Озеро Бонневиль было крупнейшим палеоозером позднего плейстоцена в Большом бассейне на западе Северной Америки. Это было плювиальное озеро , образовавшееся в результате увеличения количества осадков и уменьшения испарения в результате более низких температур. Озеро покрывало большую часть территории нынешней западной Юты и на самом высоком уровне простиралось до современных Айдахо и Невады . Многие другие гидрографически закрытые бассейны Большого бассейна в позднем плейстоцене содержали расширенные озера, включая озеро Лахонтан на северо-западе Невады.
Береговая линия озера Бонневиль видна над Солт-Лейк-Сити вдоль западного фронта гор Уосатч и на других горах по всему бассейну Бонневиль. [1] Эти береговые линии выглядят как полки или уступы, которые выступают со склона горы над дном долины, видны на земле с больших расстояний и на спутниковых изображениях и имеют по своей длине как осадочные, так и эрозионные сегменты. [2] Трем береговым линиям озера Бонневиль, которые можно проследить по всему бассейну, были присвоены названия: Стэнсбери, Бонневиль и Прово. [1] Береговые линии Стэнсбери и Бонневиль сформировались во время трансгрессивной фазы озера Бонневиль; Береговая линия Прово сформировалась во время фазы разлива. [3] На предгорных склонах и аллювиальных конусах также присутствуют многочисленные другие безымянные береговые линии, которые невозможно нанести на карту повсеместно в бассейне, часть из которых образовалась в трансгрессивную фазу, а часть в регрессивную фазу . В своем максимуме, когда озеро Бонневиль имело глубину более 980 футов (300 м) и площадь поверхности почти 20 000 квадратных миль (51 000 км 2 ), [4] оно занимало почти такую же площадь, как современное озеро Мичиган , хотя его береговая линия была более сложной. со множеством островов и полуостровов. Большое Соленое озеро , озеро Юта и озеро Севьер — крупнейшие озера после Бонневиля в бассейне Бонневиля.
Озеро Бонневиль не было прогляциальным озером , хотя оно образовалось примерно между 30 000 и 13 000 лет назад, когда ледники во многих местах на Земле расширились по сравнению с сегодняшним днем во время последнего крупного оледенения . [5] На протяжении большей части своего существования (то есть во время трансгрессивной и регрессивной фаз) озеро Бонневиль не имело стока рек и занимало гидрографически закрытый бассейн. [1] [3] Изменения уровня озера были результатом изменений в водном балансе, вызванных изменением климата (упрощенная версия уравнения водного баланса: входные данные равны выходным плюс-минус изменения в запасах). [1] [3] [6] Изменения объема равны изменениям объема, а изменения объема коррелируют с изменениями уровня озера. Когда входные данные (например, осадки; сток в реках) превышали выходные данные (например, испарение с поверхности озера; эвапотранспирация в бассейне), уровень озера повышался, а когда выходные данные превышали входные данные, уровень озера падал. [7] Изменения в глобальной циркуляции атмосферы привели к изменениям в водном балансе озера Бонневиль и других озер Большого бассейна на западе Северной Америки. [7] [8] [9] Горные ледники в водосборном бассейне Бонневиль хранят менее 5% воды, которую озеро Бонневиль удерживало в своем максимуме [10] , и поэтому, даже если все горные ледники в бассейне сразу растаяли и вода стекала в озеро (этого не произошло, поскольку для таяния горных ледников потребовались тысячи лет, а озеро Бонневиль к тому времени падало), это мало повлияло бы на уровень озера. Озеро Бонневиль не имело речной связи с огромными ледниковыми щитами Северной Америки. [10] Пока существовало озеро Бонневиль, на характер ветров, формирующих волны и течения, не оказывали существенного влияния Лаврентидские и Кордильерские ледниковые щиты на севере Северной Америки. [11]
Озеро Бонневиль было названо геологом Г. К. Гилбертом в честь Бенджамина Луи Эулали де Бонневиль (1796–1878), [12] офицера армии США французского происхождения, который также был охотником за мехом и исследователем американского Запада. Приключения Бонневиля были популяризированы Вашингтоном Ирвингом в 1800-х годах, [13] но капитан Бонневиль, вероятно, никогда не видел Большого Соленого озера или Большого Бассейна. [14] Г.К. Гилберт был одним из величайших геологов 19 века, и его монументальная работа об озере Бонневиль, опубликованная в 1890 году, заложила основу для научных исследований палеоозера, которые продолжаются и сегодня. [15] Гилберт был первым человеком, описавшим основные особенности озера Бонневиль, однако многие другие ранние европейские и американские исследователи этого региона признавали береговую линию древнего озера, например, капитан Джон К. Фремонт в 1843 году [16] и еще раньше отец Сильвестр Велес де Эскаланте в 1776 году. Эскаланте в дневниковой записи после посещения места, которое впоследствии будет называться озером Юта , написал: «Это место, которое мы назвали Льяно Саладо, потому что мы нашли там несколько тонких белых ракушек, кажется, когда-то было гораздо большее озеро, чем нынешнее». [17] Хотя общее описание и понимание озера Бонневиль было создано в результате работы многих людей, детали палеоозера, включая его историю и связи с глобальными экологическими системами, будут изучаться в течение многих лет.
Озеро Бонневиль начало подниматься с возвышенностей, подобных высотам современного Большого Соленого озера, около 30 000 лет назад. [3] Во время трансгрессивной фазы в закрытом бассейне ( бессточный бассейн ) уровень озера колебался из-за изменений климата [18], но озеро постепенно поднималось примерно до 18 000 лет назад, когда оно достигло своей самой высокой точки, отмеченной береговой линией Бонневиля. . На этом уровне озеро поднялось до самой низкой точки на краю бассейна и начало перетекать в сток реки Снейк возле перевала Ред-Рок на территории нынешнего юго-восточного Айдахо. [19] [20] Разлив, который начался как струйка через плотину, образованную аллювиальным конусом Марш-Крик, быстро превратился в огромное наводнение, наводнение Бонневиль , которое спустилось по долине Марш-Крик к реке Портнеф . в реку Снейк, а затем в реку Колумбия и Тихий океан . [1] [19] Оседание грунтовых вод на северном склоне аллювиального конуса Марш-Крик, которое началось задолго до того, как озеро достигло наивысшего уровня, усилило нестабильность и окончательное обрушение фан-плотины. [19] [20]
Наводнение в Бонневиле, вероятно, продолжалось менее года, за это время из бассейна озера вытекло почти 1200 куб. миль (5000 км 3 ) воды с максимальным расходом около 35 000 000 куб футов/с (1 000 000 м 3 /с). [19] Прорыв во время наводнения через аллювиально-конусные отложения Марш-Крик и нижележащий неогеновый песок, грязь и оползневые обломки [20] привели к падению уровня озера примерно на 430 футов (130 м). [21] Речной сток из озера через порог перевала Ред-Рок и из бассейна озера продолжался без катастроф в течение примерно 3000 лет после окончания наводнения; Береговая линия Прово сформировалась во время этой фазы разлива. [1] [3] Береговая линия Прово отличается от других береговых линий озера Бонневиль своим топографическим положением, сильным развитием и толстыми скоплениями туфа . [1] В конце фазы разлива, около 15 000 лет назад, изменение климата и переход к отрицательному водному балансу (с поверхности озера испарилось больше воды, чем поступило с реками или прямыми осадками) заставили озеро вернуться в прежнее состояние. его статус закрытого бассейна, поскольку во время регрессивной фазы он снизился до более низких уровней. [3] К 13 000 лет назад озеро упало до высоты, аналогичной средней высоте современного Большого Соленого озера. Во время регрессивной фазы уровень озера снизился примерно на 660 футов (200 м) примерно за 2000 лет из-за перехода к более теплому и сухому климату (660 футов (200 м) составляет примерно 2/3 максимальной глубины озера Бонневиль). Хотя озеро Бонневиль и Большое Соленое озеро в совокупности представляют собой одну озерную систему, название «Озеро Бонневиль» применялось к озеру в период от 30 000 до 13 000 лет назад, а название «Великое Соленое озеро» — с 13 000 лет назад. [22]
Озеро Бонневиль было аномальным в многолетней истории бассейна. Озеро Бонневиль, а также три других глубоких плейстоценовых озера, крупнейшее из четырех глубоких озер в бассейне за последние 800 000 лет, сохранялось менее 10% времени. [23] [15] Условия, наблюдаемые в бассейне сегодня, типичны для более чем 90% последних 800 000 лет: сухой пустынный бассейн с несколькими разбросанными низинными озерами, самое большое из которых (Большое Соленое озеро) было гиперсоленым . Большую часть времени между окончанием самого молодого из глубоких озер до Бонневиля (цикл озер Литтл-Вэлли, около 150 000 лет назад) [5] и первоначальным подъемом озера Бонневиль около 30 000 лет назад озеро напоминало современное Большое Соленое озеро по площади и глубине. Короткий эпизод немного более высокого уровня озера во время цикла озера плотины Катлер произошел около 60 000 лет назад; [24] В это время озеро среднего размера возвышалось над уровнем Большого Соленого озера, но не так высоко, как озеро Бонневиль.
В своей монографии об озере Бонневиль Г. К. Гильберт назвал морские отложения озера Бонневиль «белым мергелем ». [1] Хотя название «Белый мергель» не использовалось геологическим сообществом в формальном смысле, часто используется неофициальный термин «белый мергель» (или «Бонневильский мергель»). [25] В бонневильском мергеле в местах, удаленных от источников обломочных отложений (гравия, песка и ила), таких как дельты рек или зоны активных волн, преобладают частицы карбоната кальция размером с глину , которые химически осаждались из озерной воды. [25] Большая часть этого карбоната кальция находится в форме минерала кальцита , но арагонит распространен в мергелях Бонневиля в бассейне Севье и в нижней части стратиграфического разреза мергелей Бонневиля в основной части. [26] Арагонит является доминирующим карбонатным минералом в отложениях Большого Соленого озера после Бонневиля. [27] [28] Dropstones, вероятно, в основном образовавшиеся из прибрежного льда, но, возможно, также из плавающих корневых комков, распространены в мергеле и состоят из обломков размером от гранул до валунов . [25]
Наводнение в Бонневилле имело катастрофические последствия вдоль реки Снейк на территории современного Айдахо, но влияние наводнения можно также обнаружить в бассейне озера, где отложился характерный слой отложений. Русло реки Бонневиль можно обнаружить во многих обнажениях поверхности ниже береговой линии Прово и в кернах отложений. [25] Русло реки характеризуется резким контактом у основания массивного мергеля, отложившегося в самых глубоких водах озера Бонневиль, и мелкослоистого или волнисто-слоистого песчаного мергеля, отложившегося придонными течениями во время паводка. [25] [26] Местами русло реки Бонневиль состоит из переработанных раковин остракод . Контакт в верхней части русла является переходным к массивному мергелю, отложившемуся на дне озера во времена Прово. [25] Русло паводка лучше всего развито и наиболее заметно в проливах между частично затопленными горными хребтами или в местах, где придонные течения были сильными, когда вода из озера текла к выходу на перевале Ред-Рок. Поскольку русло затопления Бонневиля образовалось менее чем за год, оно полезно в качестве хорошо датированного (около 18 000 лет назад) стратиграфического маркера внутри отложений Бонневиля. [25]
В предыдущих публикациях [29] «береговая линия Гилберта» рассматривалась как одна из выдающихся береговых линий в бассейне Бонневиль, но эта интерпретация была пересмотрена. [30] «Береговая линия Гилберта» представляет собой линию на карте, которая соединяет элементы озерной береговой линии, такие как барьерные пляжи, но нет никаких доказательств того, что все барьеры образовались одновременно. [30] Теперь ясно, что некоторые из этих барьерных пляжей относятся к Бонневилю трансгрессивной фазы по возрасту, а некоторые - Бонневилю регрессивной фазы по возрасту. [30] Эпизод Гилберта представлял собой подъем Большого Соленого озера примерно на 49 футов (15 м) выше современного среднего уровня, который достиг кульминации 11 600 лет назад. Но картографируемая береговая линия эпизода с Гилбертом так и не была обнаружена. [30]
Береговые линии озера Бонневиль были искажены изостатическими процессами, что было признано Гилбертом и тщательно изучено со времен Гилберта. [1] [31] Земная кора просела под тяжестью воды, пока существовало озеро, но когда озеро испарилось и водная нагрузка значительно уменьшилась, кора под бассейном озера восстановилась. В результате высота береговой линии Бонневиль на 243 фута (74 м) выше в горах Лейксайд, высота 5335 футов (1626 м), к западу от Большого Соленого озера, недалеко от центра водной нагрузки озера Бонневиль, чем в Реде. Рок-Пасс, высота 5092 футов (1552 м), где озеро было очень мелким. [29] В качестве примера изостатической деформации береговой линии отметим, что высота береговой линии Бонневиль возле Солт-Лейк-Сити составляет 5203 фута (1586 м), но на острове Антилопы в Большом Соленом озере высота той же береговой линии составляет 5246 футов. (1599 м). [2] [29]
В дополнение к многочисленным геологическим особенностям озера Бонневиль, таким как береговая линия и отложения, окаменелые рыбьи кости и чешуя дают информацию о физических и химических характеристиках палеоозера. [32] Пыльца растений, обитавших в бассейне Бонневиля, в изобилии встречается в мергелях Бонневиля. [28] Окаменелости беспозвоночных в отложениях озера Бонневиль включают моллюсков и остракод, [1] [33] а кости вымерших млекопитающих обнаружены в плейстоценовых отложениях в бассейне Бонневиль. [34] Вулканический пепел в отложениях озера Бонневиль помогает в корреляциях и расшифровке истории озера. [35] Береговые линии озера Бонневиль и других палеоозёр на Земле являются хорошими аналогами береговых линий на других планетах, таких как Марс. [36]
Портал озер