Сабха ( арабский : سبخة ) — прибрежная, супратидальная илистая или песчаная отмель, в которой эвапоритно - солевые минералы накапливаются в результате полузасушливого или засушливого климата. Сабхи являются постепенными между сушей и приливной зоной в пределах ограниченных прибрежных равнин чуть выше нормального уровня прилива. В пределах сабхи осадки эвапоритно-солевых минералов обычно накапливаются под поверхностью илистой или песчаной отмели. Эвапоритно-солевые минералы, приливно-отливные и эоловые отложения характеризуют многие сабхи, обнаруженные вдоль современных береговых линий. Принятым типовым местонахождением для сабхи является южное побережье Персидского залива в Объединенных Арабских Эмиратах . [1] [2] [3] [4] Свидетельства существования обломочных сабх обнаружены в геологических записях многих областей, включая Великобританию и Ирландию. [5] Сабха — фонетическая транслитерация арабского слова, используемого для описания любой формы солончака . Сабха также известна как сабха, себха или прибрежная сабха . [4]
Термин сабха также использовался как общий термин для любой плоской области, прибрежной или внутренней, где в результате испарения соль и другие эвапоритовые минералы выпадают в осадок вблизи или на поверхности. [1] Термин континентальная сабха используется для таких сред, обнаруженных в пустынях. Из-за путаницы, созданной использованием сабха для солончаков и плайя , было предложено отказаться от использования этого термина для плайя и других внутриконтинентальных бассейнов и равнин. [6]
Происхождение и развитие прибрежной сабхи на южном берегу Персидского залива впервые подробно обсуждалось в основополагающей статье Эванса и др. 1969 г. Южный берег Персидского залива представляет собой мелководный, пологий карбонатный рамп, характеризующийся эвапоритовой надприливной системой, проходящей от берега через широкую карбонатно-эвапоритовую приливную среду в субприливную систему с преобладанием карбонатов . Это низкоэнергетическая обстановка с небольшим приливным диапазоном (1–2 м) и низкой волновой энергией в результате ограниченного разгона. Высокие скорости испарения приводят к солености 45–46 г/ л вдоль открытого морского побережья Абу-Даби и до 89 г/ л в более ограниченных лагунах. [7] Побережье Абу-Даби локально защищено от условий открытого моря рядом полуостровов, прибрежных отмелей и островов, связанных с простирающейся с востока на запад Большой Жемчужной банкой.
Подземные воды играют ключевую роль в формировании сабх. Феномен выхода подземных вод на поверхность не всегда приводит к видимой открытой воде. Вместо этого вода испаряется, достигая поверхности, что приводит к образованию соляных отложений. Солончаки Абу-Даби являются типичным примером этого, где испарение воды происходит из капиллярной каймы — подповерхностного слоя, где подземные воды просачиваются из уровня грунтовых вод — который пересекает поверхность. Эта деятельность способствовала созданию обширной солончаковой равнины, охватывающей приблизительно 36 000 квадратных километров.
Большая часть химического состава этих равнин связана с грунтовыми водами, которые просачиваются на поверхность. Это просачивание приводит к концентрации этих растворенных веществ, которая, по оценкам, примерно в десять раз превышает концентрацию в морской воде. Засушливые условия таких регионов часто характеризуются скудной или даже полностью отсутствующей растительностью. Такое отсутствие растительного покрова позволяет эоловым процессам взаимодействовать с фреатической поверхностью , образуя уникальные формы рельефа, такие как сабхи.
Из-за минимальной растительности эоловая активность способна вызывать глубокую эрозию поверхностных отложений. Однако она неспособна вытеснять материал ниже капиллярной зоны из-за полного насыщения этой зоны, что препятствует его подъему ветром. В результате поверхность Земли в таких регионах имеет тенденцию имитировать форму и наклон нижележащего уровня грунтовых вод. Полученные поверхности превращаются в обширные, плоские, разгрузочные области, где процесс испарения приводит к накоплению солей. Со временем эти накопления образуют корки соленой природы, характеризующие уникальный ландшафт этих регионов. [8]
В модели хор-лагуна-сабха первоначальное повышение уровня моря затапливает прибрежные районы и создает мелководные объекты. Если объекты заиливаются, или земля поднимается, или уровень моря падает, то захваченная вода испаряется , оставляя плоскую соляную яму, или сабху . Если прибрежный регион имеет неровный рельеф , то наводнение создает большие независимые ручьи, или хоры. Хор - это мелководная, сублиторальная равнина или приливный залив. Залив может содержать серые мангровые заросли , в зависимости от того, доступна ли менее соленая вода из вади или грунтовых вод . По мере того, как осадок начинает накапливаться, хоры становятся более мелкими и образуют лагуну , или приливную равнину. Лагуны продолжают заполняться, пока дно лагуны не обнажится во время отлива, и не начнет формироваться сабха. Сабха может быть затоплена во время более высоких, чем обычно, весенних приливов, после ливней или когда сильные ветры выталкивают морскую воду на берег на глубину в несколько сантиметров. Зрелые сабхи затапливаются только после сильных ливней и в конечном итоге могут объединиться, образуя прибрежную равнину сабха . Эти прибрежные равнины очень плоские, с рельефом от 10 до 50 см, а их уклон в сторону моря может составлять всего 1:1000.
Эти среды можно найти латерально современными в параллельных поясах к побережью. Коралловые рифы , барьерные острова и оолитовые отмели образуют барьер с открытым шельфом. [9] Эти типы отложений указывают на более высокую энергию и защищают среду хор-лагуны, позволяя расти мангровым болотам , водорослевым и цианобактериальным матам , которые предпочитают более закрытую среду с более низкой энергией. Внутри этого находятся супратидорные сабхи. Сабхи могут быть шириной до 15 км, когда они находятся в сторону моря от дюнных полей, поставляющих большое количество осадка. Сабхи в сторону моря от низких выходов миоценовых карбонатных эвапоритов или аллювиальных конусов выноса у Оманского складчатого и надвигового пояса могут быть узкими до нескольких сотен метров. [10]
Если на побережье есть дюнные поля, то наводнение создает множество более мелких бассейнов между гребнями дюн. В некоторых частях мира такие озера могут также образовываться во внутренних пустынях, заполняясь дождем или поднимающимся уровнем грунтовых вод из подземных водоносных горизонтов .
Например, большие части Пустой четверти в Саудовской Аравии и на юге ОАЭ состоят из узоров высоких дрейфующих барханных дюн, чередующихся с континентальными сабхами, заполненными солончаками. В некоторых местах континентальные сабхи соединяются, образуя длинные доступные коридоры в пустыню.
На третьем снимке показана область к югу от полумесяцеобразного оазиса Лива на юге ОАЭ . Ширина снимка составляет около 80 км , при этом каждая континентальная сабха имеет длину около 2-3 км и ширину 1 км. Вы можете видеть белые отложения соли, покрывающие поверхность континентальной сабхи. Дюна Мориб , возвышающаяся на 120 м над континентальной сабхой, расположена примерно в середине снимка. Граница между Саудовской Аравией и ОАЭ показана красным цветом.
Дно континентальной сабхи обычно представляет собой плотно утрамбованную смесь песка, грязи и соли. По сухой континентальной сабхе легко ходить или ездить на внедорожниках. Однако после дождей и внезапных наводнений континентальная сабха заполняется мелкими слоями воды, и ее невозможно пересечь, пока она не высохнет и не образует новую корку. Когда земля частично высыхает, поверх мягкой грязи или полостей образуется соляная корка, и транспортное средство застрянет, прорвав корку.
Вот два современных примера затопленных дюнных полей. Первый — это не пустыня, а прибрежное дюнное поле в районе Амазонки , затопленное сильными дождями. Второй — сухая внутренняя пустыня в районе Гоби , затопленная грунтовыми водами с близлежащих гор.
Климат является одним из основных факторов развития сабхи. Осадки в этом засушливом регионе обычно выпадают в виде гроз и составляют в среднем 4 см/год. [11] Температура может колебаться от более 50 °C до 0 °C. Влажность связана с направлением ветра, при этом влажность составляет всего 20% по утрам из-за сухого внутреннего пространства и увеличивается во второй половине дня, когда преобладает сильный ветер с суши. Ночью относительная влажность 100% может привести к густым туманам. [12] Температура воды меняется в зависимости от глубины, при этом мелководье теплее на 10 °C. Эти высокие температуры приводят к высоким показателям испарения в Персидском заливе , достигающим 124 см/год, что приводит к увеличению солености в мелководных лагунах до 70 ppt. [9] Чистая скорость испарения из сабхи может быть на порядок меньше и в среднем составляла 6 см за последние 4000–5000 лет. [12] Причины этого в том, что поверхность сабхи не является поверхностью свободной воды, высокая влажность ночью и вертикальная стратификация воздушного столба. Несмотря на потерю воды из-за испарения, грунтовые воды, никогда не глубже 1,5 м, текут в сторону моря и пополняются континентальными водами, ливнями и северо-западными штормовыми ветрами «шамал», которые создают волны большей высоты, чем приливная высота, и гонят воду на 5 км вглубь суши по сабхе на глубину в несколько сантиметров. [10]
Изменения климата приводят к очень динамичной природе сабхи. Галит откладывается на поверхности сабхи, а гипс и арагонит осаждаются в недрах [13] посредством капиллярного действия из рассолов, поднимающихся с уровня грунтовых вод. [9] В более сухих частях сабхи гипс может быть изменен на ангидрит , а арагонит может быть доломитизирован диагенетически . [12] Тепловое сжатие ночью и расширение днем приводит к образованию вогнутых многоугольных чаш, поскольку края были подняты вверх, отчасти из-за роста эвапоритов, расклинивающих трещину. [9] Ниже находится гипсовая каша, где могут образовываться узелки ангидрида и других сульфатов. Они также могут образовывать кристаллическую структуру «проволочной сетки». Ниже находятся литоральные отложения, типичные для слоистого, богатого органикой ила, образованного микробными матами , которые переходят вниз в более биотурбированные илы. Сублиторальные фации показывают карбонатные зернистые илы и лагунные илы.
Эти фациальные последовательности, за исключением галита , который часто повторно растворяется при увлажнении, могут быть легко сохранены. Факторы, способствующие сохранению, включают проградацию сабхи со скоростью седиментации 1 м/1000 лет и создание поверхностей Стокса. Эти поверхности создаются дефляцией поверхности сабхи, которая связана с уровнем грунтовых вод, действующим как локальный базовый уровень. [14]
Считается, что отложения Сабха образуют некоторые из основных подземных углеводородных резервуаров на Ближнем Востоке (и в других местах). Источником этих углеводородов (как газа, так и нефти) могут быть микробные маты и мангровые палеопочвы , обнаруженные в последовательности Сабха, которые имеют общее содержание органического углерода до 8,2% и водородные индексы, типичные для морских керогенов II типа . [9]
Некоторые древние аналоги включают непосредственные подземные образования, такие как пермская формация Хуфф , юрские арабские и хитские ангидриды и третичные осадочные породы. Похожие отложения также обнаружены в ордовикском бассейне Уиллистон , пермском бассейне в Техасе, а также в юрском Мексиканском заливе . Современные сабхи присутствуют в различной форме вдоль побережья Северной Африки , Нижней Калифорнии и в заливе Шарк в Австралии .
Выполнение строительных и инженерных работ в сабхасе должно преодолеть ряд геотехнических инженерных проблем. Почвы сабха часто отличаются своей низкой прочностью, поскольку концентрированные солевые растворы, обнаруженные в рассолах сабха, могут ослабить структуру почвы. Кроме того, экстремальные климатические условия, в которых образуются отложения сабха, такие как значительные колебания температуры и повторяющиеся циклы увлажнения и высыхания, могут вызывать нестабильность в этих почвах, а некоторые минералы, которые действуют как связующие вещества, или «цементы», в этих почвах имеют высокую растворимость, что может потенциально снизить общую структурную целостность.
Прибрежные сабхи состоят в основном из таких минералов, как кальцит , доломит и гипс . Они сопровождаются меньшим количеством ангидрида , магнезита , галита и карналита , а также различными другими сульфатами и хлоридами. Грунтовые воды в этих районах характеризуются высокой соленостью, причем уровень хлорида натрия может достигать 23%. Эта соленая вода часто находится близко к уровню земли. Примечательно, что концентрация хлорида натрия может быть достаточно существенной, чтобы представлять риск коррозии .
Напротив, минеральный состав внутриконтинентальных сабкх имеет тенденцию быть более изменчивым по сравнению с их прибрежными аналогами. Осажденные минералы в почве этих внутренних сабкх в значительной степени зависят от конкретного состава местных грунтовых вод. Таким образом, геологический и химический состав этих сред может значительно различаться в зависимости от региональных характеристик грунтовых вод. [15]
Методы, используемые для улучшения почв сабхи в строительных целях, включают динамическое уплотнение . [16]