объект, заполненный веществом, находящимся в жидкой фазе, размеры которого занимают промежуточное положение между морем и прудом. Общая площадь озёр земного шара составляет около 1,8 процентов суши (примерно 2,7 млн. км). Примером являются площади десяти самых крупных озер мира. [1]

Классификация озёр относительна, поскольку, например, в отношении Каспия существуют две точки зрения, относящие его либо к категории морей, либо озер. Хотя химический состав озёр остаётся относительно длительное время постоянным, в отличие от реки заполняющее его вещество обновляется значительно реже, а имеющиеся в нём течения не являются преобладающим фактором, определяющим его режим. Озёра регулируют сток рек, задерживая в своих котловинах полые воды и отдавая их в другие периоды. В водах озёр происходят химические и биологические реакции. Одни элементы переходят из воды в донные отложения, другие - наоборот. В ряде озёр, главным образом не имеющих стока, в связи с испарением воды повышается концентрация солей. Результатом являются существенные изменения минерализации и солевого состава озёр. Благодаря значительной тепловой инерции водной массы крупные озёра смягчают климат прилегающих районов, уменьшая годовые и сезонные колебания метеорологических элементов.

Форма, размеры и рельеф дна озёрных котловин существенно меняются при накоплении донных отложений. Зарастание озёр создает новые формы рельефа, равнинные или даже выпуклые. Озёра и, особенно, водохранилища часто создают подпор грунтовых вот, вызывающий заболачивание близлежащих участков суши. В результате непрерывного накопления органических и минеральных частиц в озёрах образуются мощные толщи донных отложений. Эти отложения видоизменяются при дальнейшем развитии водоемов и превращении их в болота или сушу. При определенных условиях они преобразуются в горные породы органического происхождения. [11]

Географы классифицируют озера по способу их образования, содержанию солей и наличию жизни. Лишь в самых соленых из них нет жизни. Большинство озер сформировались вследствие движений земной коры или извержений вулканов. Некоторые были оставлены отступающими ледниками, и только немногие появились в результате отделения от моря. Многие озера созданы людьми. Они называются водохранилищами, поскольку содержат резерв воды для гидроэлектростанций и других хозяйственных нужд.

Изменение внешнего вида озера связано с преобразованием котловины. Участвуют в этом озерные осадки, растительность, реки, климат, и прежде всего волны. Изо дня в день, из года в год на протяжении веков волны разрушают берега, истирают и сортируют обломочный материал, превращая его в гальку, песок, глину. В течение долгого времени озерная котловина благодаря всех этих процессов проходит 4 стадии развития. [5]

Выделяют также следующие типы происхождения озёр:

      ·    Окраинно-ледниковое: часть края озера является ледяным листом, ледяной шапкой или ледником, лед, затруднявший естественный дренаж земли.

      ·    Подледниковое: озеро, которое постоянно покрыто льдом. Они могут сформироваться под ледниками и снежными шапками или ледниковыми пластами. Существует много таких озер, но озеро Восток в Антарктиде является, безусловно, наибольшим. Они сохраняют жидкость, потому что лежащий лед действует как тепловой изолятор сдерживающей энергии, интродуцируемой к его нижней стороне водой, просачивающейся через расселины в леднике, давлением массы ледяного листа сверху или геотермическим нагреванием снизу.

      ·    Искусственное: также называемое бассейном: озеро, созданное затоплением земли позади дамбы, археологическими раскопками, или наводнением открытой ямы шахты (иногда называемый карьером). Некоторые из самых больших в мире озер являются бассейнами. Husain Sagar - бассейн в Индии, построенный в 1562 году.

      ·    Внутреннее: также называемое граничным или закрытым: озеро, которое не имеет существенного оттока, или через реки, или через подземное распространение. Любая вода в пределах внутреннего бассейна покидает систему только через испарение. Эти озера являются самыми распространенными в пустынях, типа озера Эйр в центральной Австралии или Аральского моря в Средней Азии.

      ·    Меромиктическое: озеро, которое имеет разные слои воды, которые не смешиваются. Самый глубокий слой воды в таком озере не содержит растворенного кислорода. Слои осадка у дна меромиктического озера остаются относительно безмятежными, потому что там нет живых организмов.

      ·    Фьордовое озеро: озеро в смытой ледником долине, которая была размыта ниже уровня моря.

      ·    Старичное: озеро, которое формируется, когда широкая излучина ручья или реки образует новое русло, чтобы сформировать озеро. Их называют старичными или дугообразными озерами из-за отличительной изогнутой формы, которая образуется при этом процессе.

      ·    Озеро разлома: озеро, которое формируется в результате раскола по геологической причине в тектонических пластинах Земли. Примеры включают озера Восточно-Африканской зоны разломов Восточной Африки и Озера Байкал в Сибири.

      ·    Подземное: озеро, которое сформировано под поверхностью коры Земли. Такое озеро может быть связано с пещерами и водоносными слоями и ручьями.

      ·    Кратерное: озеро, которое формируется в вулканических кальдерах или кратерах, после того как вулкан бездействует в течение некоторого времени. Вода в этих типах озер может быть свежей или очень кислой, и может содержать различные растворы минералов. Некоторые также имеют геотермическую деятельность, особенно если вулкан является просто бездействующим, а не потухшим.

      ·    Лавинное: объединение литой лавы, содержавшейся в вулканическом кратере или другом углублении. Озера лавы, которые частично или полностью образовались, также упоминаются как лавинные озера.

      ·    Древнее озеро: озеро, которое уже больше не существует. Такие озера включают доисторические озера, и озера, которые постоянно высыхали из-за испарения или человеческого вмешательства. Озеро Овен-с в Калифорнии, США - пример древнего озера. Древние озера - распространенная особенность области Бассейна и Диапазона юго-западной Северной Америки.

      ·    Высыхающее: тесно связанное с древними озерами, высыхающее озеро - то, которое ощутимо уменьшилось в размере за геологическое время. Озеро Агассиз - хороший пример высыхающего озера, которое покрывало большую часть центральной Северной Америки. Некоторые известные остатки этого озера - Озеро Виннипег и Озеро Виннипегозис.

По положению озёра делятся на (применительно к планете Земля):

      ·    Наземные, воды, которых принимают активное участие в кругообороте воды в природе и подземные, воды которых если и принимают в нём участие, то лишь косвенно. Иногда эти озёра заполнены ювенильной, то есть самородной водой.

      ·    Подземные. К числу подземных озёр может быть отнесено и подлёдное озеро в Антарктиде.

По водному балансу озёра делятся на:

      ·    Сточные (имеют сток, преимущественно в виде реки).

      ·    Бессточные (не имеют поверхностного стока или подземного отвода воды в соседние водосборы. Расход воды происходит за счет испарения).

По типу минерализации:

      ·    пресные;

      ·    ультрапресные

      ·    минеральные (солёные)

      ·    солоноватые

      ·    солёные

По химическому составу воды минеральные озёра делятся на:

      ·    карбонатные (содовые)

      ·    сульфатные (горько-солёные)

      ·    хлоридные (солёные)

По своему нахождению на небесных телах озёра делятся на:

      ·    земные;

      ·    внеземные [1]

Тектонические озера образуются в местах разломов и сдвигов земной коры. Как правило, это глубокие узкие водоемы с прямолинейными отвесными берегами, расположенные в глубоких сквозных ущельях. Дно таких, расположенных на Камчатке, озер находится ниже уровня океана. К тектоническим озерам относятся Дальнее и Курильское. Курильское озеро расположено на юге Камчатки в глубокой живописной котловине, окруженной горами. Наибольшая глубина озера 306 м. Берега его обрывисты. С них стекают многочисленные горные потоки. Озеро сточное, из него берет начало река Озерная. По берегам озера на поверхность выходят горячие источники.

Тектонические впадины возникают в результате движений земной коры, и многие озерные бассейны тектонического происхождения имеют большую площадь и древний возраст. Они занимают впадины, возникающие в результате тектонических движений земной коры: разломы, сбросы, грабены, межгорные и равнинные прогибы. Как правило, они очень глубокие, некоторые тектонические озера превосходят моря. Каспийское и Аральское озера не случайно называют морями. Каспийское озеро в 4 раза больше Белого, почти в 3 раза больше Адриатического и в 2 раза - Эгейского морей. А самые глубокие озера мира - Байкал и Танганьика - значительно глубже наших северных морей - Баренцева, Карского, Восточно-Сибирского и других. [14]

Тектонические процессы проявляются по-разному. Например, Каспийское море приурочено к прогибу на дне древнего моря Тетис. В неогене произошло поднятие, в результате которого обособилась Каспийская впадина. Ее воды постепенно опреснялись под воздействием атмосферных осадков и речного стока. Котловина оз. Виктория в Восточной Африке образовалась в результате поднятия окружающей суши. Большое Соленое озеро в штате Юта тоже возникло благодаря тектоническому поднятию территории, через которую прежде осуществлялся сток из озера. Тектоническая активность часто приводит к образованию разломов (трещин в земной коре), которые могут превратиться в озерные котловины, если в этом районе затем произойдет взброс или если опустится блок, заключенный между разломами. В последнем случае говорят, что озерная котловина приурочена к грабену. Такое происхождение имеют несколько озер в пределах Восточно-Африканской рифтовой системы. Среди них - оз. Танганьика, образовавшееся около 17 млн. лет и отличающееся очень большой глубиной (1470 м). На продолжении этой системы к северу находятся Мертвое море и Тивериадское озеро.

Оба они очень древние. Максимальная глубина Тивериадского озера в настоящее время составляет всего 46 м. К грабенам приурочены также озера Тахо на границе штатов Калифорния и Невада в США, Бива (источник пресноводного жемчуга) в Японии и Байкала. Профиль дна тектонических озер резко очерчен, имеет вид ломаной кривой. Ледниковые отложения и процессы аккумуляции осадков мало изменили четкость тектонических линий котловины озера. Влияние ледника на формирование котловины бывает заметно, он оставляет следы своего пребывания в виде шрамов, бараньих лбов, которые хорошо заметны на скалистых берегах и островах. Берега озер сложены преимущественно из твердокаменных пород, слабо поддающихся эрозии, что является одной из причин слабого процесса осадконакопления. Воды озер термически неоднородны: в период наибольшего прогрева поверхностных вод сохраняются низкие придонные температуры, чему способствуют устойчивые термические стратификации. Водная растительность встречается редко, лишь узкой полосой по берегам закрытых заливов. В результате движения земной коры в некоторых местах со временем образуются углубления. В этих углублениях и возникают тектонические озера. Три самых крупных озера Кыргызстана: Иссык-Куль, Сон-Куль и Чатыр-Куль образованы тектоническим путём. [13]

Термин "вулканическое озеро" появился в вулканологической литературе не так давно. На протяжении последних 15 - 20 лет большая группа исследователей довольно широко его использует, вкладывая в термин следующий смысл: Вулканическое озеро - это водоем, занимающий часть отрицательного вулканического рельефа (кратер вулкана, маар, воронка взрыва, кальдера, часть долины, перегороженной лавовым потоком), в котором в той или иной степени имеют место поступления эндогенной (из земных недр.) энергии и вещества.

Доля этого поступления может быть сведена в настоящий момент к минимуму (например, холодные озера в маарах), однако в таких озерах происходит взаимодействие вод с изверженными породами, что, несомненно, влияет на их состав. Кроме этого, всегда сохраняется вероятность возобновления замерших было вулканических процессов. [3]

Вулканические озера являются неотъемлемой частью вулканических процессов и ландшафта. Главной отличительной чертой таких озер является наличие в балансе энергии и вещества водоемов источника из глубин Земли (зачастую очень мощного), который существенным образом может влиять на гидродинамические и гидрохимические процессы в озере. Вулканическое озеро является как бы окном, через которое можно "заглянуть" в недра.

Особенно часто вулканические озера встречаются в знаменитом Тихоокеанском вулканическом кольце, куда входят вулканы Камчатки, Курильских и японских островов, Малайского архипелага, Филиппин, Новой Зеландии, Анд, Кордильер, Аляски, Исландии. На Японских островах почти половина озер вулканического происхождения. Вулканические озера можно встретить в Европе, Африке, Австралии и даже Антарктиде. Здесь примерно в 3 км от советской антарктической станции Беллинсгаузен имеется молодой вулканический кратер, заполненный водами озера Глубокого.

Вулканические озера зачастую обладают разнообразной флорой и фауной, которая активно участвует в биогеохимическом цикле вещества. Благодаря этому образуются разнообразные донные отложения, имеющие различные источники формирования. Часто в вулканических озерах находят прослои пепла, привнесенного с других вулканов. В донных отложениях озер происходит накопление многих химических элементов, а высокоминерализованные воды нередко представляют собой жидкую руду. [9]

Наличие в кратере вулкана больших объемов воды создает опасность во время извержений, которые сопровождаются выбросом огромного количества камней и грязи, а также образованию мощных лахаров (горячие селевые потоки с вулканической постройки). Все это крайне опасно для населения, живущего вблизи таких вулканов. Широкую известность получило кратерное озеро вулкана Келуд на острове Ява. Сам вулкан Келуд невысокий - несколько более 1730 м., вершина его разрушена и представляет кратер, заполненный озером. При извержении вулкана это озеро не раз вскипало и выплескивалось. С конца 18 века до начала 20 века такое случалось 10 раз. При этом потоки горячей воды и грязи стекали вниз, уничтожая все на своем пути. В 1919г. В результате такой катастрофы за несколько мгновений было разрушено более 100селений и погибло более 5 тыс. человек. Сейчас уровень озера с помощью тоннелей понижен до 50 м. [7]

Ледниковые озера образуются не только в горах. За последние 2 млн. лет наша планета неоднократно испытывала похолодание. На огромной территории происходило накопление снега и образование мощных ледниковых щитов, покрывающих большую часть Северной Америки и Европы. Последняя ледниковая эпоха закончилась с точки зрения геохронологии совсем недавно 10-12 тыс. лет назад. Огромный ледник 1,5 км занимал всю Канаду, а край его доходил до широт городов Нью-Йорка, Чикаго, Сиэтла. В Европе ледник распространялся до широт Копенгагена, Берлина и Ленинграда. [13]

Ледниковые озера, это озера которые образованны тающим ледником. Отступающий ледник часто оставляет позади себя большие запасы льда, которые сосредоточены в низменностях между холмами илидрумлинами. Когда ледниковая эпоха отступает, данный лёд тает, талая вода собирается в низменностях и создаёт озеро. Ледниковые озёра часто окружены друмлинами и другими признаками ледника, такими какморены, озыи эрозионные особенности, такие как ледниковая штриховка и другие. Ледниковые озёра могут иметь зелёную окраску воды вследствие растворения минералов.

Ледниковые озёра распространены на территории Канады, Скандинавии, Кольского полуострова, Карелии, западной и восточной Прибалтики - это ландшафты, рожденные материковым ледником. Ледник совершая огромную эрозионную и аккумулятивную работу, оказался настоящим озерным скульптором.

Эрозионная деятельность ледников особенно ярко выражена в областях зарождения ледников. В Северной Америке такими центрами являются Кордильеры, Баффинова Земля, полуостров Лабрадор; в Евразии - Скандинавский полуостров, Новая Земля, Северный Урал, Полуостров Таймыр.

Ледники здесь подобно гигантскому плугу выпахивали борозды и котловины в мягких породах, а в гранитах и гнейсах сглаживали неровности, расширяли и переуглубляли тектонические трещины, древние долины и озерные котловины. После таяния ледника в таких котловинах возникли многочисленные озера. Если посмотреть на крупномасштабную карту Швеции, Финляндии, Карелии, то в глаза бросается система вытянутых в одном направлении озер. Особенно многочисленны и разнообразны озера там, где происходило отложение ледникового материала. При таяние ледника льды распадались на глыбы самых различных размеров, от десятков метров до десятков километров. Ни погребались под толщей морены. После окончательного таяния глыб льда на их месте возникли озера. [14]

В образовании озер участвуют и реки. Они совершают огромную работу по преобразованию поверхности суши. Реки размывают, переносят и отлагают ежегодно миллиарды тонн горных пород. В процессе этой работы рек образуются пойменные, дельтовые и лиманные озера. На протяжении миллионов рек реки сформировали глубокие и широкие долины, нередко достигающие нескольких десятков километров.

Русла рек очень капризны. Они образуют многочисленные излучины в виде дуг и подков. Перемещаясь по широкому дну долины, река формирует новое русло, а в участки старых, теряя связь с новым, превращаются в озера - старицы (их еще называют пойменными) - небольшие и мелководные. Их жизнь тесно связанна с водным режимом реки. Это своего рода естественные питомники рек, где подрастает молодь рыб.

В условиях сухого климата на месте русел рек часто образуются плесовые озера. Они представляют собой цепочки озер, тянущиеся на десятки и сотни километров. Особенно часто плесовые озера встречаются на реках Австралии. Даже самые большие реки этого материка - Дарлинг, Купер-Крик - в сухое время года пересыхают, и на месте их русел остается только цепочка солоноватых плесовых озер.

С реками связанны и дельтовые озера. Устья многих рек заканчиваются дельтами - огромными конусами наносов рек. Самая большая дельта у реки Миссисипи - 40 тыс. км. Второе место занимает река Лена - 28 тыс. км. Заметим, что в дельте реки Лены может разместиться такое государство, как Бельгия.

На плоской или слегка волнистой поверхности дельт встречаются огромное количество озер, возникших в понижениях при заиливании многочисленных проток. В дельте Лены насчитывается около 30 тыс. озер, а в дельте Волги - около 1700 озер. [6]

Причиной образования озер на морских побережьях служат морские волны и течения. Намывая песчано-галечниковые косы и валы, они отделяют устья рек или заливы от моря, создают обособленные водоемы. Если устья рек подтапливаются морем, то возникает вытянутые мелководные заливы. На побережьях Черного моря их называют лиманами. Отчлененные от моря косами или валами становятся лиманными озерами.

На равнинах морских побережий встречаются лагунные озера. Это бывшие заливы или бухты, отделенные от моря песчаными косами. Одно из крупнейших соленых озер Крыма - Сасык. Лагунные озера полностью обособились от моря, или сообщаются протокой - постоянно либо во время прилива. Морская вода способна просачиваться в такие озера через песчаные косы, поэтому они не редко оказываются солоноватыми или солеными. Лагунные озера обычно мелководны, но площадь их может достигать несколько десятков тысяч километров. Одним из крупнейших лагунных озер является озеро Маракайбо, которое находится в Венесуэле. Озеро соединяется с Карибским морем узкой и длинной протокой, по которой во время прилива в озеро могут заходить морские суда. [6]

Самым удивительным по своей природе являются провальные озера. Они интересны тем, что вода в них может внезапно исчезнуть, а затем появиться вновь. Провальные, или карстовые, озера встречаются там, где поверхность сложена растворимыми (карстующимися) породами. Это могут быть каменная соль, доломиты, мел, гипс. Они выносятся водой, причем формируют такие породы либо котловины на поверхности, либо подземные пустоты, кровля которых затем проваливается. Провальные озера не обязательно бывают мелкими: так, вблизи города Нальчика есть озеро Церик - Кёль (голубое озеро). Площадь его всего 1,5 га, а глубина поразительна - 238м.

В мерзлотном грунте очень распространен, ископаемый лед в виде линз и жил. При таянии ископаемого льда грунт проседает, образуется котловина, которые заполняются водой. Такие озера называются термокарстовыми. Есть основания считать, что термокарстовые озера самые распространенные на Земле. Там, где залегают мощные толщи ископаемого льда, образуются глубокие термокарстовые озера. Они имеют округлую форму и большей частью высокие, обрывистые берега. Глубина достигает 30 - 40 метров.

Термокарстовые озера очень динамичны. Они быстро возникают, буквально за несколько десятков лет, стремительно меняют свои размеры, очертания, местоположение, И так же быстро исчезают.

Как это не удивительно, но ветер тоже способен создавать озера. В условиях засушенного климата в котловинах выдувания или в понижениях между дюнами, барханами, песчаными грядами образуются эоловые озера. Они довольны, многочисленны на равнинах засушливых областей. Эоловые озера отличаются непостоянством водного режима. В сухое время они сильно мелеют и даже могут совсем исчезнуть, т.е. превратится в сухие озера, заполняющиеся водой только в период редких ливней.

И совсем уникальными озерами нашей планеты, являются метеоритные. Они образуются на месте падения метеоритов. Формой они напоминают воронки от взрыва бомб. В условиях влажного климата метеоритные кратеры заполняются водой и становятся озерами. В настоящее время на Земле обнаружено около 120 космических "шрамов”. Особенно много метеоритных кратеров в пустынных областях.