Озеро Бонневиль было крупнейшим палеоозером позднего плейстоцена в Большом Бассейне на западе Северной Америки. Это было плювиальное озеро , которое образовалось в ответ на увеличение количества осадков и уменьшение испарения в результате более низких температур. Озеро охватывало большую часть того, что сейчас является западной Ютой , и на своем самом высоком уровне простиралось до современных Айдахо и Невады . Многие другие гидрографически закрытые бассейны в Большом Бассейне содержали расширенные озера во время позднего плейстоцена, включая озеро Лахонтан на северо-западе Невады.
Береговые линии озера Бонневиль видны 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 из склона горы над дном долины, видны на земле с больших расстояний и на спутниковых снимках и имеют как осадочные , так и эрозионные сегменты по всей своей длине. [2] Три береговые линии озера Бонневиль, которые можно проследить по всему бассейну, получили названия: Стэнсбери, Бонневиль и Прово. [1] Береговые линии Стэнсбери и Бонневиль образовались во время трансгрессивной фазы озера Бонневиль; береговая линия Прово образовалась во время фазы разлива. [3] Многочисленные другие безымянные береговые линии, которые не могут быть нанесены на карту повсюду в бассейне, некоторые из которых образовались во время трансгрессивной фазы, а некоторые — во время регрессивной фазы, также присутствуют на склонах предгорий и аллювиальных конусах выноса . В период своего максимума, когда озеро Бонневиль имело глубину более 980 футов (300 м) и площадь поверхности почти 20 000 кв. 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 являются крупнейшими постбонневильскими озерами в бассейне Бонневиль.
Озеро Бонневиль не было прогляциальным озером , хотя оно образовалось между 30 000 и 13 000 лет назад, когда ледники во многих местах на Земле расширились относительно сегодняшнего дня во время последнего крупного оледенения . [5] На протяжении большей части своего существования (то есть во время трансгрессивных и регрессивных фаз) озеро Бонневиль не имело речного стока и занимало гидрографически закрытый бассейн. [1] [3] Изменения уровня озера были результатом изменений водного баланса, вызванных изменением климата (упрощенная версия уравнения водного баланса: входы равны выходам плюс-минус изменения запасов). [1] [3] [6] Изменения запасов равны изменениям объема, а изменения объема коррелируют с изменениями уровня озера. Когда входы (например, осадки; сток в реках) были больше выходов (например, испарение с поверхности озера; эвапотранспирация в бассейне), уровень озера поднимался, а когда выходы были больше входов, уровень озера падал. [7] Изменения в глобальной циркуляции атмосферы привели к изменениям в водном балансе озера Бонневиль и других озер в Большом Бассейне на западе Северной Америки. [7] [8] [9] Горные ледники в водосборном бассейне Бонневиль хранили менее 5% воды, которую озеро Бонневиль удерживало на своем максимуме [10] и поэтому даже если бы все горные ледники в бассейне растаяли одновременно и вода влилась в озеро (этого не произошло, поскольку потребовались тысячи лет для таяния горных ледников, а озеро Бонневиль к тому времени падало), это оказало бы незначительное влияние на уровень озера. Озеро Бонневиль не имело речного сообщения с огромными североамериканскими ледяными щитами. [10] Пока существовало озеро Бонневиль, модели волно- и течеобразующих ветров не подвергались значительному влиянию со стороны ледяных щитов Лорентиды и Кордильер на севере Северной Америки. [11]
Озеро Бонневиль было названо геологом Г. К. Гилбертом в честь Бенджамина Луи Эулали де Бонневиля (1796–1878), [12] французского офицера армии США, который также был охотником на пушного зверя 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-го века, и его монументальный труд об озере Бонневиль, опубликованный в 1890 году, заложил основу для научных исследований палеоозера, которые продолжаются и по сей день. [15] Гилберт был первым человеком, описавшим основные особенности озера Бонневиль, однако многие другие ранние европейские и американские исследователи в регионе узнали береговую линию древнего озера, такие как капитан Джон К. Фремонт в 1843 году [12] и еще раньше отец Сильвестр Велес де Эскаланте в 1776 году. Эскаланте в записи в журнале после посещения того, что впоследствии будет названо озером Юта , написал: «Это место, которое мы назвали Льяно Саладо, потому что мы нашли там несколько тонких белых ракушек, похоже, когда-то имело гораздо большее озеро, чем нынешнее». [16] Хотя общее описание и понимание озера Бонневиль были установлены трудами многих людей, подробности палеоозера, включая его историю и связи с глобальными экологическими системами, будут изучаться еще много лет.
Озеро Бонневиль начало подниматься с высот, схожих с высотами 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 [17], но озеро постепенно поднималось, пока около 18 000 лет назад не достигло своей наивысшей точки, отмеченной береговой линией Бонневиль. На этом уровне озеро поднялось до самой низкой точки на краю своего бассейна и начало переливаться в дренаж реки Снейк около перевала Ред-Рок в том, что сейчас является юго-восточным Айдахо. [18] [19] Перелив, который начался как струйка через плотину, образованную аллювиальным конусом выноса Марш-Крик, быстро превратился в огромное наводнение, наводнение Бонневиль , которое хлынуло вниз по долине Марш-Крик к реке Портнеф , в реку Снейк, а затем в реку Колумбия и Тихий океан . [1] [18] Подземные воды на северном склоне аллювиального конуса выноса Марш-Крик, которые начались задолго до того, как озеро достигло своего наивысшего уровня, усилили нестабильность и в конечном итоге привели к обрушению плотины конуса выноса. [18] [19]
Наводнение в Бонневиле, вероятно, длилось менее года, за это время из бассейна озера вытекло почти 1200 кубических миль (5000 км 3 ) воды с максимальным расходом около 35 000 000 кубических футов/с (1 000 000 м 3 /с). [18] Врезка во время наводнения через отложения аллювиального конуса выноса Марш-Крик в подстилающие неогеновые песок, грязь и оползневые обломки [19] привела к падению уровня озера примерно на 430 футов (130 м). [20] Речной сток из озера через порог перевала Ред-Рок и из бассейна озера продолжался без катастрофических последствий в течение примерно 3000 лет после окончания наводнения; береговая линия Прово образовалась во время этой фазы разлива. [1] [3] Береговая линия Прово отличается от других береговых линий озера Бонневилль своим топографическим положением, сильным развитием и толстыми скоплениями туфа . [1] В конце фазы разлива, около 15 000 лет назад, изменение климата и сдвиг к отрицательному водному балансу (больше воды испарялось с поверхности озера, чем поступало реками или прямыми осадками) привели к тому, что озеро вернулось к своему статусу замкнутого бассейна, поскольку оно опустилось до более низких уровней во время регрессивной фазы. [3] К 13 000 лет назад озеро опустилось до высоты, аналогичной средней высоте современного Большого Солёного озера. Во время регрессивной фазы уровень озера опустился примерно на 660 футов (200 м) примерно за 2000 лет из-за изменения климата на более тёплый и сухой (660 футов (200 м) составляет примерно 2/3 максимальной глубины озера Бонневиль). Хотя озеро Бонневиль и Большое Соленое озеро вместе представляют собой одну озерную систему, название «озеро Бонневиль» применялось к озеру в период с 30 000 до 13 000 лет назад, а название «Большое Соленое озеро» — с 13 000 лет назад. [21]
Озеро Бонневиль было аномальным в долгосрочной истории бассейна. Будучи крупнейшим из четырех глубоких озер в бассейне за последние 800 000 лет, озеро Бонневиль и три других глубоких озера плейстоцена сохранялись менее 10% времени. [22] [15] Условия, наблюдаемые в бассейне сегодня, типичны для более чем 90% последних 800 000 лет: сухой пустынный бассейн с несколькими разбросанными низкорасположенными озерами, крупнейшее из которых (Большое Соленое озеро) было гиперсоленым . Большую часть времени между концом самого молодого из глубоких озер до Бонневиля (цикл озер Литл-Вэлли, около 150 000 лет назад) [5] и первоначальным подъемом озера Бонневиль около 30 000 лет назад, озеро напоминало бы современное Большое Соленое озеро по площади поверхности и глубине. Короткий эпизод немного более высокого уровня озера во время цикла озера Катлер-Дэм произошел около 60 000 лет назад; [23] в это время озеро среднего размера поднялось выше уровня Большого Соленого озера, но не так высоко, как озеро Бонневиль.
В своей монографии об озере Бонневиль Г. К. Гилберт назвал морские отложения озера Бонневиль «Белым мергелем ». [1] Хотя название «Белый мергель» не использовалось геологическим сообществом в формальном смысле, неформальный термин «белый мергель» (или «Бонневильский мергель») часто используется. [24] В Бонневильском мергеле в местах, удаленных от источников обломочных осадков (гравий, песок и ил), таких как дельты рек или зоны активных волн, преобладают частицы карбоната кальция размером с глину , которые химически осаждались из воды озера. [24] Большая часть этого карбоната кальция находится в форме минерала кальцита , но арагонит распространен в Бонневильском мергеле в бассейне Севьер и в нижней части стратиграфического разреза Бонневильского мергеля в основном теле. [25] Арагонит является доминирующим карбонатным минералом в отложениях Большого Соленого озера после Бонневиля. [26] [27] Капли, вероятно, в основном полученные из прибрежного льда, но, возможно, также из плавающих корневых комков, обычны в мергеле и состоят из обломков размером от гранул до валунов . [24]
Наводнение Бонневиль имело катастрофические последствия вдоль реки Снейк на территории современного Айдахо, но влияние наводнения можно обнаружить и в бассейне озера, где отложился характерный слой осадка. Ложе наводнения Бонневиль можно идентифицировать во многих поверхностных обнажениях ниже береговой линии Прово и в кернах осадка. [24] Ложе наводнения характеризуется резким контактом у его основания между массивным мергелем, который отложился в самой глубокой воде озера Бонневиль, и тонкослоистым или волнисто-слоистым песчаным мергелем, который отложился донными течениями во время наводнения. [24] [25] Местами ложе наводнения Бонневиль состоит из переработанных раковин остракод . Контакт в верхней части ложа наводнения является переходным к массивному мергелю, который отложился на дне озера во время Прово. [24] Потопное ложе лучше всего развито и наиболее очевидно в проливах между частично затопленными горными хребтами или в местах, где придонные течения были сильными, когда вода озера текла к своему выходу в перевале Ред-Рок. Поскольку потопное ложе Бонневиля было отложено менее чем за год, оно полезно как хорошо датированный (~18 000 лет назад) стратиграфический маркер в отложениях Бонневиля. [24]
Предыдущие публикации [28] рассматривали «береговую линию Гилберта» как одну из выдающихся береговых линий в бассейне Бонневиля, но эта интерпретация была пересмотрена. [29] «Береговая линия Гилберта» состоит из линии на карте, которая соединяет озерные береговые черты, такие как барьерные пляжи, но нет никаких доказательств того, что все барьеры образовались в одно и то же время. [29] Теперь ясно, что некоторые из этих барьерных пляжей являются трансгрессивными по возрасту Бонневилями, а некоторые — регрессивными по возрасту Бонневилями. [29] Эпизод Гилберта был подъемом Большого Соленого озера примерно на 49 футов (15 м) выше современных средних уровней, который достиг кульминации 11 600 лет назад. Но картографируемая береговая линия эпизода Гилберта не была распознана. [29]
Береговые линии озера Бонневиль были деформированы изостатическими процессами, как было признано Гилбертом и тщательно изучено со времен Гилберта. [1] [30] Земная кора просела под тяжестью воды, пока существовало озеро, но когда озеро испарилось и водная нагрузка значительно уменьшилась, кора под бассейном озера поднялась. В результате высота береговой линии Бонневиля 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 на перевале Ред-Рок, 5092 фута (1552 м), где озеро было очень мелким. [28] В качестве примера изостатической деформации береговых линий, высота береговой линии Бонневиля около 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] [28]
В дополнение к многочисленным геологическим особенностям, созданным озером Бонневиль, таким как береговые линии и отложения, окаменелые кости рыб и чешуя раскрывают информацию о физических и химических характеристиках палеоозера. [31] Пыльца растений, которые обитали в бассейне Бонневиль, в изобилии содержится в мергеле Бонневиль. [27] Ископаемые беспозвоночные в отложениях озера Бонневиль включают моллюсков и остракод, [1] [32] а кости вымерших млекопитающих найдены в плейстоценовых отложениях в бассейне Бонневиль. [33] Вулканический пепел в отложениях озера Бонневиль помогает с корреляциями и помогает в расшифровке истории озера. [34] Береговые линии озера Бонневиль и других палеоозеров на Земле являются хорошими аналогами береговых линий на других планетах, таких как Марс. [35]
Портал озер