Особенности озерной воды
Происхождение озерной воды
Озерные впадины могут быть заполнены
- речной водой,
- водой тающих снегов и льдов,
- атмосферной водой,
- водой подземных источников
Некоторые реликтовые озера сохранили морскую воду (Каспийское море).
Соленость озерной воды
Зависит от типа воды и климата. Озера с атмосферным, речным и ледниковым питанием в условиях влажного климата обычно пресные с содержанием солей <5 г/л. Озера в условиях жаркого засушливого (аридного) климата засолоняются, и вода в них может быть солоноватой (5 – 25 г/л), соленой (25-45 г/л) и даже рассолом. Так, в оз. Эльтон (Прикаспийская впадина) соленость достигает 280 г/л, в Мертвом море она колеблется от 260 до 310 г/л.
Минерализованные озера разделяются на хлоридные, сульфатные и карбонатные.
В озерной воде имеются также и механические взвеси, как правило, тонкие глинистые и пылеватые частицы, приносимые в озера текучей водой, подземными водами (оксиды железа) или ветром. Очень много, особенно в воде пресных озер, органических (гуминовых) веществ, связанных с широким развитием водорослей, мелких планктонных организмов и т.п. Для органических и неорганических взвесей в озерной воле характерна климатическая зональность. Весной, летом и осенью резко увеличивается количество органических веществ, количество минеральный взвесей увеличивается весной и осенью (в озерах с ледниковым питанием – летом). Зимой количество органики и минеральных частиц резко сокращается, вода становится прозрачной и приобретает естественный голубой цвет.
Движение воды в озерах (гидродинамика)
По характеру движения воды озера делятся на проточные и застойные. Проточные озера чаще всего располагаются в долинах рек, и течение в них обусловлено течением речной воды. Кроме постоянных течений в озерах возникают сезонные течения, связанные с опусканием тяжелой воды при +4°С, стоковые течения, обусловленные разным уровнем воды в сообщающихся водоемах, а также термогалинные течения, связанные с температурой и соленостью.
Кроме течений в озерах возникают временные перемещения воды, связанные с ветровыми волнами. Высота этих волн на озерах обычно невелика, но на больших озерах может достигнуть 5 м. При изменении атмосферного давления или при сильной ветре определенного направления образуются сейши, возникающие при сгоне воды от одного берега к другому. При этом один берег частично осушается, а другой заливается. Кроме этого выделяются корабельные волны.
Перемещение воды в застойных озерах часто приурочены к поверхностным слоям воды. Вода глубоких частей остается неподвижной, при этом вертикальная циркуляция отсутствует. В придонной части за счет разложения органического вещества образуются газы: сероводород, углекислый газ и др.
Геологическая деятельность озер
Состоит из:
абразии берегов и дна,
разноса и перераспределения материала внутри озера и
накопление осадков на дне и склонах озерных котловин.
Характер и интенсивность геологического процесса в озерах зависят от типа и размеров озерных котловин, от динамики и состава пород, от развития органического мира в озерах.
Озерная абразия, или лимноабразия связана с движениями воды, и в первую очередь с ветровыми волнами. Чем крупнее водоем, тем выше волны и интенсивнее разрушение берегов. У относительно небольших озер с постоянным, давно установившимся уровнем лимноабразия минимальна, так как береговой абразионный профиль у них выработан, абразионные уступы отодвинуты на недосягаемые для волн расстояния. Работа озера в этом случае состоит из перетирания и размягчения пород пляжа или штранда (штранд – полоса абразионного берега между клифом и урезом воды).
В озерах плотинного типа в начальный период жизни, особенно в период накопления воды, абразионная работа значительна: размываются и раздвигаются берега, размывается плотина, вплоть до ее полного разрушения и, следовательно, самоуничтожению озера.
Интенсивность разрушения берега озерной водой можно хорошо наблюдать в водохранилищах. Например, в Цимлянском водохранилище на Дону берега были срезаны волнами за пять лет в среднем на 50 м, а на отдельных участках – до 100-120 м. У проточных озер возможен размыв дна.
В целом лимнообразия намного уступает и эрозии и разрушительной работе морей и океанов. Разрушение берегов значительно ослабляет прибрежная растительность.
Перенос или разнос и перераспределение.
Обломочный материал, поступивший в озеро от разрушения берегов или принесенный реками и ручьями, дождевыми потоками, подвергается в озере сортировке по крупности, удельному весу и форме обломков и разносится волнами и течениями по водоему, а затем выпадает на дно, смешиваясь с органогенным и хемогенным веществом, образующимся в самом озере.
Осадконакопление.
Это основной вид озерной геологической деятельности. В озерах образуются все генетические типы осадков:
терригенные (обломочные),
органогенные,
хемогенные,
полигенные.
Для озерных отложений характерен мелкофракционный материал с преобладанием илов, обилием органогенных (главным образом, фитогенных) и хемогенных отложений. Озерные отложения часто имеют хорошо выраженную тонкую (1-10 мм) горизонтальную слоистость, иногда микрослоистость, что определяется спокойными условиями осадконакопления. В ряде случаев слойки отражают сезонные изменения состава осадков: весной и летом в период таяния льда и снега, в тропических озерах в период ливней, в озера приносится и осаждается более обильный и грубый материал, а зимой или в сухой период – только мелкозернистое вещество, образующее более тонкий миллиметровый слой.
Фитогенные слои также формируются осенью, когда отмирает растительная масса. В связи со спокойным осадконакоплением отложения прекрасно сохраняют отпечатки растений – листьев, стеблей, следы водных животных, а при сейшах – и следы наземных животных, приходящих на водопой, а также ямки от дождевых капель.
Терригенные (обломочные) отложения в озерах проточного типа, в дельтовых озерах, а также в больших озерах, где абразионная работа велика, обломочные отложения играют существенную роль. Обломочный материал хорошо сортируется: грубообломочные осадки (галька, гравий) отлагаются вблизи устья реки или ручья, образуя подводную дельту (авандельту), а также у крутых размываемых берегов в виде узких прибрежных полос. В глубь озера они сменяются песчаными отложениями. Алевритовая и глинистая муть разносится по всей территории озера и образует на дне тонкоотмученные хорошо слоистые терригенные илы.
В озерах с большим количеством впадающих рек и ручьев, особенно горных, терригенных осадков накапливается очень много. Так, в оз. Балхаш, в устье реки Или, стекающей с хребта Заилийский Алатау, формируется песчаная дельта. За период наблюдения с 1903 по 1929 годы эта дельта продвинулась в озеро на 20 км. В связи с накоплением большого количества терригенных отложений озера сильно мелеют.
Органогенные отложения. Относительно спокойные гидродинамические условия в озерах и небольшие глубины являются хорошей предпосылкой для развития органического мира. Отмелые берега обычно зарастают водорослями. Часто наблюдается зональность в распределении растений в зависимости от глубины. Непосредственно у берегов растет осока, затем рогозы, тростники, камыши, лилии. Все они, отмирая осенью, формируют на дне войлокообразную массу. Хорошо развивается в озере разнообразный растительный планктон, часто состоящий из синезеленых, диатомовых и других водорослей. В конце лета происходит размножение (цветение) планктонных водорослей, и тогда они покрывают тонким слоем значительные площади, а в небольших застойных озерах и всю их поверхность.
Вместе в фитопланктоном на поверхности озера плавают мелкие живые организмы (зоопланктон). Вся масса планктона, отмирая, опускается на дно и, смешиваясь с тонкими глинистыми частицами, образует на дне слой органического ила. При помощи анаэробных бактерий происходит битуминизация ила, и он превращается в сапропель (от греч. «сапрос» - гнилой, «пелес» - ил.). Это оливково-бурая студенистая, жирная на ощупь масса. Элементный состав ее органической массы таков: С =52-60%, Н =6-7%, N=4,8%. Сапропель является полезным ископаемым:
лечебная грязь,
добавка в корм скоту,
при сухой перегонке из него получают светильный газ, бензин, вазелин, парафин и др.
Пласты сапропеля обычно небольшой мощности 1-10 м, но в Переяславском озере его накопилось до 40 м. В процессе диагенеза сапропель превращается в сапрокол – породу черно-коричневого цвета, плотную, легкую, с раковистым изломом. Он относится к классу бурых углей сапропелевого типа.
Среди органогенных озерных отложений встречаются прослои известняков- ракушечников, состоящих из раковин гастропод, двустворок и др. Обычно эти известняки маломощны и залегают линзами, так как озерный бентос малочисленен. Скорлупки диатомовых водорослей иногда слагают кремнисты диатомовый ил, позднее преобразующийся в горную породу – диатомит –рыхлую, пористую, легкую и белую породу.
Хемогенные отложения.
Хемогенные отложения характерны для озерного осадконакопления и достаточно разнообразны. В озерах, в пресноводных условиях, в районах влажного климата, происходит накопление илов, из которых впоследствии образуются линзы и маломощные пласты известняков и мергелей. Часто встречаются известковые конкреции. Такие карбонатные осадки особенно типичны для высокогорных озер Памира и Гиндукуша.
Из коллоидных растворов, приносимых впадающими речками или подземными водами, на дне озер образуются железистые или марганцевые илы. Очень часто оксиды Fe и Mn в процессе осаждения стягиваются в сферические комочки (от долей мм до 10 мм в диаметре – горошины и бобовины), которые могут образовать на дне сплошной слой. Иногда эти горошины имеют концентрическое строение – оолиты. Считают, что при осаждении железа существенную роль играют бактерии. В озерах тропических стран происходит осаждение оксида алюминия с образованием бобовых бокситов – лучшей руды для получения алюминия.
В озерах с аридным климатом, где испарение воды велико, встречаются сода (Na2CO3x10H2O), мирабилит (Na2SO4 x10H2O), галит (NaCl), сильвин (KCl) и другие. По преобладанию тех или иных хемогенных осадков озера делятся на - карбонатные, сульфатные, хлоридные, боратные и др. (например, Эльтон, Баскунчак). Для некоторых вулканических озер характерно выпадение серы (также в виде оолитов, соединений бора и др.). Иногда отложение солей происходит в озерах не круглосуточно, а сезонно (чаще летом). В этом случае осадок имеет тонкую слоистость.