Ледниковое наследие Великих озер

Регион Великих озер содержит самую обширную систему пресноводных озер на Земле, ресурс, настолько обширный, что его можно увидеть из космоса. Эта огромная концентрация воды, однако, не является древней особенностью континента. Это относительно недавнее геологическое явление, вырезанное в существование колоссальными силами последнего ледникового периода. Знакомые формы озера Верхнее, Мичиган, Гурон, Эри и Онтарио являются прямыми продуктами ледниковой эрозии, в то время как окружающая местность представляет собой мозаику ледниковых рельефов, оставленных отступающими ледяными щитами. Понимание этих рельефов имеет важное значение для понимания экологии региона, его гидрологии, его экономической истории и даже местоположения его крупных городов. Пейзаж, который мы видим сегодня, является динамичной системой, все еще отскакивающей от огромного веса льда, который когда-то покрывал его.

Висконсинский ледниковый эпизод: Архитектор льда

Основным архитектором региона Великих озер был Лорантидский ледниковый щит, ледник континентального масштаба, который многократно продвигался и отступал во время плейстоценовой эпохи. Последний период оледенения, известный как Оледенение Висконсина, достиг максимальной степени примерно 20 000 лет назад. На пике ледяной щит был более двух миль толщиной в местах, оказывая огромное давление на земную кору и полностью преобразуя ландшафт под ним.

Глациальная геология даёт ключ к пониманию этого преобразования. По мере продвижения льда на юг он не был пассивным льдом. Это была динамичная, текущая масса замерзшей воды, нагруженной обломками горных пород. Вес и движение льда прочесывали землю, углубляя ранее существовавшие речные долины и меняя основную породу. Самая южная протяжённость этого льдов достигла современных Иллинойса, Индианы, Огайо и Нью-Йорка, толкая огромное количество пород и почвы перед ним, как гигантский бульдозер. Окончательные морены, оставленные на этой максимальной протяжённости, отмечают абсолютную границу продвижения льда и определяют южный край оледеневшего ландшафта.

Отступление ледяного покрова не было устойчивым, однородным процессом. Оно было прервано периодами стабильности и даже незначительными повторными достижениями, каждая фаза оставляла свою собственную отчетливую подпись на земле. Эти паузы в отступлении отмечены мелкими моренами , в то время как общая талая вода создала обширные вымывные равнины и сложные подледниковые дренажные системы. Взаимодействие между ледяным полем, талой водой и основной топографией создало сложную и очень разнообразную местность, которая характеризует бассейн Великих озер сегодня.

Эрозионные формы рельефа: резьба по Великим бассейнам

Ледниковая эрозия в районе Великих озер была достигнута с помощью двух основных механизмов: абразив и выщипывание . Истирание произошло, когда камни и песок застыли в основании ледника, соскребенного по всей породе, эффективно отшлифовав его. Это действие отполировало поверхности твердых пород, выгребало глубокие канавки и создавало более обтекаемые особенности. Выщипывание или карьерирование было более разрушительным процессом. Мелтвотер просочился в трещины в породе, застыл и расширился. По мере движения льда он вырывал большие блоки породы, разрывая их с земли и включая их в ледяную нагрузку. Сочетание этих процессов было разрушительно эффективным при изменении ландшафта.

Формирование пяти озерных бассейнов

Бассейны, которые сейчас удерживают Великие озера, были не совсем новыми творениями. Это были прежде всего древние речные долины, которые были разрушены в течение миллионов лет. Наступающие ледники расширялись, углублялись и сверхглубоко углублялись эти ранее существовавшие долины. Ледоток, направляемый этими топографическими минимумами, концентрировал свою эрозионную силу, прочесывая бассейны, которые простирались на сотни футов ниже уровня моря в некоторых местах. Разные глубины и характеристики пяти озер являются прямым результатом геологии и интенсивности ледникового рыскания:

  • Озеро Верхнее:] Самое большое, самое глубокое и самое холодное из озер. Его бассейн был вырезан из устойчивых магматических и метаморфических пород Канадского щита. Огромный вес и повторяющееся продвижение льда по этой твердой породе прочесывали бассейн, который достигает максимальной глубины 1332 фута.
  • Озеро Мичиган и озеро Гурон: Эти два озера занимают единый, большой бассейн и гидрологически связаны через пролив Макинака. Их бассейны были вырезаны из более мягких осадочных пород, в результате чего получился широкий, относительно плоскодонный профиль по сравнению с Верхним.
  • Озеро Эри: Самое мелкое из пяти озер, со средней глубиной всего 62 фута. Его бассейн был вычерчен из относительно мягких сланцев и известняков. Его мелководье означает, что он быстро нагревается летом и подвержен значительным штормовым нагонам и цветению водорослей.
  • Озеро Онтарио: Самое маленькое озеро по площади поверхности, но второе по глубине. Его бассейн был глубоко прочесан у подножия Ниагарского откоса, стойкого слоя породы, который также создал Ниагарский водопад. Глубокий бассейн (максимальная глубина 802 фута) является классическим примером ледникового сверхуглубления.

Ориентация озер, расположенных примерно с запада на юго-запад до востока на северо-восток, соответствует доминирующему направлению потока ледяных долей, которые излучались из региона Гудзонова залива. Это выравнивание является мощным свидетельством контроля льда над основной географией региона.

Депозиционные формы рельефа: Обломки, оставленные позади

Когда Лёдный щит Лорантида начал своё окончательное отступление на север около 14 000 лет назад, он начал таять на месте. Массивное количество обломков пород, которые были перенесены внутри, на и подо льдом, было выпущено. Этот осадок, известный как ледниковый до (несортированный материал) и вымытый (сортированный талой водой), был отложен по всему ландшафту, создавая широкий спектр отличительных рельефов.

Морейнс: Стены Ледового фронта

Морейны представляют собой скопления неконсолидированного ледникового мусора и являются одними из наиболее заметных осадочных особенностей в регионе. Они образуются в основном на краю ледника, поскольку на ледовом фронте сбрасывается конвейерный пояс мусора.

  • Терминал Морейн: Отмечает самую дальнюю южную протяженность ледяного покрова. Это массивный хребет до тех пор, пока не определит границу между оледеневшим ландшафтом на севере и неоледеневшей (или бездрифтерной) областью на юге.Кеттл Морейн в юго-восточном Висконсине является впечатляющим примером сложной межлобатной морены, образованной между двумя ледяными долями.
  • Рецессионные морейны:] Образуются, когда ледовый фронт приостанавливается во время отступления на значительный период. Эти морены создают холмистую местность, характерную для большей части центрального и южного Висконсина, Мичигана, Огайо и Нью-Йорка. Дубовые переезды Морейн в южном Онтарио является критической рецессионной мореной, которая служит основным водоносным горизонтом и экологическим коридором.
  • Наземный Морейн: Относительно тонкое, широко распространенное одеяло, пока оно не было оштукатурено подо льдом при расплавлении. Это создает мягко волнистые равнины, которые часто отлично подходят для сельского хозяйства.

Drumlins: упрощенное доказательство ледяного потока

Барабаны — гладкие, вытянутые, каплевидные холмы, состоящие из ледникового таяния. Они являются одними из самых элегантных и информативных ледниковых рельефов. Их форма является прямой функцией ледяного потока: , кисть (тупый) конец указывает вверх на лед в направлении, откуда пришел ледник, в то время как , кисть (укороченный) конец простирается вниз по льду, в направлении, в котором течет ледник. Они часто встречаются в кластерах, называемых «барабанными полями», которые выглядят на карте как корзина яиц.

Образование барабанных камней все еще обсуждается, но, как правило, считается, что они образуются под быстро движущимся ледяным потоком, где давление накладного льда деформирует и обтекает основное до тех пор, пока классическое поле Палисадес-Элсворт барабанных плит в Висконсине и барабанные поля в северной части штата Нью-Йорк не являются всемирно известными примерами. Эти особенности не просто геологические курьезности; их обтекаемая ориентация предоставляет критические данные для реконструкции древних структур ледовых потоков и их богатых до тех пор, пока почвы часто не станут высокопродуктивными сельскохозяйственными угодьями.

Оригинальное название: Eskers and Kames: The Meltwater Signature

В то время как морены и барабанные перепонки образуются непосредственно льдом, эскеры и камес являются работой ледниковой талой воды.

Лесочники — длинные извилистые гряды песка и гравия, которые змеятся по ландшафту. Они образовались внутри туннелей, которые проходили через или под застойным или медленно движущимся льдом. Потоки, протекающие через эти ледяные туннели, осаждали слои осадка, отсортированные текучей водой. Когда лед окончательно растаял, заполненный осадками туннель был оставлен позади как поднятый, извилистый хребет.Лесочники являются критическим источником высококачественного песка и гравия для строительства, и они часто служат значительными местными водоносными горизонтами для подземных вод.

Камес (FLT:0) Камес (FLT:1) — это нерегулярные конические холмы стратифицированного дрейфа, образующиеся там, где талая вода откладывает осадок в отверстия или трещины в умирающем льду, или где потоки, нагруженные осадками, раздуваются над поверхностью льда. Они часто встречаются в кластерах, известных как «каме-поля». Как и эскизы, отсортированная природа их осадков (песок и гравий) делает их ценными источниками агрегата.

Озера Кеттл: Запятнанный пейзаж

Одной из наиболее характерных особенностей ледникового ландшафта является озеро чайника.По мере отступления ледяного покрова крупные глыбы льда часто отрывались от главного ледника и частично или полностью зарывались вымытыми осадками.Когда эти ледяные глыбы в конце концов растапливались, они оставляли после себя впадину в ландшафте, называемую чайником. Если депрессия простирается ниже местного стола с водой, она заполняет водой, чтобы создать чайник или чайник.

Область усеяна тысячами этих озер, размером от небольших прудов до существенных озер. Уолденский пруд в Массачусетсе, прославившийся Генри Дэвидом Торо, является одним из самых известных примеров. Государственный лес Кеттл Морейн назван в честь обилия этих особенностей, где межлобатая морена особенно изобилует глубокими, прозрачными чайниковыми озерами, усеянными среди лесистых моренных холмов.

Пост-ледяная динамика: изостатический отскок и изменение дренажа

Таяние ледяного покрова не ознаменовало конец перестройки ландшафта Великих озер. Два основных постледниковых процесса продолжали изменять географию и гидрологию региона в течение последних 10 000 лет: изостатический отскок и сдвиг дренажных выходов.

Изостатический отскок

Огромный вес Лаврентийского ледяного щита был настолько велик, что он угнетал земную кору на сотни футов, вытесняя лежащий в основе материал мантии. Когда лед таял, кора начала медленно «отскакивать» или подниматься обратно в исходное положение. Этот процесс, известный как ледниковая изостатическая регулировка , все еще происходит сегодня, особенно в северных частях региона, таких как северные берега озера Верхнее, озеро Мичиган и Гудзонова залива.

Этот отскок неоднороден. Области, которые находились под самым толстым льдом, отскакивают быстрее всего, в то время как южные края оледеневшей области фактически немного опускаются в ответ. Это «наклон» земной коры имеет глубокие последствия. Береговые линии вокруг северных Великих озер поднимаются из воды со скоростью несколько дюймов в столетие, в то время как береговые линии на юге медленно погружаются. Этот процесс непрерывно изменяет дренажные структуры и уровни озер в геологическом масштабе времени.

Меняющиеся розетки и озера предков

Современные Великие озера являются лишь самым последним воплощением серии ледниковых озер, которые существовали в течение последних 14 000 лет.По мере отступления льда, он сформировал временные проледниковые озера перед ледяным краем, с выходами, очень отличающимися от сегодняшней реки Святого Лаврентия.

  • Озеро Чикаго было ранним предшественником озера Мичиган, стекающего на юго-запад через Чикагский выход (современный Чикагский санитарный и судоходный канал) в систему реки Миссисипи.
  • Озеро Маумее (FLT:0) — начальная стадия озера Эри, стекающего на запад в реку Вабаш.
  • Озеро Ирокезы (FLT:0) было предшественником озера Онтарио, осушающего долину реки Мохаук.

По мере отступления ледяного покрова на север и отскока коры эти нижние выходы были закрыты, а новые, нижние выходы были открыты. Наиболее драматический сдвиг произошел, когда лед отступил из долины Святого Лаврентия, позволив озерам стекать на восток вокруг гор Адирондак. Эта катастрофическая реорганизация дренажа привела к образованию реки Святого Лаврентия и современной конфигурации Великих озер. Резкое падение уровня воды, когда выход Святого Лаврентия открыл застрявшие древние береговые линии высоко над современными озерами, видимые сегодня как видные «пляжные хребты» в ландшафте. Эволюция Ниагарского водопада тесно связана с этой историей; водопады являются эрозионным продуктом массивных сбросов талой воды из верхних озер над Ниагарским откосом.

Экологическое и человеческое значение ледникового ландшафта

Ледниковые формы рельефа Великих озер — это не просто академические курьезы, они являются основой экологии, экономики и моделей расселения людей в регионе.

Мировое пресноводное водохранилище

Великие озера содержат приблизительно 84% поверхностных пресных вод Северной Америки и 21% мировых запасов. Этот невероятный ресурс является прямым наследием ледниковой эрозии, которая создала бассейны. Окружающие ледниковые рельефы, такие как морены и эскизы, действуют как критические зоны подпитки грунтовых вод, фильтруя осадки и медленно высвобождая их в озера и притоки. Разнообразные места обитания, созданные скользящей топографией - от глубоких, холодных озер и водно-болотных угодий до песчаных равнин и богатых, сухих морен - поддерживают замечательный массив растительной и животной жизни, большая часть которой уникально адаптирована к этой постледниковой среде.

Формирование географии и промышленности человека

Расположение крупных городов, таких как Чикаго, Детройт, Кливленд, Буффало и Милуоки, не случайно. Чикаго развивался на месте Чикагского портажа, низменного разрыва между бассейном озера Мичиган и водоразделом Миссисипи — прямой результат ледниковой геологии. Богатые, свободные от камней почвы ледниковых равнин и озерных равнин (например, долина Мауме в Огайо) стали одними из самых продуктивных сельскохозяйственных земель в мире.

Морейнс обеспечивал сырьем ранние дороги и строительство, а эскизы и камы сегодня в большой степени добываются для песка и гравия. Ледниковая история региона также диктовала маршруты каналов, таких как канал Эри в Нью-Йорке, который использовал водосброс долины реки Мохаук для обхода Аппалачских гор. Эта сеть каналов, обеспечиваемая ледниковой геологией, непосредственно подпитывала экономическую экспансию Соединенных Штатов в 19 веке. Великие озера сами образуют крупнейшую в мире систему внутренних водных путей, перевозя огромное количество железной руды, угля, известняка и зерна, соединяя сердце континента с Атлантическим океаном через морской путь Святого Лаврентия.

Пейзаж, созданный льдом

Регион Великих озер — живой, дышащий музей ледниковых процессов. От глубоких, прочесанных бассейнов самих озер до барабанных полей, чайников и извилистых скалистов, определяющих окружающий ландшафт, каждая особенность рассказывает историю огромных, терпеливых геологических сил. Ледяной щит исчез, но его наследие не статично. Земля продолжает подниматься, береговые линии продолжают развиваться, а огромный пресноводный ресурс, сформированный ледниками, продолжает определять экологию и экономику целого континента. Понимание этих ледниковых рельефов — это понять саму основу жизни в регионе Великих озер.