Saline Systems, 2005; 1: 10-10 (más artículos en esta revista)

Saline sistemas de las grandes llanuras del oeste de Canadá: una visión general de la limnogeology y paleolimnología

BioMed Central
Última William H (wm_last@umanitoba.ca) [1], Fawn M Ginn (fm_ginn@umanitoba.ca) [2]
[1] Departamento de Ciencias Geológicas de la Universidad de Manitoba, Winnipeg, R3T 2N2 Canadá
[2] Departamento de Microbiología, Universidad de Manitoba, R3T 2N2 Canadá

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Resumen

En gran parte del norte de las Grandes Llanuras, salinas y salmueras hipersalinos lacustre son las únicas aguas superficiales presentes. Como grupo, los lagos de esta región son únicos: no hay otra zona en el mundo que pueda igualar la concentración y la diversidad de ambientes salinos lago expuesto en la región de las praderas de Canadá y norte de Estados Unidos. La inmensa cantidad de sal de cada uno de los lagos y humedales salinos en la región de América del Norte es asombrosa. Las estimaciones varían de alrededor de un millón a más de 10 millones de habitantes, con densidades en algunas zonas está tan alto como 120 lagos / km 2.

A pesar de más de un siglo de investigación científica de estos lagos de sal, tenemos sólo en los últimos veinte años avanzado lo suficiente para apreciar la amplia gama de tipos lago, el agua químicas, y limnológico procesos que se operan en la configuración moderna. Hydrochemical se dispone de datos para unos 800 salmueras del lago en la región. Composición, textural, geoquímica y la información sobre los sedimentos del fondo moderno se ha reunido para algo más de 150 de estos lagos. Caracterización de las características biológicas y ecológicas de estos lagos se basa en las investigaciones incluso menos, y los registros estratigráficos de las cuencas sólo veinte han sido examinados.

El lago de aguas muestran una considerable variedad en la composición y concentración iónica. Los primeros investigadores, concentrándose en los más salina salmueras, hizo hincapié en un fuerte predominio de Na + y SO 4 -2 en los lagos. Ahora es realidad, sin embargo, que no sólo existe una completa gama de salinidad de menos de 1 ppm TDS a casi 400 ppm, sino también casi todos los tipo de química del agua está representada en los lagos de la región. Con esa amplia gama de composiciones, es difícil generalizar. No obstante, la escasez de Cl ricos en el norte de los lagos hace que el Grandes Llanuras cuencas algo inusual en comparación con lagos salados en muchas otras zonas del mundo (por ejemplo, Australia, el oeste de los Estados Unidos). Compilaciones de agua del lago químicos muestran distintas tendencias espaciales y las variaciones regionales controlados por las aguas subterráneas de entrada, el clima y la geomorfología. A corto plazo las variaciones temporales en la composición de salmuera, lo que puede tener efectos significativos en la composición de los sedimentos modernos, también han sido bien documentados en varias cuencas individuales.

Desde una perspectiva mineralógicos y sedimentológicos, la amplia gama de químicos del agua demostrado por los lagos da lugar a una inusual gran diversidad de la composición de sedimentos modernos. Más de 40 especies de endogenic precipitados y authigenic minerales han sido identificados en la sedimentos lacustres. El más común no detríticas componentes de los sedimentos modernos incluyen: el calcio y los carbonatos de calcio-magnesio (magnesian calcita, aragonita, dolomita), y sodio, magnesio, sodio y magnesio, sulfatos (mirabilite, thenardite, bloedite, epsomite). Muchas de las cuencas cuya salmueras tienen muy alta Mg / Ca ratios también han hydromagnesite, magnesita, y nesquehonite. A diferencia de los lagos de sal en muchas otras zonas del mundo, halita, yeso, calcita y son relativamente raros endogenic precipitados en las Grandes Llanuras lagos. La fracción detrítica de la sedimentos lacustres es normalmente dominado por arcillas, carbonatos minerales, cuarzo, y los feldespatos.

Acumulación de sedimentos en los lagos de sal es controlado y modificado por una gran variedad de físicos, químicos, biológicos y procesos. Aunque los detalles de estos modernos procesos sedimentarios pueden ser sumamente complejos y difíciles de analizar en forma aislada, en términos generales, los procesos que operan en las salinas de las Grandes Llanuras son, en última instancia controladas por tres factores básicos o condiciones de la cuenca: (a) Morfología de la cuenca, (b) la hidrología, y (c) la salinidad de las aguas y la composición. Las combinaciones de estos parámetros interactúan para controlar casi todos los aspectos de los modernos de sedimentación en estos lagos salados y dar lugar a cuatro 'finales miembro de los tipos de los modernos lacustres salinos en la configuración de los grandes llanos: (a) clastics dominado por playas, (b) la sal - Dominado playas; (c) de profundidad de agua, lagos no estratificada, y (d) de profundidad de agua, "permanentemente" estratificado lagos.

Introducción

"La exploración científica de sal lagos de América del Norte es relativamente lenta frente a la marca." [1]

El estudio geoambiental de los lagos tiene su origen en la última parte del siglo XIX, con obras clásicas de la Gran Cuenca de los lagos del oeste de los Estados Unidos [2 - 4] y el centro de Europa [5, 6]. A pesar de estos primeros estudios fueron hito directamente responsable de la formulación y el desarrollo de muchas de nuestras ideas actualmente aceptadas sobre estos bien conocidos procesos geológicos como la turbidez de flujo, la concentración de evaporación y precipitación mineral, y deltaicos / sedimentación litoral, los avances en el estudio de los sedimentos lacustres , Como una entidad sedimentarias, en la mayor parte del siglo XX fue lento. Tan recientes como hace sólo unas décadas, el estado de la investigación de sedimentos lacustres se equiparaba a la de los agujeros en una rosquilla [7].

El interés en los procesos geológicos y lacustre del lago de depósitos aumentó de manera espectacular a partir de la década de 1970 [8 - 10]. Esta participación geocientífica con lagos se atribuye a dos factores: (i) el reconocimiento de que los sedimentos lacustres proporcionar una valiosa fuente de minerales industriales y de los combustibles fósiles [11 - 14], y (ii) el aumento del uso de los componentes inorgánicos de los sedimentos lacustres para supervisar Contaminación, decifrar cambios en el medio ambiente, pasado y deducir las condiciones climáticas e hidrológicas [15 - 18].

Geolimnology, un término introducido por el profesor JT Teller [19, 10], es el estudio y la interpretación de los físicos, biológicos, geoquímicos, hidrogeológicos y de los procesos en los lagos y los registros sedimentológicos de las cuencas lacustres. Durante los últimos quince años se ha producido un rápido avance en nuestro entendimiento de los procesos físicos y químicos que operan en los lagos y la forma en que estos procesos se aplican a las secuencias estratigráficas conservadas en las cuencas lacustres [20 - 23]. En general, ahora se acepta que, probablemente, ningún otro establecimiento continental tiene como mucho que ofrecer en términos de posibles contribuciones significativas a las ciencias de la Tierra como el lago de medio ambiente [24 - 27]. Paralelamente a este aumento espectacular en el crecimiento de geolimnology, la especialidad de la paleolimnología también ha visto una explosión de interés y la aplicación generalizada [28 - 30]

En este artículo queremos presentar y ofrecer una visión general de los últimos avances en nuestra geolimnological comprensión de la amplia variedad de ambientes modernos lacustre en el norte de los Grandes Planicies del oeste de Canadá (Figura 1]. Esperamos que este panorama también ayudará a establecer un marco para las futuras limnológico, limnogeological, paleolimnological y de los esfuerzos de investigación sobre el Holoceno en conserva registros sedimentarios en lagos en esta gran región geográfica de América del Norte. Dentro de las limitaciones de espacio de este trabajo, es importante señalar que se hace hincapié en salinas y lagos salinos sedimentos lacustres, y de los lagos existentes en los sedimentos y sus registros. Completa de los exámenes de los aspectos biológicos de los lagos de esta región se ofrecen en otras partes [31 - 39]. Asimismo, la sedimentología, cronología, la historia y el desarrollo de la extinta (principalmente glacial y proglaciales) lagos y humedales se resumen en numerosas otras publicaciones [por ejemplo, [40 - 45]]. Por desgracia, con la notable excepción del Lago Winnipeg [46 - 48], ha habido poco geolimnological la investigación sobre los pocos pero interesantes las cuencas de agua dulce.

Configuración física y antecedentes para geolimnology en el norte de las Grandes Llanuras

"... En la parte central del continente hay una región, el desierto, o semi-desierto en el carácter, que nunca se puede esperar para ser ocupadas por los colonos ..." [49].

El norte de las Grandes Llanuras es un país de muchos contrastes: rodando praderas, valles de los ríos profundamente, plana, featureless lago llanuras, colinas de arena y dunas, hummocky y topografía accidentada, bien heladas tierras altas y estériles, la sombra menos, el viento barrió las llanuras . A pesar de que la física, geológicas, climáticas y el establecimiento de la región se ha resumido en muchos otros documentos y volúmenes (por ejemplo, [50 - 60]], es útil señalar aquí varias de las características más importantes de la región que dan los distintos Y, a menudo, geolimnological características únicas, a saber, la geomorfología, el clima y la geología.

Geomorfología

"Un gran untimbered, el nivel de mar secos de la tierra." [61]

El norte de la provincia fisiográfica Grandes Llanuras de Canadá se extiende desde el Escudo Precámbrico inmediatamente al este de Winnipeg, Manitoba, hacia el oeste de unos 1600 km al Foothills de las Montañas Rocosas, y hacia el norte unos 500 km de los Estados Unidos-Canadá frontera (Figuras 1, 2 , Y 3]. Esta región se caracteriza por hummocky a la topografía de suaves ondulaciones intercalados con numerosos profunda, a menudo en terrazas valles que se han reducido en un deshielo glacial.

Dentro de la región, a nivel local separadas y distintas sub zonas geomorfológicas o unidades más pequeñas se pueden identificar. La baja (<300 m de altitud), a menudo pantanosas y los humedales de la zona de tierras bajas de Manitoba se extiende hacia el oeste del Escudo Precámbrico al Manitoba Escarpment. Esta zona contiene la más grande de los lagos en las Grandes Llanuras: Lagos de Winnipeg, Manitoba, Winnipegosis, Cedar, y Dauphin (Figura 2]. Con sus grandes cuencas de drenaje, en general, elevadas tasas de sedimentación, y la pronta asociación con gigantes extintos lagos proglaciales, los sedimentos de las cuencas de estos revelan largo, pero muy complejas historias de desarrollo que se ven afectados por la tectónica, la evolución de los paisajes fluviales variable de los insumos y las fluctuaciones regionales del clima.

La ampliación hacia el oeste de cerca de la frontera con Manitoba, Saskatchewan Llanuras es la región o que a veces se denomina el Segundo Nivel Prairie. Esta es una gran zona de relieve suave entre unos 450 y 700 m de altitud que contiene un gran número de pequeñas y principalmente lagos someros (Figura 4]. Las estimaciones van desde 4 a 10 millones de lagos y humedales de esta región [62, 39] y densidades tan altas como 90-120 lagos km -2 en algunas localidades [63, 64]. El río Saskatchewan tierras bajas en el este dan paso a la mayor diversidad topográfica de la Central Llanuras de Saskatchewan y de las distintas áreas Uplands.

La separación de la Segunda Prairie Nivel de la parte occidental de la provincia es el geomorfológicos Missouri Coteau y su borde hacia el Este-se enfrenta, el Missouri Escarpment. El Missouri Coteau es una clara, de 50 a 100 km de ancho de banda de mando y tetera topografía que se extiende por más de 1200 km a través de las grandes llanuras del centro de Dakota del Sur en el oeste-noroeste de Saskatchewan central [65]. El terreno en esta región es más agitado y de la elevación (550 a 1400 m) mayor que en la central de Saskatchewan Llanuras al este. En algunas zonas "badlands" se ha desarrollado con la topografía local de socorro están tanto como 150 m. El Coteau es un importante rasgo geomorfológico de las Llanuras y contiene muchos salobres y lagos hipersalinos (Figura 5].

Por último, las llanuras de Alberta (o Tercer Nivel Prairie) siga hacia el oeste del oeste de Saskatchewan para satisfacer las Foothills de las Montañas Rocosas. Aunque esta parte oeste de las Grandes Planicies contiene relativamente menos lacustres, no obstante, varias de las más estudiadas Holoceno lacustre secuencias estratigráficas ocurrir aquí.

Clima

"Las Grandes Llanuras son una región de la temperatura y las precipitaciones extremas: un clima continental decididamente que casi desafía la generalización." [52]

A largo plazo (> 100 años), la temperatura, la precipitación, y otros registros climáticos de la región existen para Winnipeg, Brandon, Indian Head, Regina, Swift Current, Medicine Hat Edmonton, y Calgary, con el más corto de unos 200 expedientes de otros climáticas Estaciones en el norte de las Grandes Llanuras. En términos generales, el norte de las Grandes Llanuras experiencia frío continental, sub-húmedas a semi-árida estepa clima. Estable, de alta presión continental y dominar las masas de aire del Ártico durante los meses de invierno dar a la región su carácter frío, claro meteorológicas. La mayor parte de la región está al sur de la vía de la media de invierno sistemas de baja presión, pero la presión y la temperatura asociada a estos sistemas a menudo conducen a la zona que está siendo influenciado por los vientos fuertes. Continental Polar Ártico y las masas de aire dominan el clima de verano, por lo general, cálido y seco. La media de la temperatura diaria durante el mes de enero en la mayor parte de la región es de unos -18 º C y durante el mes de julio es de 19 ° C, la temperatura media anual muestra una estrecha gama de 1,1 ° C a 2,9 ° C [66]. Sin embargo, la característica más importante de la región en términos de la temperatura es su extrema variabilidad. Existen grandes diferencias de temperatura entre estaciones del año, entre años y entre el día y la noche. Esta variabilidad de la temperatura tiene un impacto significativo en muchos aspectos químicos y físicos y los procesos de los lagos de la región.

Además de la temperatura, otro importante factor que influye en el clima geolimnology de la región es la alta tasa de evaporación de la precipitación. La región recibe unos 40 cm de precipitaciones por año, mientras que tanto como 1,5 m de agua se puede perder anualmente a través de la evaporación de los cuerpos de agua abierta [66]. Este déficit anual de la humedad es una de las principales variables que ayudan a difundir y controlar la característica de alta salinidad del agua en la mayoría de los lagos.

El viento es también importante en lo que los procesos que operan en los lagos. Aunque la mayoría (pero no todas) de los lagos de formar una cubierta de hielo de invierno, durante gran parte de la temporada sin hielo, la velocidad media del viento es de moderada a alta y principalmente del oeste y sudoeste de direcciones. Además de ayudar en gran evaporación del agua de los lagos, el viento juega un papel importante en la generación actual y de la onda y, por lo tanto, la deposición de sedimentos y la erosión [por ejemplo, [67]]. El viento también se ha demostrado que causa importantes variaciones locales en los patrones de facies sedimentarias dentro de las cuencas, y puede ser un importante agente de transporte de sedimentos clásticos y sales dentro o fuera de los lagos [68 - 70].

Hidrología y Geología

"Hemos pasado durante el día muchos lagos de sal, con flecos alrededor de los bordes con encrustations de sal gruesa, muy indicativo de la rápida evaporación que tiene lugar en estas regiones áridas. (J. Palliser, octubre, 1857, en la zona norte y oeste De la actual Lake Diefenbaker) [71]

Probablemente el factor más importante que influye en la naturaleza, distribución y características sedimentológicas de los lagos es la presencia de grandes áreas de drenaje interno en el norte de las Grandes Llanuras. Debido a su falta de drenaje integrado, el Missouri Coteau contiene muchas cuencas cerradas. Más grandes zonas de drenaje interno también existen este de Saskatoon, al oeste y al norte del actual Swift y en el este y central de Alberta (Figura 6]. En conjunto, estos comprenden uno de los más grandes y mejor estudiada de las zonas endorreicas de drenaje en América del Norte [72 - 77].

La falta de la integración de los patrones de drenaje en toda esa región hace de gran definición precisa de las distintas cuencas de drenaje y divide algo difícil. Las zonas del norte de las Grandes Llanuras de que no se caracteriza por las cuencas cerradas están agotadas por tres grandes sistemas fluviales. El sistema de Saskatchewan se origina en la parte occidental de Alberta y, junto con el sistema de Qu'Appelle-Assiniboine, drena el sur de Saskatchewan al este de Manitoba en Winnipeg y Lagos, y, en última instancia, al norte en la bahía de Hudson. Escorrentía en la zona sur-la mayor parte de Saskatchewan y Alberta se dirige al sur, hacia el río Missouri sistema y su posterior hasta el Golfo de Mexico.

La región canadiense Plains subyace es casi horizontal Phanerozoic rocas sedimentarias de espesores de hasta 5000 m. El Paleozoico sección se compone principalmente de una serie de carbonato apilados-evaporite ciclos, mientras que las que cubren el Mesozoico y Cenozoico piedra angular es predominantemente de arena-shale secuencia. Disolución de la altamente soluble Paleozoico evaporitas por las aguas subterráneas ha modificado las relaciones estructurales relativamente simples de la plana altitud formaciones y ha creado estructuras de colapso en la mayor parte de la zona [78, 79]. Varios autores han sugerido esta evaporite disolución ha proporcionado una fuente de iones de los muchos lagos de sal de la región [80 - 85].

La piedra angular de superficie también ha sido fuertemente modificados por la erosión preglacial. En el inicio del Período Cuaternario madura, patrón de drenaje dendríticas se habían establecido a lo largo de gran parte del norte de las Grandes Llanuras [86 - 88]. El más importante de estos canales fluviales son los Hatfield, Tyner, Battleford, Swift Current y Estevan Valles. En general, los ríos de hoy reflejan esta ancestral modalidad, salvo que gran parte de la parte superior del río Missouri northeastward fluyeron en la bahía de Hudson, en lugar de en la cuenca del Río Misisipí [89, 90]. Esta antigua dendríticas morfología de drenaje es importante para ayudar a localizar y canalizar las aguas subterráneas y, por lo tanto, es un factor importante en la ocurrencia de sal en el lago Praderas.

La piedra angular es mantled por sedimentos no consolidados del Cuaternario, que es más de 300 m de espesor en lugares [41]. Estos depósitos constan de hasta, gravas y arenas fluviales, lacustres y sedimentos y arcillas. Durante deglaciation, deshielo de los glaciares en retirada tallado numerosas hielo-marginales los aliviaderos y desagües en este sedimento [40, 91, 92]. Aunque ahora abandonados o enterrados bajo los sedimentos más recientes, a menudo estos valles lacustres forma moderna. Las propiedades hidrodinámicas de llenar el Cuaternario en el Valle de influencia a un gran grado el carácter y la composición de los sedimentos del Holoceno en estas cuencas lacustres por el control de la dirección del flujo y la cantidad de las aguas subterráneas de la gestión [93 - 97].

Las aguas subterráneas desempeñan un papel fundamental en la geolimnology de esta región. Como se resume en otra parte [10, 98 - 108], composiciones de las aguas subterráneas en la región son de varios tipos principales. La mayoría de las aguas subterráneas en no consolidado "superficiales" los acuíferos es de baja a moderada salinidad (<3000 ppm total de sólidos disueltos) y dominado por Ca, Mg, y los iones HCO 3. En las zonas de menor precipitación, la deriva de las aguas subterráneas someras suele ser dominada por el SO 4 de iones en lugar de HCO 3. La piedra angular acuíferos someros (Cretácico Superior y las rocas más jóvenes) son de Na-HCO 3 en el sur de Alberta, Ca-Mg-Na-SO 4 en Saskatchewan, y Ca-Mg-Na-HCO 3, en el oeste de Manitoba. El Paleozoico y más profundo fundamento Cenozoico superior contiene la salinidad del agua (hasta 300 ppm TDS), que por lo general es dominado por los iones Na y Cl. La variable de entrada de las aguas subterráneas de estas fuentes es uno de los factores más significativos en lo que la salmuera composición de los lagos en la superficie [109].

Origen de la lacustres

"Lagos surgen de los fenómenos que son casi en su totalidad geológicos en la naturaleza. Una vez formados, que están condenados. Debido a la naturaleza cóncava de las cuencas, existe una tendencia a la obliteración obligatoria, ya que se llenan de sedimentos ... Enormes y profundos lagos pueden estar lejos de la muerte como consecuencia de shoaling, pero los cambios climáticos o geológicos acontecimientos que dieron lugar a la desecación de drenaje o eventualmente marcar sus fines. "[110].

Al igual que la gran mayoría de las cuencas lacustres en el norte de las regiones templadas del continente, un origen glaciar de la mayoría de los lagos de Canadá Grandes Llanuras es evidente teniendo en cuenta el hecho de casi toda la zona era glaciar durante ~ 23-14 ka. Aunque sólo unos pocos lacustres puede atribuirse a ranurar, raspado o mantenimiento de la acción del hielo glacial, muchos tienen sus orígenes íntimamente asociados a los procesos de deglaciation. Un complejo pero razonablemente idea clara de retiro tardío Wisconsinan hielo en la región de las Praderas ha surgido en los últimos decenios [111, 41, 42]. Encharcamiento de deshielo en contra de la retirada de hielo margen, debido a la pendiente regional hacia el norte y diferenciado isostática depresión, conducen a la formación de grandes lagos proglaciales como Regina Lago, Lago Hind, el Lago de Saskatchewan, y el lago Agassiz. Aunque pocos en número, hoy en día los restos de estos proglaciales cuencas lacustres, como Lagos y Manitoba en Winnipeg Manitoba (Figura 7] y el complejo Lagos Quill en Saskatchewan (Figura 2], son claramente importantes fuentes de Pleistoceno tardío y el Holoceno temprano paleoambientales Información. Estos restos cuencas, pero a menudo simplemente grandes manchas superficiales de baja en el glacial depósitos, son por lo general rodeado de viejos strandlines y glaciolacustrine sedimentos.

Como digno de mención ya que estas extensas de hielo marginal de los lagos, sin embargo, sólo un pequeño número de los millones de lagos existentes en la región han demostrado ser directa restos. En lugar de ello, la mayoría de las cuencas lacustres en el norte de las Grandes Llanuras son el resultado del estancamiento o muertos-hielo glacial procesos sedimentologically que no estaban directamente relacionados con el hielo en contacto con los precursores lagos. Baja derretimiento de hielo enterradas bajo una gruesa manta superglacial deriva traducido en la creación de una serie de depresiones irregulares, la desintegración de hielo trincheras, hervidores de agua, sinkholes, y donuts, así como el poco integrados (es decir, topográficamente privada) de drenaje que caracteriza a gran parte de la Región [112, 10, 65, 114]. Estas cuencas estancamiento de hielo tienden a ser pequeñas y circulares, pero algunos tienen grandes espesores de fines del Pleistoceno y Holoceno lacustre clastics y sales. Por ejemplo, en el suroeste del Lago Ingebright Saskatchewan (Figura 8], hoy una hipersalinos playa cuenca de menos de 1 km 2 área, contiene de más de 40 m de sales y arcillas Holoceno [115, 116]. Del mismo modo, la cuenca del Lago Deadmoose, al este de Saskatoon, contiene varios anómala valles y depresiones circulares de hasta 50 m de profundidad, que probablemente debido a bloque de hielo meltout [117, 59]

Además de estos huecos en el paisaje creado por el estancamiento de hielo de fusión, muchas cordilleras, en las Grandes Llanuras tienen un evidente origen fluvial como lo demuestra su larga, lineal, de morfología fluvial. Al igual que el meltout estructuras, la mayoría de estas cuencas fluviales tallado se crearon durante el Pleistoceno tardío deglaciation entre unos 15 y 11 ka, pero algunos se han mostrado a ocupar valles de drenaje de mayor edad [115].

Una serie de lagos en llanuras de la región deben su existencia a varios orígenes inusual. Geofísica sísmica y de perforación [118, 119] confirman que Crater Lake, un pequeño lago circular alrededor de 6 m de profundidad situado cerca de Yorkton, Saskatchewan, ocupa un colapso chimenea creada por la disolución de la Prairie Evaporite, a unos 900 m por debajo de la superficie. Howe lago cerca de Wynyard, Saskatchewan, y varias otras cuencas y los humedales en Dakota del Norte, originados por el proceso de "hidrodinámico blowout" [[118, 120] se hace referencia en [121 - 123]]. Estas cuencas se crean cuando deshielo de los glaciares en retirada fue capaz de presión más de una somera las aguas subterráneas del acuífero. La alta presión de agua salió artesianos a través de una pequeña apertura a la superficie, en el caso de Howe Lago probablemente una fractura relacionada con un sistema de solución de sal de colapso de la estructura. Inicialmente, la extrema presión era suficiente para expulsar partículas y excavar una cuenca. Es evidente que la limnología, los sedimentos y la composición general de la ecología del lago en este tipo de cuencas son controlados, en mayor medida, por la dinámica de la continua corriente de las aguas subterráneas y la composición de la solución de las aguas subterráneas. Howe en el lago por ejemplo, las aguas subterráneas del acuífero (areniscas del Cretácico Mannville Grupo) contiene agua dulce, con lo que Howe Lago es anormalmente fresco a pesar de su cuenca cerrada y alta evaporación / precipitación ratios. En el caso de Kelley Slough, Salt Lake, y el lago Ardoch en Dakota del Norte, las aguas subterráneas del acuífero salino contiene salmueras y, por lo tanto, estos lagos son anormalmente salina, en este caso, a pesar de un clima relativamente húmedo.

Por último, la tectónica de las características relacionadas con empuje glacial de los glaciares previamente depositados los sedimentos y la roca son muy conocidos en el norte de las Grandes Llanuras. Lacustres se pueden crear tanto en la cresta y surco irregular topografía de la deformación de bloques de empuje (véase, por ejemplo, en la Figura 13 [124] y en la Figura 3 [125]].

Geología económica

"La salmuera es ... ladled en los hervidores de agua, y la sal scooped a cabo, ya que las formas, y la posibilidad de permanecer por un corto tiempo a la fuga antes de que sea envasada en corteza de abedul roggins para el transporte a Red río, en el que doce comandos Sterling un chelín bushel .... La salmuera es muy fuerte. De una tetera dos fanegas de sal se pueden hacer en un día en temporada seca. "[126].

Los lagos y humedales de la zona norte Grandes Llanuras servir una gran variedad de usos. Muchos estudios han documentado la importancia de estos ambientes terrestres en la superficie de la escorrentía y el flujo de estabilización, control de erosión, la asimilación de residuos, la agricultura, el riego, la fauna y los hábitats [121, 38, 39, 128 - 130]. Uno de los más importantes aspectos económicos de los lagos es que son una fuente valiosa de materiales industriales, minerales, y compuestos (Figura 9].

La explotación de los lagos en el oeste de Canadá, probablemente, comenzó mucho antes de la llegada de los europeos. Revistas y diarios del siglo XIX, los colonos europeos se refieren comúnmente a los aborígenes el uso de sales y salmueras lacustre con fines medicinales, curtido, y la conservación de alimentos. Estas sales también sirvió de base para varias de las primeras actividades comerciales industriales en el norte de las Grandes Llanuras [126, 131]. Gran escala de la producción minera de los lagos comenzó en 1918 (Figura 10] con la extracción de sulfatos de sodio y magnesio y carbonatos de Muskiki lago cerca de Saskatoon [80]. La producción de sulfato de sodio anhidro (sal pastel) de unos 20 lagos diferentes (Figura 11] aumentó gradualmente durante los próximos cinco años y un máximo de alrededor de 700000 toneladas en 1973. Hoy, la región suministros de casi el 50% del total de América del Norte la demanda de sulfato de sodio, con el resto procedentes de los depósitos en el suroeste de Estados Unidos y como artificial por productos de diferentes procesos de fabricación. Un gran aumento en el precio de la sal pastel durante 1973-1975 (de $ 15 a $ 48 tonelada -1) y de nuevo en 1980-83 (de $ 62 a $ 108 tonelada -1) se produjo un renovado interés en el arrendamiento y las actividades mineras en la región durante Estos períodos. A pesar de suavizar los mercados y la producción disminuye durante los últimos años, la estabilización de los precios en alrededor de 90 dólares tonelada -1 ha llevado a un promedio de alrededor de $ 30000000 por valor de la producción anual de sulfato de sodio de los lagos [132, 332].

Históricamente, los dos principales usos del sulfato de sodio han sido en la producción de papel kraft y productos conexos, y en la fabricación de detergentes [133, 85]. Más recientemente, sin embargo, la industria de la energía ha estado consumiendo grandes cantidades de la sal por su uso como un acondicionador para facilitar la supresión de las cenizas volantes en quemadores de carbón [134]. Otro nuevo uso de la sal pastel es en la fabricación de sulfato de potasio por la reacción de Na 2 SO 4 con KCl [135 - 137]. Otras aplicaciones son potencialmente importantes en la utilización de vidrio, cerámica, pintura y fabricación, y en los colectores de energía solar.

La industria de sulfato de sodio se basa en las reservas de los tres tipos básicos [138, 332]: (a) el sulfato de sodio que se disuelve en el agua del lago, (b) la hidratado mirabilite mineral de sulfato de sodio (Na 2 SO 4 10H 2 O) Estacional que se produce en el suelo de las salinas debido a la precipitación dentro de la columna de agua superpuestos, y (c) las camas compuesto principalmente de sales mirabilite y thenardite (Na 2 SO 4) que forman el relleno sedimentario Holoceno en algunas cuencas. Aunque cada una de estas tres fuentes se ha explotado durante los últimos ochenta años, la mayoría de la producción de hoy es de la laguna hipersalina de las aguas, que se bombea desde la cuenca de los embalses en explotación (Figura 12]. Tras volver a la concentración por evaporación durante el verano y luego de enfriamiento durante la temporada de otoño, mirabilite (conocido como a los mineros de la sal Glauber) se precipita de la solución. La salmuera es entonces que cubren el drenado de nuevo en la cuenca del lago, y la sal se extrae de las existencias. Solución minería usando agua caliente y espolvoree la minería de la sal camas permanentes también se han utilizado [139].

Esta cosecha de la sal de Glauber (Na 2 SO 4 10H 2 O) debe estar deshidratado antes de la comercialización. Los métodos para este procesamiento varían considerablemente [140, 133, 94]. La mayoría de los productores simplemente elevar la temperatura de la sal a por encima de su punto de fusión (alrededor de 32 ° C), y luego o bien continuar calefacción para evaporar el agua de cristalización o eliminar los sólidos anhidro precipitado de la suciedad.

Además de sulfato de sodio, algunos de los lagos contienen cantidades comercializables de magnesio (en forma de carbonatos y sulfatos de magnesio [141]], el bicarbonato de sodio (baking soda [80, 142, 143, 131]], y cloruro de sodio [ 131]. Por último, gruesas clastics (arenas, gravas) depositados en las playas, a lo largo de las costas, y en los deltas de los dos lagos proglaciales y modernos son utilizados por muchas de las comunidades urbanas en la región [144 - 146].

El tamaño y la forma de los lagos

"Los lagos Supongo que no son inusuales, excepto en las cifras por sí solas, pero si pudiera estar en una gran altura de donde usted se encuentre y poder ver toda el agua a la vez que sigue siendo difícil encontrar palabras para describir cualquier cosa, pero la cantidad!" [147]

Cuenca morfología revela mucho sobre un lago de origen [148] y también ejerce una profunda influencia en los procesos sedimentarios y la consiguiente distribución espacial de sedimentos detríticas en el lago [149 - 152, 22]. La forma características de la cuenca del mismo modo ayudar a controlar la distribución de precipitados químicos en los lagos [153, 154, 8].

Los lagos de la región de llanuras de exposición una gran variedad en el tamaño de la cuenca (de los pequeños, de menos de 1 km 2 de praderas baches y hervidores de agua a varias de las cuencas más grandes del continente), la forma (de casi perfectamente circular a depresiones lineales de costa muy irregular), Y la profundidad (de playas en el sentido de profundidades de más de 25 m). Datos morfométricos (área, profundidad máxima, con una media de profundidad, la longitud del litoral, la costa de desarrollo, el volumen, y el volumen de desarrollo) por más de 50 lagos salinos en el sur de Saskatchewan se han descrito [155, 36]. Morfométricas detallada información sobre unos 40 lagos en la región de las praderas de Alberta ha reportado en [156]. Las cuencas lacustres salinos de toda la región de las Grandes Llanuras del norte también se han clasificado sobre la base de su tamaño, la profundidad y grado de permanencia [157, 158]. La figura 13 muestra esta clasificación utilizando la ampliación de la base de datos de alrededor de 800 lagos de la pradera.

La mayoría de los lagos en el norte de las Grandes Llanuras son pequeñas y superficiales. Hay muy pocas cuencas en la región que pueden ser clasificadas como grandes (más de 100 km 2 de superficie). Cuatro de los seis mayores lagos se encuentran en la zona de tierras bajas Manitoba, en la parte oriental de las praderas (Figura 7]. Lago Winnipeg, la séptima más grande de la cuenca lacustre en América del Norte, es también el lago más grande en el oeste de Canadá situado fuera del Escudo Precámbrico. Lago Manitoba es de América del Norte decimotercera lago más grande y más grande de Canadá lago salino. De los lagos en el sur de Saskatchewan y Alberta, dos de los más grandes, y el viejo Big Quill esposas, se encuentran entre las seis mayores del interior los cuerpos de agua salina en el continente.

La mayoría de los lagos pequeños (menos de 100 km 2) también son someras. Sólo el 8% de las cuencas tienen una profundidad media superior a 3 m. Sin embargo, estos pequeños, en el fondo son muy importantes cuencas. Son atractivos objetivos para la investigación paleoambiental porque sus registros de sedimentos suelen contener inalteradas, finamente laminada secuencias. En general, se sostuvo que los depósitos en estas aguas más profundas cuencas pueden ser menos susceptibles a la eólica y la actual redistribución y diagenéticos cambios provocados por la exposición subaérea ya sea química o submarinas fluctuaciones [159, 160]. Varios de estos pequeños, en el fondo son también meromictic cuencas, que mejora aún más su llamamiento para que paleolimnological estudio [161 - 163].

De los muchos pequeños, sal de los lagos someros, una nueva distinción puede ser hecha basada en el grado de permanencia de la masa de agua. La palabra playa, en el sentido de "playa", "costa" o "costa", en español, tiene muchas definiciones, sinónimos, y, en algunos casos, contradictorias connotaciones. La mayoría de los investigadores anteriores en las Grandes Llanuras considerado una playa para cualquier ser bajas, estacionalmente inundado, pero intermitentemente seco cuencales zona, y considera el término que se suele sinónimo de lago efímero, slough, o humedales. Algunos recomiendan también que el término playa se limite a la configuración de la cuenca continental caracterizado por un neto anual negativo balance de agua (es decir, más agua se pierde por evaporación y descarga / filtración que se recibe a través de todas las fuentes) y en el que la franja capilar está cerca Suficiente a la superficie de evaporación de tal manera que hará que las aguas subterráneas a la gestión de la superficie [164, 165]. En el norte de las Grandes Llanuras, cerca de la mitad de los lagos con una profundidad media de menos de 3 metros de playa exhiben características en el sentido de que se llenan de agua durante la primavera y el verano y, por lo general seco completamente a finales de verano. Sin embargo, no todos estos someros, lagos efímeros exposición de descarga de aguas subterráneas.

El lago de agua química y propiedades

"En esta región, existen numerosos estanques y pequeños lagos en los huecos entre las colinas, la mayoría de ellos están más o menos salobres o náuseas al gusto de la presencia de sulfatos de magnesia y de sodio y otras sales. Durante la estación seca de otoño, el agua se evapora por completo de muchos de estos estanques salir de sus camas cubiertas por el blanco seco sal, que luce como la nieve y se acerca soplado en el viento. Alrededor de todos los estanques, a excepción de las que se seca completamente, existe un rango de crecimiento de las cañas, sedges y pastos, la profundidad de color verde que forma un fuerte contraste con el aburrido gris apariencia de retraso en el crecimiento y la escasa hierba de las colinas, que De hecho, en muchos lugares están casi desnudas. "[166]

Como se ha indicado anteriormente, las Grandes Llanuras del oeste de Canadá contienen millones de lagos. La mayoría de estos lagos salinos. A lo largo de gran parte de la región ponded salina y hipersalinos salmueras son las únicas aguas superficiales presentes. La salinidad tiene un impacto significativo sobre la vegetación emergente de la zona litoral del lago y, por lo tanto, influye en el valor de la zona como de anidación de aves acuáticas y de estacionamiento. De hecho, estos lagos, en forma colectiva, actuar como un gran caldo de cultivo para el 80% de los patos de América del Norte [167, 128]. Además de la importancia de esta agua de la superficie en el ámbito de la conservación de la vida silvestre, el futuro agrícola, industrial, y el desarrollo urbano en las Grandes Llanuras pueden conducir a posibles conflictos y problemas ambientales asociados con los lagos de la región [168, 169]. Así, desde los primeros análisis se informó de estos lagos de más de 120 años [166], un considerable esfuerzo se ha hecho para recoger el agua composición de los datos y la información pertinentes a la gestión de los recursos hídricos. Históricamente, tanto los organismos federales y provinciales han vigilado muchos de los lagos de esta región. Numerosas compilaciones de esos datos, sobre una base regional, existen en la literatura [170, 31, 73, 156, 117, 178]. Otras fuentes importantes de información de la composición regional del agua existen para Alberta central y oriental [179, 180], el sur y el centro de Saskatchewan [181 - 183], y el Riding Mountain zona occidental de Manitoba [185, 186].

Ahora tenemos química datos de más de 800 de los lagos en las Grandes Llanuras de Canadá (Figura 14]. Aunque la mayoría de estos datos representan los análisis de muestras individuales, algunos son medias de numerosas muestras recogidas durante un período de meses o años. En general, los lagos más grandes (por ejemplo, los lagos Winnipeg, Manitoba, Quill, etc) tienen el temporal más largo de los registros, en algunos casos se remontan a principios del siglo XX. Sin embargo, no más grande de las praderas de Canadá tiene un registro de seguimiento continuo de más de cuatro décadas de duración. De los 800 + lagos para los que existen datos, el 10% se encuentran en Manitoba, Saskatchewan, en el 72%, y el 18% en Alberta.

La salinidad y la composición

"Los lagos que llenan los huecos son casi toda la sal, e incluso como principio de la temporada del año, el suelo es blanco y con eflorescencias salinas." [71]

Aunque un concepto muy simple, el debate acerca de la salinidad del agua puede ser confuso debido a la gran variedad de métodos utilizados para medir este parámetro básico [187, 10] y un gran número de nomenclatura aplicada (por ejemplo, psu, TDS, ppt, conductividad, molality, G L -1, etc.) Biológica limnologists conductividad suelen utilizar como medida de la salinidad. Conductividad o conductancia específica, es una medida de la capacidad de la solución para transportar una corriente eléctrica: en general, cuanto mayor sea la salinidad, mayor será la conductividad. Sin embargo, la salinidad, conductividad esta relación no es directa. Se trata de una función específica de los iones presentes en la solución, así como el nivel de concentración de los iones. Por ejemplo, un valor de conductividad de 126 mS 20 en el Lago Amargo, Saskatchewan, que es dominado por los iones de sodio y cloruro, es equivalente a ~ 100 partes por mil (ppt o ‰) total de sólidos disueltos (TDS). Sin embargo, esta misma conductividad se mide en una salmuera con sólo 75 ppm TDS que estaba dominado por los iones sulfato de magnesio y [10, 188]. Evidentemente, el uso de la conductividad para estimar la salinidad de los lagos que tengan diversas composiciones químicas, como estas cuencas en el oeste de Canadá, debería evitarse a pesar de los inherentes conveniencia de este método.

La abundancia de los distintos componentes iónicos en el agua es con frecuencia como el peso de la concentración de iones en solución (es decir, el peso de la disolución de iones en g o mg por kg de solución). Este es preferido a usar el peso por litro de solución, debido al gran aumento de la densidad de la solución a altas salinidades. Sin embargo, la atención en la evaluación y comparación de los informes publicados usando g L -1 unidades. A menos que la actual densidad de la solución es tenido en cuenta por el analista, la diferencia entre peso / peso frente al peso / volumen puede ser significativo a altas salinidades [189]. Por ejemplo, el agua de la parte inferior Freefight Lago, que es un profundo, meromictic lago en Saskatchewan, es de 275 ppm (peso / peso), o 340 g L -1.

Los investigadores que participan en la evaluación de las salinas aguas del lago desde la perspectiva de la termodinámica de la acuosa / minerales reacciones generalmente informe utilizando agua composición química tradicional concentración nomenclatura: molal unidades (m; moles por kilogramo de disolvente) o unidades molar (M; moles por litro de Solución) y en los equivalentes. Equivalentes, peso equivalente, o, a veces llamada la combinación de peso, es el peso de fórmula de la disolución componente dividido por su valencia cargo. Equivalente pesos son especialmente útiles cuando se comparan iónicos ratios de uno de agua con otra.

En la mayoría no salina sistemas acuosos, molar y molal unidades de la misma son fundamentales. En las soluciones concentradas, tales como las de los lagos del oeste de Canadá, convertido en importantes diferencias. Los debates relativos a la precipitación mineral / disolución en los lagos suelen evaluar la actividad termodinámica de los iones (γ) y la fuerza iónica (I, que es la mitad de la suma de los productos de molality veces el cuadrado de la valencia de cada ion). En las aguas del lago que tengan menos de alrededor de 30 ppm TDS, hay relativamente poca diferencia entre la actividad y de laboratorio de termodinámica-molality derivados. Sin embargo, a mayores concentraciones de la electrostática interacciones entre los iones de reducir su nivel de concentración y termodinámicos fuerza iónica es considerablemente más pequeño que molality. Además, como la conductividad, γ también es muy dependiente de los iones en solución: una solución de NaCl 1 m tiene una fuerza iónica de 1, mientras que yo de una solución que tenga la misma concentración analítica, pero dominado por NaSO 4 es 3 [190].

Nomenclatura y terminología también varían ampliamente de los diversos niveles de salinidad [191, 192, 36, 10]. Biológica limnologists suelen utilizar el sistema de clasificación de: agua dulce (menos del 1 ‰), subsaline (1-3 ‰), hyposaline (3-20 ‰), mesosaline (20-50 ‰), y hipersalinos (de más de 50 ‰) . Las aguas subterráneas suelen referirse a los investigadores de agua dulce como menos del 1 ‰, agua salobre como 1-10 ‰, como el agua salina 10-100 ‰, y la salmuera como mayor de 100 ‰. La mayoría de la literatura geocientífica usos: agua dulce (menos del 3 ‰), solución salina (3-35 ‰), y hipersalinos (más de 35 ‰).

Aunque casi la totalidad de los lagos en los grandes llanos tienen orígenes similares y la mayoría son relativamente pequeños y superficiales, las aguas muestran una considerable diversidad en cuanto a composición y concentración iónica (Tabla 1]. Los primeros investigadores, principalmente geólogos económico concentrándose en la más salina salmueras, hizo hincapié en un fuerte predominio de Na y SO 4, en los lagos [80, 193]. Esta importancia de los componentes de sulfato de sodio y en los lagos fue igualmente reconocido más tarde por los investigadores [73, 175]. Sin embargo, no fue hasta cerca del final del siglo 20 que la gama de composición y grado de diversidad de los lagos, sobre una base regional se hizo evidente. Ahora está claro que no sólo existe una completa gama de salinidades (Figura 15], pero también casi todos los tipo de química del agua está representada en los lagos de la región [63, 109].

No es de extrañar que las aguas del lago de las Grandes Llanuras del norte muestran una considerable variedad en la composición y concentración iónica, teniendo en cuenta la enorme área geográfica y las diversas hidrológicos, geomorfológicos, climáticos y de la configuración. La variedad en los lagos relativamente diluir la salinidad de las aguas (0,1 ppm TDS) salmueras a más de un orden de magnitud mayor que el agua de mar normal (Figura 16]. Aunque evidentemente es engañosa generalizar citando a los medios y las medias, el "promedio" de agua del lago tiene unos 40 ppt TDS y muestra: Na> Mg> Ca> K y SO 4> Cl> HCO 3> CO 3.

Con esa amplia gama de salinidades, se deduce que las concentraciones de los componentes iónicos individuales también varían mucho. La distribución de frecuencias de Mg, Na + K, Cl, SO 4 y concentraciones en el lago de aguas tienden a ser multimodal, frente a la Ca y HCO 3 iones que muestran un patrón de distribución mucho más restringida.

Sulfato y carbonato rico en lagos dominan claramente las Grandes Llanuras [63, 109], que comprende más del 95% del total de los lagos. Esta escasez de Cl ricos en la región de los lagos hace poco habitual en comparación con muchas otras zonas del mundo (por ejemplo, Australia, el oeste de los Estados Unidos). El catión ratios son mucho más variados, con la abundancia de los tres tipos principales que muestra aproximadamente subequal proporciones.

Como era de esperar, la mayoría de los solutos en las aguas del lago aumento de la concentración con el aumento de la salinidad (Figura 17]. + Sulfato de sodio y de potasio muestran iones de los más correlaciones estadísticamente significativas con TDS, mientras que las concentraciones de carbonato de calcio y están menos directamente relacionadas con la salinidad.

Las proporciones de algunos de los solutos también muestran un cambio sistemático con la salinidad. Sulfato de aumento de la proporción iónica relativa de menos del 30% equivalentes a los lagos diluir en general más del 90% en los lagos con más de 10 ppm TDS. El calcio y bicarbonato + carbonato de proporciones muestran una relación inversa con la salinidad, la reducción de más del 70% de los equivalentes en el diluir las aguas a casi el 5% en los lagos con más de 25 ppm TDS.

La variación espacial

"Little Manitou lago, cerca de la ciudad de Watrous, contiene una sal de tipo ligeramente diferente. El lago es profundo y no se evaporan en el verano. Valor terapéutico es reclamada por las aguas y es muy utilizado como un destino vacacional. "[194]

La distribución relativamente uniforme de los lagos en las Grandes Llanuras de la química del agua que existen datos de los permisos de examen iónicos contenidos en una base espacial similar a la realizada en los Estados Unidos parte de las praderas [195, 196]. Los cambios regionales en TDS se muestra en la figura 18, los resultados de estos análisis de las tendencias regionales de cada uno de los iones se resumen en otra parte: [157, 177, 84, 109]. Lagos con mayor Na + K, Mg, y en general, las concentraciones de SO 4 se producen en el este-central de Alberta, al oeste-centro y el sur de Saskatchewan zona, mientras que los lagos con alto HCO 3 + CO 3 y Cl contenidos se encuentran en la parte central de Alberta y Saskatchewan occidental . Lagos con relativamente baja proporción de Ca y Mg ocurren en el norte y centro de las Planicies.

Química del agua control de factores: un enfoque estadístico

"Geología difiere de las ciencias experimentales en los que la mayoría de los datos geológicos son fragmentarias y se derivan de la superficie manifestación de los procesos naturales que están sin control por el investigador .... Por lo tanto, el geólogo debe contentarse con los datos disponibles, que rara vez son aquellos con los que él prefiere trabajar. Es aquí que las estadísticas le pueden permitir al plan de recopilación de datos y deducir inferencias que no son fácilmente discernible de la cruda fragmentarias observaciones que él recoge. "[197]

Ion composición y concentración de las aguas de estos lagos son el resultado de: (a) una compleja interacción entre glaciares y no consolidados nonglacial sedimentos, roca, y las precipitaciones / deshielo en la cuenca de drenaje, (b) la composición y la cantidad de recarga de las aguas subterráneas (y descarga ) Y caudal en cada cuenca, y (c) una variedad de otras características físicas, químicas, biológicas y de los procesos que operan dentro de la columna de agua en sí. En general, los diferentes enfoques que se han adoptado para ayudar a comprender la interacción de estos factores importantes el control de la química del agua de superficie. Estos métodos de investigación geoquímicos incluyen cálculos de balance de masa, equilibrio termodinámico consideraciones, evaluaciones y estadística [198, 199, 190]. Específicamente en el oeste de Canadá, tanto de balance de masa y cálculos termodinámicos han demostrado ser valiosos en descifrar muchos de los intrínsecos (es decir, dentro de la cuenca de drenaje), los procesos importantes en la composición del agua a escala local [200, 157, 204]. En contraste con estos estudios locales, a escala regional, numerosas técnicas estadísticas se han aplicado con éxito para ayudar a entender las relaciones entre la química del agua y los factores extrínsecos del medio ambiente (por ejemplo, el clima, el tipo de roca, geomorfología, hasta la composición [205, 206, 109 , 10]]. Cabe señalar que estos enfoques estadísticos carecen de la capacidad para resolver los importantes-a menudo las condiciones locales y los procesos, pero que son esenciales para nuestra comprensión general de la configuración geoquímicos lacustre de la región en su conjunto.

Una de las más claras formas de analizar las interrelaciones dentro de cualquier conjunto de datos es el de examinar las correlaciones lineales que existen entre los parámetros de análisis. No es sorprendente que las concentraciones de Na, Ca y Mg en las salmueras de estos lagos son todos una correlación positiva significativa, al igual que el SO 4 y Cl. Además, los pares de iones de Mg, SO 4, Mg, Cl y Na-Cl tienden a covary firmemente. Es importante destacar que las concentraciones de Na y SO 4 no muestran correlación lineal estadísticamente significativa, lo que sugiere diferentes suites de procesos afecta a la abundancia de cada uno de estos iones. Las proporciones de Ca y HCO 3 muestra grandes covariación positiva, mientras que las proporciones de Mg y Na, y HCO 3 y SO 4 están inversamente relacionadas.

Q-Utilizando un modo de análisis de agrupamiento (asociaciones estadísticas entre los lagos), se pueden subdividir los lagos en dos grandes categorías [109]: un grupo de salinidad relativamente alta (mayor de 20 ppm TDS) lagos y un grupo caracterizado por la menor TDS valores. En contraste, el análisis de I-mode (asociaciones estadísticas entre los parámetros geoquímicos) indica los siguientes grupos de variables: (a) TDS, Na, y SO 4, (b) y Cl K, (c) Ca y Mg, y (d ) HCO 3 y CO 3.

Al combinar morfológicos (zona de la cuenca, la máxima profundidad), geológicos (tipo de roca, la profundidad de la roca, hasta el tipo), hidrológicas (zona de la cuenca de drenaje, número de arroyos entrar en el lago, altitud, la composición de las aguas subterráneas), y climáticos (media anual de precipitaciones, evaporación , La temperatura), variables con el 800-química del agua del lago de base de datos, I-mode factor de análisis puede identificar un conjunto de siete estadística factores que explican más del 90% de la varianza en los datos [84, 177, 109]. La interpretación de estas estadísticas es que los factores más importantes de los controles de composición y concentración de agua sobre una base regional son: (a) inflowing composición de las aguas subterráneas, (b) la evaporación y la precipitación, y (c) la elevación o de la posición dentro de la cuenca Cuenca de drenaje. Variables relacionadas con el tipo de roca, composición deriva glacial, fluvial entrada, y la morfología del lago son estadísticamente menos importantes.

A corto plazo variación temporal en la química del agua

Un importante factor que complica la situación en la caracterización de la geoquímica de los lagos del norte de las Grandes Llanuras es que muchas de las cuencas presentan características playa. Esta fuerte estacionalidad de los niveles de agua da lugar a cambios dramáticos en las dos concentraciones de iones y de los coeficientes, como se ha demostrado en numerosos estudios [207, 175, 77, 211, 68]. Por ejemplo, el lago de Ceilán, una sal-dominado playa en el sur de Saskatchewan, anualmente se someten a cambios en la concentración de alrededor de 30 ppm de TDS mayor de 300 ppm. Este lago también exhibe fluctuaciones dramáticas en iónica ratios de carácter temporal de una Na-(Mg)-SO 4-HCO 3 tipo a principios de la primavera a un Mg-(Na)-Cl-SO 4 composición por caída. Lamentablemente, sólo unas pocas cuencas en el norte de las Grandes Llanuras se han sometido a muestreo periódico detallado en un período de años.

Origen de las sales

"Muchas observaciones acerca de la incidencia de las sales son válidas, pero la interpretación de su génesis han sido por lo general innecesariamente complejos y sin fundamento por los hechos observados." [212]

El origen y la fuente última de los principales iones en los lagos del norte de los Grandes Llanos han sido temas de gran discusión en la literatura científica [85]. Algunos de los principios de la investigación sugirió que la disolución de evaporitas Paleozoico profundamente enterrados podría ser una posible fuente de los componentes disueltos en los lagos. La aparición de cuencas lacustres (y otros rasgos geomorfológicos), cuyo origen puede deberse a colapso de la solución de sal de chimeneas [78, 83, 79] apoya esta alegación. Por ejemplo, se ha sugerido existe una correlación entre la ocurrencia de los depósitos lacustres de sulfato de sodio en la superficie y la presencia y las tendencias de las diversas unidades de la sal en el Devónico Prairie Formación en la región [83]. Sin embargo, otros sostienen que la disolución de la Prairie Evaporite, en el supuesto de que ningún otro mecanismo iónico evolución, no puede contribuir aguas haber iónicos ratios compatible con la mayoría de los lagos de la pradera [157, 138].

En efecto, como se desprende de la cartografía de los principales órganos de sulfato de sodio [213, 63, 178, 59] y la salmuera composiciones [84, 109] no existe una correspondencia espacial coherente entre las características de la superficie y el subsuelo químicos y en la mayoría de las rocas del Paleozoico De la región de las Grandes Llanuras. No obstante, es evidente que las aguas subterráneas hipersalinos del Paleozoico secuencia son importantes contribuyentes a la salinidad en la parte oriental de los Llanos [214, 203, 215].

En contraste, relativamente Cretáceo y Terciario de roca, frente a la profunda Paleozoico secuencia, que ha sido implicada como la fuente de por lo menos algunos de los componentes disueltos en los lagos [80, 81, 216, 201]. Además, muchas investigaciones [93, 94, 115, 100] han destacado la estrecha asociación de las salmueras más salina lacustre con canales preglacial enterrado, y han llegado a la conclusión de que estos valles enterrados, a menudo llena de relativamente porosa y permeable sedimentos, actúan como conductos para Freáticas que abastecen de material disuelto a los lagos.

Por último, en lugar de invocar fundamento fuentes, existe un considerable apoyo a la fuente de los iones están en gran medida los depósitos cuaternarios en el que los lagos están situados inmediatamente [73, 212, 200, 217 - 221], simplemente Aunque la definición de los patrones de flujo y la dinámica de las aguas subterráneas En un sistema natural caracterizado por poco integrados de drenaje de superficie, la superficie ondulada de socorro, y múltiples zonas permeables discontinuo es sumamente complejo [206, 222], a nivel local hay alguna sugerencia de que el glaciar hasta un gran depósito de sal soluble que puede proporcionar A la salinidad de los sistemas de aguas subterráneas y, por consiguiente, a los lagos [223]. Una variedad de reacciones bioquímicas y fisicoquímicas, incluida la de intercambio catiónico, disolución de feldespatos y carbonatos detríticas, de la reducción de la oxidación-S especies minerales y materia orgánica, y las precipitaciones de authigenic sulfato, carbonatos, silicatos y fases en las cajas puede ser documentado que este apoyo Última hipótesis. Una vez que un convincente fuente de iones puede atribuirse a la sal de presupuesto de una cuenca, y asumiendo una fuente que no cambia la química del agua, es posible utilizar el nivel de salinidad en el lago para determinar la cantidad de tiempo requerido para acumular los componentes disueltos en determinados Cerrado de la cuenca de lagos y humedales en la región [74 - 76, 224]. A partir de esta es posible identificar los episodios durante el Holoceno en la que el ahora cerrado cuencas desbordaron [76].

Moderno sedimentos lacustres y procesos sedimentarios
Tipos de sedimentos

"El estudio de las rocas sedimentarias, en comparación con rocas ígneas, es un tanto obstaculizada por la pobreza de la terminología." [225]

Muy pocos de los millones de salinas lacustres en el norte de las Grandes Llanuras se han examinado de sedimentos o bien una perspectiva estratigráfica. De los cerca de 800 lagos de agua para que la química se ha documentado, tenemos conocimiento de los sedimentos en sólo un 20% de estos. Similar a los principios de composición de salmuera trabajo, sedimentológicos inicial de los esfuerzos en estos lagos hincapié en el predominio de sales de sulfato de sodio, y se dirigieron principalmente hacia las cuencas con grandes reservas de minerales industriales de importancia económica. Ahora se dieron cuenta de que los lagos de Canadá en la exposición Grandes Llanuras un completo espectro de tipos de sedimentos (Figura 19], de las cuencas dominado por alogénica o materiales clásticos a aquellos en los que relativamente puro, libre de clásticos evaporite minerales están formando [157, 10 ].

El moderno en la mayoría de los sedimentos de estos lagos consisten en mezclas de grueso a fino y cristalino sales orgánicos ricos, silty arcillas / sedimentos arcillosos en el offshore porciones de las cuencas, a la clasificación de algo más tosca clastics (arenas y sedimentos) en las zonas costeras. Debido a su tamaño pequeño y despreciable obtener distancias, la mayoría de los lagos tienen sólo un muy estrecho margen de la costa y cerca de sedimentos y arenas gruesas. Sin embargo, en las grandes cuencas, como el Lago de Manitoba o la Quill Lagos, y en lagos con mucho viento-fetch distancias, como caracterizar los muchos lineal, de ríos lagos, gruesas clastics puede extenderse más lejos a cabo en la cuenca [226, 227] . Debido a la escasez de las aportaciones fluviales en la mayoría de los lagos, deltas son raras, excepto en las grandes cuencas, como Lagos y Winnipeg Manitoba. Lejos de las zonas relativamente cerca de la playa, sin embargo, suele haber poca variación en el tamaño de grano en ninguna de las cuencas [228, 75, 46, 77], [229 - 231].

En general, los compuestos orgánicos de los sedimentos modernos es baja, aunque en algunas cuencas de la materia orgánica puede ser tanto como 45% (en peso) del total de sedimentos. El contenido orgánico de los sedimentos de playa y de las cuencas de los lagos someros no es significativamente diferente de la de la mayoría de las cuencas de aguas profundas perenne. Sin embargo, la composición química de esta materia orgánica puede variar significativamente. Playa sedimentos lacustres de la región muestran consistentemente mucho menor Rock-Eval índices de hidrógeno (HI) y algo más alto índices de oxígeno (OH) referentes a los dos someros y profundos lagos perennes (Figura 20], lo que supone una fuente más terrestre de la materia orgánica en las playas [232, 233, 10].

Detríticas versus sedimentos químicos

"La unión de tierras alcalinas con carbonato y sulfato de calcio es poco probable en Saskatchewan." [76]

Sedimentólogos han reconocido desde hace tiempo tres tipos genéticos de los sedimentos en la mayoría de las cuencas lacustres; alogénica (a) (es decir, detríticas): que a los derivados de la meteorización y erosión de los suelos y la piedra angular de las cuencas hidrográficas y transportada al lago por fluviales, sheetwash, La gravedad, o eólica procesos, (b) endogenic: sedimentos procedentes de los procesos biológicos o inorgánicos se producen enteramente dentro de la columna de agua del lago, y (c) authigenic (es decir, diagenéticos): principalmente material resultante de los procesos químicos y biológicos que ocurren una vez que el Sedimento ha sido depositado. El endogenic y authigenic fracciones son a veces colectivamente a que se hace referencia en un sentido como nongenetic 'químico de sedimentos ", en contraposición a la" sedimentos clásticos', que es generalmente dominado por la fracción alogénica. Sin embargo, el uso de esta última denominación se debe evitar cuando se habla de los depósitos salinos de los lagos debido a la presencia de tales cosas como 'clásticos' compuesto por sedimentos fragmentados endogenic componentes, o "químicos" derivados en gran parte por sedimentos después de los procesos depositacionales diagenéticos.

El componente alogénica en la mayoría de los lagos del oeste de Canadá consiste principalmente en una mezcla de (en orden decreciente aproximados de abundancia): minerales de arcilla, cuarzo, carbonatos, feldespatos, minerales y ferromagnesian. La proporción relativa de cada uno de estos grupos detríticas mineral es generalmente similar al de los glaciares en torno a los desechos, con excepción de la clasificación por el transporte de los procesos diagenéticos y medianas que operan en la cuenca los suelos puede también influir en el final de la mineralogía detrítica. El menos estable químicamente los componentes minerales, como los carbonatos y feldespatos detríticas, son particularmente susceptibles a la pérdida de los procesos de meteorización en la cuenca de drenaje [234 - 237]. Superpuesta sobre este elemento de estabilidad química de los componentes detríticas inherentes tamaño es el fraccionamiento de diversos minerales físicos causados debido a la abrasión y la rotura de granos por la acción de glaciares. Por ejemplo, debido a que el grado terminal de glaciar de las dolomita es a medio y limo grueso [238, 239], la moderna facies sedimentarias de los grandes lagos en la región muestran una gradación de dolomita enriquecido sedimentos cerca de la playa de dolomita-agotado los depósitos offshore [ 46, 240, 231].

Aunque los sedimentos de sólo un pequeño número de lagos han sido examinados para conocer con detalle la mineralogía de arcilla, los más comunes son los silicatos de capas caolinita, illita, esmectítica, clorita y [228, 237, 77, 230, 241, 162, 233]. Una variedad de arcillas capa mixta, en la mayoría de illita-esmectítica illita y clorita de las especies, también se ha informado, pero por lo menos algunos de estos interstratifed minerales que se han atribuido a la posible authigenic procesos dentro de la lacustres [204, 242, 233] . En los lagos al oeste de las tierras bajas de Manitoba, los sedimentos son casi totalmente dominada por smectitic arcillas, sin duda, un reflejo de la bentonitic lutitas del Cretácico, que subyacen a la mayor parte de la zona oeste de la Manitoba Escarpment. La abundancia de caolinita, illita esmectítica y en la parte oriental de la región tienden a ser aproximadamente subequal.

La única detríticas carbonato de minerales identificadas en los lagos de las Grandes Llanuras son dolomita y calcita. En la mayor parte (es decir, el tamaño no fraccionada) muestras, CaMg (CO 3) 2 (dolomita) suele ser considerablemente más abundantes que CaCO 3 (calcita). Esto es más probable un reflejo de la abundancia relativa de estos dos minerales en el lecho rocoso y cajas de la región, así como la mayor solubilidad y, por lo tanto, la disminución de la erosión de la estabilidad relativa de calcita dolomita [239, 229, 243, 244, 231]. Del mismo modo, feldespatos potásico suelen ser más abundantes que plagioclasa en los lagos debido a la pérdida parcial de la relativamente inestable y Ca Na por hidrólisis de los feldespatos de las cajas en los suelos y las cuencas hidrográficas.

Teniendo en cuenta la gran variedad de composiciones de agua en los lagos de las Grandes Llanuras, no es de extrañar es igualmente importante la amplitud de endogenic y authigenic minerales que se encuentran en estos lagos. En las playas de las Grandes Planicies, hay dos tipos principales de endogenic precipitados en el moderno sedimentos: (a) muy sales solubles, que comprende principalmente sulfatos de sodio y magnesio y carbonatos, y (b) poco soluble precipitados, incluyendo principalmente carbonatos, sulfatos , Y silicatos (Figura 21]. No han sido cerca de cincuenta detríticas minerales no identificados de los lagos (Tabla 2]. Estos endogenic y authigenic minerales puede a su vez dividirse en función de su génesis y aparición en el lago: (a) efflorescent costras superficiales y hardgrounds, por lo general de ocupación cerca de la playa y zonas inundadas estacionalmente, (b) masiva y precipitados camas, la mayoría de las veces encuentran blanketing uso de la palabra De las cuencas marginales de las zonas someras a profundas zonas de la costa central, y (c) la acumulación de sales y precipitados submarinas ya sea asociados con manantiales o subaéreo.

Distinguir endogenic lacustre de los minerales formados por procesos diagenéticos después de los sedimentos ha sido depositado (es decir, authigenic) es a menudo una tarea sumamente difícil. Muchas veces, los detallados estudios petrográficos y geoquímicos tienen la obligación de demostrar convincentemente el origen exacto de los minerales. Hasta la fecha, son pocos los lagos y las secuencias lacustres en el oeste de Canadá han sido examinados en detalle de esta cantidad. Aunque una discusión completa de la génesis (es decir endogenic versus authigenic) de los minerales mencionados en el cuadro 2 es más allá del alcance de este documento, algunas de las más comunes o sucesos se resumen brevemente.

Entre los endogenic y authigenic carbonato de minerales identificados en estos lagos, aragonita, calcita magnesian (es decir, hi-Mg calcita), y la dolomita son las más comunes. Inorgánica de la precipitación de carbonato de minerales debido a la sobresaturación termodinámica es muy común en los lagos de todo tipo a nivel mundial [245, 246, 8 - 10]; región de las Grandes Llanuras no es una excepción. Casi la totalidad de los 131 lagos que fueron encuestados en las primeras década de 1980 se encontraron firmemente supersaturated con respecto a estos minerales de carbonato [157]. Sobresaturación y precipitación de carbonatos puede llevarse a cabo por una variedad de razones, incluyendo la absorción fotosintética de CO 2 y el consiguiente aumento de pH, la concentración de los cambios provocados por la evaporación o la dilución, los cambios de temperatura, y la mezcla de salmueras de las diferentes composiciones. En la mayoría de los lagos de las Grandes Llanuras, mineral de carbonato de sobresaturación se debe principalmente a, pero no exclusivamente, la temporada de la absorción de CO 2 por la productividad orgánica primaria.

El carbonato de minerales específicos que se precipitó a partir de la supersaturated solución es controlada principalmente por los cationes en solución (en particular la proporción de Mg de Ca en el agua [247, 239]]. La elevación de Mg / Ca ratios que caracterizan a las aguas del lago de las Grandes Llanuras dar lugar a un mineral de carbonato de ensamble dominado por aragonita (ortorrómbico la forma de CaCO 3) y Mg-teniendo carbonatos, como la dolomita, magnesita, huntite y Mg-calcita .

El descubrimiento de la no detríticas dolomita en los lagos de las Grandes Llanuras ha sido una importante contribución a nuestra comprensión de la génesis de este importante mineral económicamente [249]. Dolomita formación sedimentaria en el reino es un tema de larga data de interés y estudio. Probablemente, ningún otro mineral o roca sedimentaria ha atraído tanto la especulación en cuanto a su génesis como dolomita [248 - 250]. El "problema dolomita" se ha resumido en muchos estudios recientes [251 - 254] y en la mayoría de los libros de texto de geología sedimentaria. En esencia, la dolomita problema es el enigma que el mineral dolomita (CaMg (CO 3) 2) es un componente muy común de las antiguas rocas, pero es muy raro en los sedimentos modernos y Holoceno. No parece que ocurra como principal precipitado de agua marina normal de la salinidad y la composición, no puede ser ni fácilmente sintetizadas en el laboratorio a bajas temperaturas y presiones.

La ocurrencia de muy temprana diagenéticos (es decir, penecontemporaneous) dolomita en los sedimentos superficiales de la costa Devils Lake en el noreste de Dakota del Norte [255, 256] fue uno de los primeros ejemplos documentados de dolomita formación lacustre. Esta ocurrencia de dolomita dolomitization también hizo hincapié en que podría tener lugar en las soluciones de salinidad moderada (~ 20 ppm TDS) y en el agua con alto contenido de sulfato. Otros, que trabajan principalmente en muy evaporíticos marinos ajustes marginales, han sugerido que la formación de dolomita es el preferido de salinidad elevada (superior a 35 ppm TDS), y reducir en gran medida los niveles de SO 4 [257 - 259].

Moderno primaria y diagenéticos dolomita ocurre en numerosos lagos en las Grandes Llanuras de Canadá [249]. Waldsea y Deadmoose Lagos son dos adyacentes, meromictic lagos salinos situados en el centro de Saskatchewan. Dos tipos distintos de la no detríticas dolomita se han identificado en estos lagos [260, 161, 163]. La mayoría es muy finamente cristalina subhedral a anhedral con los cristales que forman los agregados de alrededor de 2 μ m de diámetro. Este dolomita, como la mayoría de Holoceno dolomita, el cristalino y el mal es mal ordenado (pedido se refiere a la alteración periódica de las capas de cationes y aniones dentro de la estructura cristalina), pero tiene una composición similar a la de los ideales, stoichiometric mineral (es decir, Ca = Mg). El otro tipo es también cristalina mal, pero es considerablemente enriquecido con calcio: Ca (Ca 0,2 Mg 0,8) (CO 3) 2. Al igual que la de Devils Lake, la dolomita en ambos Waldsea y Deadmoose está formando subaqueously como principal inorgánicos precipitado en aguas ricas en sulfato.

Otro importante acontecimiento de dolomita Freefight es en el lago, a 25 m de profundidad, hipersalinos meromictic lago en el suroeste de Saskatchewan. Sedimentológicos examen preliminar de este lago [261, 204, 242] indica una considerable variedad de entornos formativos y dolomitization procesos. Calcian (es decir, Ca-enriquecido) dolomita ocurre en el de aguas profundas, en alta mar los sedimentos y también en el subaerially expuestos marismas que rodean la cuenca. Dentro de los sedimentos de la marisma, que se asocia a menudo con aragonito y calcita-Mg, y petrográfico evidencia sugiere que puede ser un producto diagenéticos principios de la formación en respuesta a la fuerte evaporación flujo experimentado en la marismas durante la temporada sin hielo. Por el contrario, en la orgánica rica, de gran reducción de los sedimentos mar adentro, dolomita está asociado con una variedad de sulfato de sales solubles y pirita. Se trata de la formación de sedimentos en el agua-como interfaz primaria precipitado en respuesta al aumento de la alcalinidad provocada por la reducción de sulfato en el monimolimnion anóxicas del lago.

Un último ejemplo que muestra la diversidad de los minerales de carbonato de Mg-génesis de estos lagos es el de Chappice Lago en el sureste de Alberta. Chappice es un pequeño lago, hipersalinos, de las aguas subterráneas alimentadas salmuera cuya playa está dominado por Na y SO 4 [262 - 265]. Aunque endogenic carbonatos no se forman en el lago el día de hoy, el año 7000 el registro estratigráfico conservados en la cuenca contiene gruesas secuencias de muy finamente laminada carbonatos [266]. Los cristales de carbonato de cristal y los agregados que componen estas láminas son euhedral petrográficos y no contienen pruebas de reelaboración, la abrasión, la corrosión, o alteración diagenética, sugiriendo de este modo fueron los limbos inorgánicos generados por la precipitación dentro de la columna de agua. La falta de estos granos en detríticas láminas, y la ausencia de ritmicidad indicar relativamente rápido y no eventos de precipitación anual. Como se muestra en la figura 22, se deduce de la detallada composición mineralógica de la secuencia en que la salmuera se sometieron sorprendentes cambios en la composición tanto de carbonato de alcalinidad y ratios de cationes.

La mineralogía de la endogenic y authigenic sulfatos en las Grandes Llanuras de los lagos es diversa y la génesis de estos componentes inorgánicos complejos. No sólo es el sulfato de minerales suite estable controlado por la composición iónica y ratios de cationes en la salmuera, sino también la temperatura a la que se produce la precipitación es también muy importante (Figura 23]. Por ejemplo, en un simple sistema binario de sal (por ejemplo, Na-SO 4-H 2 O, Mg, SO 4-H 2 O, o Na-Cl-H 2 O), la solubilidad de las fases minerales como mirabilite (Na 2 SO 4 10H 2 0), y epsomite (MgSO 4 7H 2 O) muestran enormes rangos de temperaturas que normalmente se encuentran más de la salmuera en un diurno y estacional. En cambio, el común no sales de sulfato, como la halita o bischofite (MgCl 2 6H 2 O), la exposición comparativamente poca solubilidad cambio durante estos cerca de la temperatura de la superficie varía. En los sistemas más complejos acuosos, como Na-Mg-Cl-SO 4-H 2 O, la predicción de la fase estable (s) se convierte en algo más complicado, pero la influencia de la temperatura sigue siendo importante.

El efecto de la temperatura sobre la suite de minerales en estos lagos es más evidente en las playas y lagunas y humedales [219, 267, 268], donde el ciclo anual de la acumulación de sedimentos (precipitación) y la disolución es evidente (Figura 24]. Sin embargo, la profunda perenne lagos de sal son también fuertemente influenciada por la anual (y diurna) régimen de temperatura. Por ejemplo, en Freefight lago, la aguas superficiales se supersaturated con respecto a mirabilite y epsomite durante el invierno debido a las bajas temperaturas de la parte superior de la mixolimnion (-10 a -15 ° C en función de la salinidad) y la formación de un hielo Cubrir lo que aumenta la concentración de la salmuera en la parte superior del metro. El precipitado Na 2 SO 4 10H 2 O y MgSO 4 7H 2 O cristales sometidos a la corrosión y disolución, ya que resolver a través de la understaturated (-5 a 5 ° C) mixolimnion debajo de la cubierta de hielo. Disolución de sulfato de estas sales en la mixolimnion es de una magnitud suficiente para, a su vez, afectan a la temperatura del agua. La disolución de mirabilite es una reacción fuertemente endothermic. Cuando 1 mol de mirabilite disuelve la reacción absorbe más de 4 MJ de calor. Este calor debe ser adquirido a través de las aguas circundantes, lo que reduce la temperatura. Sin embargo, en la sal de sulfato chemocline precipitación comienza de nuevo, a pesar de una temperatura aún mayor, por la mayor salinidad. Yeso muestra un patrón similar de comportamiento de la precipitación de agua superficiales; mixolimnion dentro de la disolución, y las precipitaciones a través de la monimolimnion, excepto la sobresaturación en la superficie suele ser provocados durante la temporada sin hielo debido a la evaporación concentración de la salmuera. Así, la petrografía de la resultante de aguas profundas en las sales de sulfato de esta cuenca registra una compleja serie de la precipitación y la disolución de múltiples acontecimientos que están controlados en gran medida por las fluctuaciones estacionales de temperatura dentro de la columna de agua.

Un espectro de los procesos sedimentarios lacustres

"Yo digo a menudo que si esa medida de la que usted habla, ¿sabe usted algo de su tema, pero si no puede medirlo, su conocimiento es escaso e insatisfactorio." (Lord Kelvin)

Los lagos del norte de Great Plains ofrecen una excelente oportunidad de examinar los procesos de sedimentación lacustre tanto a escala local y regional. Como es el caso con la mayoría de los demás ajustes de depositacionales, estos lagos presentan un espectro continuo de los regímenes sedimentarias. Esta continuidad en lo que existe de casi todos los parámetros que pueden ser evaluados para las cuencas: morfología, hidrología, grado de permanencia, la salmuera de salinidad y composición iónica, sedimentos carácter, composición, etc Esta gran diversidad presenta un poco de un problema en el estudio y debate Los lagos.

Con el fin de subdividir este continuo, varios "miembros de final" tipos de lagos pueden ser reconocidos (Figura 19]. Una base sedimentológicos debe distinguirse entre las cuencas cuyas salmueras son someras suficiente para permitir el secado periódico y salmueras son aquellos cuya profundidad suficiente para mantener un cuerpo de agua relativamente permanente. El conjunto de procesos que operan en las cuencas someras intermitente (es decir, playas) incluye: cíclico de las inundaciones y la desecación de la superficie de playa, formación de costras de sal, efflorescent cortezas, hardgrounds, primavera de los depósitos, y intrasedimentary sales, la formación de solución de piscinas y chimeneas, y Detríticas periódico hoja por la sedimentación y el flujo del viento (Tabla 3, Figura 24]. La mayoría previamente publicado resúmenes de estos procesos básicos de playa ocuparse de los sistemas lacustres que se forman en la cálida y seca regímenes climáticos [10, 27, 199]. Los cinco a seis meses de subfreezing temperaturas experimentado en el oeste de Canadá, así como la aparición de la nieve y la alta escorrentías estacionales asociados con derretimiento de la nieve, y dictar algunas modificaciones adicionales de los procesos de tenerse en cuenta cuando se estudian las playas del norte de las Grandes Llanuras.

El gran número de cuencas de playa en las Grandes Planicies, la enorme diversidad de los productos químicos e hidrológicos de la configuración, y la variable impacto de los seres humanos son los principales factores que han dado lugar a la compleja serie de procesos interrelacionados sedimentarias en estos lagos. Para entender mejor la importancia relativa de los muchos y diversos procesos, el modo Q-análisis de cluster se ha aplicado a ayudar grupo cuantitativamente diferentes clases de playas de la región [77]. Este análisis identifica cinco grupos de cuencas playa. Un grupo de los lagos, caracterizado por la Chaplin, Bigstick, y la Pluma Lagos complejas, se caracterizan por tener grandes áreas, pero de alta salinidad moderada Cl contenidos, y de alta detríticas a endogenic ratios de sedimentos. La marisma y la arena plana dominan los procesos sedimentarios. Por el contrario, las cuencas como Snakehole, Whiteshore, y están marcadas por Muskiki salmueras con muy alta salinidad que son casi totalmente dominada por los iones de sodio y sulfato. La sedimentación en este grupo de los lagos es controlada en gran parte por los procesos químicos y de las cuencas contienen secuencias gruesas de camas masivas sales. Químicas también dominan los procesos de sedimentación en los lagos, como Ceilán, Ingebright, y Vicente, pero un ejemplo de un tercer grupo de distinguidos por sus playas zonas relativamente pequeñas, y de gran longitud de costa y de los índices de desarrollo (es decir, de costa muy irregular o muy largo, lineal cuenca Morfología). Lagos pertenecientes a los dos últimos grupos incluyen a aquellos cuya salmueras se caracterizan por calcio, magnesio, y en lugar de los iones bicarbonato de sodio y sulfato. La sedimentación es controlada por cualquiera de los productos químicos mezclados / procesos físicos (por ejemplo, Verlo, Corral, Lydden) o principalmente químicos (por ejemplo, Metiskow Lago).

A pesar de la variedad de tipos de sedimentos y la hidrología de estos lagos, en los procesos de estas cuencas de crear un discreto conjunto de facies sedimentarias modernas. Aunque variaciones significativas en el desarrollo de estas existen facies de cuenca a cuenca, una facies patrón básico común a la mayoría de las playas en el oeste de Canadá pueden ser reconocidos. El litoral exterior / nearshore colluvium complejo, la marisma / arena plana, y de la playa de facies, y los grados basinward sal en una sartén complejo. Este patrón básico comparte muchas de las mismas características reconocidas en los lagos salinos en la Columbia Británica [269 - 272], y es similar en términos generales a la facies de las distribuciones en playas en España [273, 274].

La facies colluvium a menudo consiste en una caótica mezcla de gruesa a fina detríticas material procedente de los depósitos adyacentes de la masa glacial emaciación y fluencia. Las marismas se caracterizan por una mezcla de arena a silty detríticas sedimentos a menudo limitado por gruesas costras efflorescent y cementada hardgrounds. A diferencia de efflorescent costras en playas marismas en otros lugares [199, 275, 276], estas no son las cortezas monomineralic. Por lo general, consisten en un complejo ensamble de ambos minerales hidratados y anhidro Na, Na + Mg, Ca y sulfato y sales de sulfato de cloruro de [277, 278, 63]. En algunas cuencas, carbonato de hardgrounds y cortezas también están presentes. Las marismas son áreas activas de los procesos de playa durante la temporada de alto nivel de las aguas, pero para la mayoría de la temporada sin hielo evaporación es el proceso dominante. La evaporación durante los cálidos meses de verano en los resultados al alza capilar circulación de las aguas subterráneas, la concentración iónica, y intrasedimentary precipitación mineral. Una vez efflorescent han formado costras, la evaporación es más reducido, y las zonas marginales de la laguna puede mantener el alto contenido de humedad en toda la estación seca.

Las marismas pueden ser colonizados por extensas áreas de algas y alfombras de cianobacterias (Figura 25]. Los sedimentos en estas zonas son claramente laminado [266], orgánicos ricos, y por lo general son sitios de génesis mineral carbonato biogénicos y diagenesis. Muchos de los minerales de carbonato de más exóticas especies que se encuentran en las Grandes Planicies (por ejemplo, hydromagnesite, psuedohydromagnesite, kutnahorite, siderita, tychite, huntite) se han identificado en estos biolaminated algas plana sedimentos. Hasta la fecha, la biología y la biogeoquímica de estas esteras sólo se han somero examen [207, 204, 279].

El pan de sal compleja por lo general se compone de más de 50% de una típica playa cuenca. Puede ser cubiertos por salmuera durante gran parte del período libre de hielo, pero es a menudo expuestos a finales de verano. Esta facies es generalmente caracterizado por elevados endogenic a detríticas ratios de los sedimentos, sin embargo, existe una gradación de la sal-dominado ollas de barro a la que predominan las cuencas. El rasgo más distintivo de la sal pan facies es su distintivo ciclo anual [208, 77, 68, 10]. Durante la primavera, la afluencia relativamente diluir fusión de la nieve y la lluvia se disuelve gran parte de la sal muy soluble que puede haber sido precipitado el pan seco en el anterior episodio. Esta disolución se traduce en un significativo aumento de la salinidad de la salmuera y, por lo general grandes cambios en los coeficientes de iones. Estos cambios de composición de salmuera en este momento conducir muchos de los penecontemporaneous diagenéticos reacciones que se producen durante las primeras inundaciones estacionales de la playa [237, 280]. En todo el resto del período libre de hielo salmuera salinidades continuará aumentando debido a la evaporación. Como se ha señalado anteriormente, incluso menores cambios de temperatura diurna en masa de sal puede causar la precipitación o disolución. Si salmuera permanece en la cuenca después de la aparición de las condiciones de congelamiento, espesores considerables de sales pueden ocurrir debido a la congelación de las precipitaciones.

La playa sartenes se pueden subdividir en varias subfacies sobre la base de la mineralogía y morfología de cristal [68]. Cerca de los márgenes de la olla donde las sales interfinger con la facies de la marisma, una zona de gran perro-diente mirabilite desarrollar cristales, que crecen displacively la baja en la suave, el agua de la marisma saturados de sedimentos (Figura 21H]. Además a cabo en el centro de la cuenca, el uso de la palabra pan de la sal por lo general consiste en un mosaico de grandes, entrelazados, blancas cristales. La mineralogía específica de sal en el pan es controlado por el contenido iónico de la salmuera y el diurno y estacional experimentado fluctuaciones de temperatura. Temperaturas elevadas favor minerales como thenardite, hexahydrite, anyhydrite, y thermonatrite descenso de las temperaturas que alentar mirabilite, epsomite, natrón, y el yeso.

Superpuestas sobre estos sal o pan evaporitas clastics pueden ser zonas de mirabolites y / o los sedimentos asociados a la apertura de la primavera. Mirabolites son redondeados granos de acreción (análoga a la de carbonato pisolites) compuesto por Na 2 SO 4 10H 2 O o MgSO 4 7H 2 O que se forman en el fondo, por supersaturated, y el viento agitado salmuera (Figura 21J]. Estos mirabolites pueden ser moldeadas en bedforms, bajíos, y las crestas en la superficie de pan o forma en la playa de depósitos marginales marismas. Primavera de aperturas puede ser sitios de precipitación masiva de la sal, porque se trata de zonas donde el agua de diferentes temperaturas y composiciones mezcla (Figura 21K]. Con frecuencia los manantiales siguiera desempeñando en la playa después de la palabra pan ha sido completamente desecados. Esto continuó en gran forma de descarga puede, bajo montones de tierra y las cordilleras.

En resumen, hoy en día la sedimentación en las cuencas de la playa de la región de las llanuras canadienses está controlado por la interacción de: (a) la playa de las inundaciones que provoca la disolución de minerales solubles de la sal y el pan de facies efflorescent cortezas de la marisma y la arena plana Facies, (b) la concentración de evaporación de la salmuera supersaturated lo que se traduce en condiciones de precipitación y de los diversos soluble y con moderación, sales solubles, (c) detríticas afluencia de los flujos, el viento, y en la primavera de la gestión, y (d) la productividad orgánica. Además, la evaporación de bombeo de aguas subterráneas en la arena y marismas pisos causas del crecimiento de intrasedimentary desplazativos poikilitic y cristales de sal en la próxima a la superficie sedimentos clásticos.

Este conjunto de mecanismos interrelacionados sedimentarias que operan en las cuencas playa de las Grandes Llanuras está en contraste con la deposición en la región de los lagos perennes, que parece ser controlado por una mucho menor variedad de procesos (Cuadro 3]. La mayoría de los procesos, como la erosión del litoral, la formación de playa, la ola / actual distribución de los sedimentos, la sedimentación deltaica, y el flujo y la interrelación de turbiedad, son procesos sedimentológicos básicos comunes a toda la cuenca perenne. Numerosos documentos de recopilación y volúmenes ya proporcionar excelentes resúmenes de estos procesos en lagos perennes [281, 15, 282, 22], al igual que la mayoría actual de los libros de texto de introducción de geociencia. Sin embargo, varios procesos son exclusivos de la perenne de las cuencas oeste de Canadá o son de una importancia tan fundamental que se presenta aquí brevemente.

Probablemente el más crítico en el proceso de funcionamiento perennes lagos salinos es el desarrollo de la estratificación de la columna de agua. La influencia de la temperatura sobre la estratificación estacional de saturación de carbonato de minerales y equilibrios en los lagos es bien conocida. Sin embargo, la superposición de la estratificación de temperatura en la ya químicamente estratificado columna de agua mineral complica muchas reacciones de precipitación y disolución. En Deadmoose Lago, por ejemplo, tanto evaporíticos y biológicamente inducidos por la precipitación de carbonato ocurre en el epilimnion bien mezclados. La mayoría de estos endogenic carbonatos, sin embargo, se disuelven a los que pasan por la termoclina en la anóxica, la disminución del pH del agua de la hipolimnio, tal que el lago moderna sólo contiene carbonato de fangos ricos en agua a profundidades de menos de 8 m [261, 163, 117]. En cambio, endogenic CaSO 4 2H 2 O se produce la precipitación por debajo de unos 12 m de profundidad. Evaporíticos Este mineral sólo se encuentra en los sedimentos modernos de la monimolimnion. Una complicación adicional en la génesis de yeso en este meromictic lago es que las aguas de superficie se supersaturated con respecto a CaSO 4 2H 2 O durante el invierno y se produce la precipitación de yeso. Sin embargo, la cámara de sedimentos en los datos indican que este yeso originarios de mixolimnion es volver a disolvió antes de llegar a la chemocline. La misma complejidad se plantea para mirabilite: la precipitación de este mineral de sulfato se produce tanto en el chemocline y en la superficie del agua durante el invierno. Sin embargo, sólo se conservan en los sedimentos de la monimolimnion agua en profundidades mayores de 20 m. Aunque este inhomogeneity puede ser el modelo con relativa facilidad una vez que se conocen suficientes detalles acerca de la química de los presupuestos estratificado salmuera, cualquier interpretación del registro estratigráfico es mucho más oscuro, porque incluso sutil químicos y / o cambios de temperatura pueden dar lugar a cambios sustanciales en la precipitación mineral Y preservación.

Otros dos aspectos importantes de la deposición de estos lagos perennes de las Grandes Llanuras es la generación y acumulación de aguas profundas de sales solubles, y la extraordinariamente altas tasas de sedimentación que experimentan algunas cuencas. Muchos de los no-playa lagos de la región se caracterizan por cualquiera mixta endogenic-alogénica sedimentos o totalmente los depósitos alogénica [157]. Sin embargo, se ha demostrado que en algunas cuencas solubles y poco soluble en la formación de sales son aguas profundas, en alta mar entornos [283, 204, 261], [284 - 286, 227, 10]. Sedimentólogos han reconocido hace tiempo que son muy pocos los ejemplos de ambientes sedimentarios moderno en el que las aguas profundas evaporite se está produciendo la formación de minerales. Esta falta de profundidad de agua de la moderna configuración en la que se producen evaporitas es problemática, ya que muchos antiguos evaporíticos secuencias se han interpretado como en la formación de aguas profundas [287 - 289]. En consecuencia, los lagos perennes, en las Grandes Llanuras de aguas profundas en las que sales están formando hoy en día una importancia crítica para ayudar a analógica de entender la sedimentología, geoquímica, y de la estratigrafía de estos antiguos depósitos.

Hasta la fecha, tres cuencas de los Grandes Llanos han sido identificados en la que los minerales solubles evaporite están formando y acumulando en su profundidad, las zonas off-shore: Deadmoose, Little Manitou, y Freefight Lagos. Se debe destacar que es probable que haya numerosas cuencas tales perenne entre los muchos lagos de la región, pero nuestro conocimiento de la profunda cuenca facies de la mayoría de las cuencas es limitado. Además, la sal submarinas precipitación por congelación-out mecanismos se han registrado en muchos otros lagos de la región [80, 175, 157] pero se supone que estas sales son de temporada y volver a disolver durante el período libre de hielo.

Ambos Deadmoose y Freefight Lagos se hipersalinos y meromictic, mientras que Little Manitou experiencias' temporal 'meromixis. Los tres lagos son dominados por sodio, sulfato de magnesio y de los iones, pero la mineralogía de la moderna extraterritorial de precipitados es un tanto diferente en cada lago, como el control de los ratios iónicos en las salmueras. Como se ha indicado anteriormente, la temperatura diurna y de las fluctuaciones estacionales de la mixolimnions en Freefight y Deadmoose Lagos y la elevada salinidad de la monimolimnions en estas cuencas proporcionar un complejo multi-sitio de origen de la endogenic evaporite precipitados en el agua columnas. En Little Manitou, parece que la mezcla de salmuera submarinas asociadas con la primavera y el desempeño irregular desglose de los débiles meromixis inicia la precipitación.

Además de la formación de aguas profundas de estas sales, la rapidez con que se acumule la pena señalar. Por ejemplo, las tasas de sedimentación en la interfaz sedimento-agua en la parte más profunda del lago Freefight promedio cerca de 30 kg m -2 año -1. Si bien estos datos trampa de sedimentos no representan acumulación neta, no obstante, la secuencia estratigráfica recuperado en alta mar las zonas de la cuenca sugiere una acumulación lineal de las tasas de más de 2 cm año -1, valores que son totalmente coherentes con la extraordinaria masa / año tasas de sedimentación. Como se discutió en otro lugar [290 - 292], por ejemplo, las altas tasas de sedimentación química que se puede esperar en un régimen evaporíticos. Sin embargo, hasta el descubrimiento de estos lagos de sal en el oeste de Canadá, por ejemplo, las tasas no han sido suficientemente documentados en los modernos ambientes de aguas profundas.

Grandes Llanuras del Norte paleolimnología

"Ha sido desde hace mucho tiempo tengo la sensación de que, cuando un geólogo se mete en problemas, que los cambios del clima." [293]

Hasta hace poco, ha habido relativamente poco esfuerzo de investigación dirigido a la investigación de la paleohydrology, paleolimnología y paleoambientales de la configuración de los lagos salinos de la zona septentrional de los Grandes Planicies [294]. Hay muchas razones para esta escasez de estudio, incluidos los difíciles problemas relacionados con la cronología de la abundancia generalizada de los "antiguos" de carbono y su incorporación dentro de los depósitos lacustres [295], la común ocurrencia de secado / desecación incipiente horizontes y dentro de los perfiles de suelo lacustre Stratigraphies [240], y ubicuo diagenesis y después de la deposición física / química alternancia de los sedimentos en las cuencas [280, 158]. Sin embargo, a partir de la década de 1990, el reconocimiento de los cambios mundiales y la necesidad de entender mejor el pasado clima de la región [296] provocado una explosión de interés en el Pleistoceno tardío y el Holoceno registros de los lagos en las Grandes Llanuras. El principal objetivo de muchos de estos proyectos consiste en descifrar el momento y la gravedad de los cambios climáticos postglacial geomorfológicos y sus repercusiones en la pradera del paisaje [58, 297 - 302]. Evidentemente, la investigación de los fines del Pleistoceno y Holoceno estratigráfica registros conservados en los lagos de la región constituye un papel fundamental en el logro de este objetivo. Debido a su gran diversidad en la morfología, la química, y la depositación de los procesos, estas cuencas ofrecen una excelente oportunidad para estudiar las anteriores condiciones ambientales.

Además, el gran número de cuencas lacustres y su presencia en tan amplia zona a la larga permiten paleolimnologists de integrar numerosos sitios en una variedad de hidrológicos y geomorfológicos de la configuración a fin de obtener una perspectiva regional de los cambios ambientales.

De los aproximadamente 150 lagos de sal de sedimentos modernos que se dispone de datos, los registros estratigráficos de menos de dos docenas han sido investigados en ningún tipo de detalle [294, 303, 59]. Los dos de profundidad, meromictic este de Saskatoon cuencas mencionadas anteriormente (Waldsea y Deadmoose Lagos) paleolimnological han recibido considerable atención. El Holoceno de mediados a fines de los registros en estas dos cuencas sugieren fluctuaciones dramáticas en los niveles de agua, la productividad orgánica, y la composición química [304, 305]. Cambios similares en la química y la hidrología salmuera se interpretaron a partir de la estratigrafía de Ceilán en el sur del Lago de Saskatchewan [68, 306, 307]. Las sales depositadas en esta playa lago sugieren que la cuenca evolucionado de una relativamente baja salinidad, a un lago fluvial en el que inicialmente Na-rica y luego Mg salmueras ricas en hipersalinos dominados. Lago Manitoba, el lago más grande de la solución salina en las Grandes Llanuras, también ha sufrido intensos estudios paleoambientales [160, 236, 241, 239, 233]. Cambios significativos en los niveles de agua en los 12.000 años de historia de este lago se asocian con salmuera química de los cambios (en particular con respecto a la Mg / Ca ratio del agua del lago) y de las fluctuaciones de la productividad orgánica (Figura 26].

Paleoambientales la interpretación de los sedimentos del lago de sal no son sin escollos. Salina y ambientes hipersalinos lacustre se encuentran entre los menos comprendidos en los regímenes de la depositación de la geología sedimentaria. Así, la interpretación de los registros conservados estratigráfica se ven obstaculizados por esta incompleta comprensión de los modernos procesos depositacionales y diagenéticos.

A pesar de los relativamente pocos registros sedimentarios lacustres que han sido examinados indican claramente cambios dramáticos en los niveles de agua relacionados con la salmuera y la química, la causal mecanismo (s) de estos cambios temporales aún no se conocen. Clima ha controlado la sedimentación y la geoquímica de la casi totalidad de las cuencas. Sin embargo, las funciones precisas de otros factores, como la fluctuación de la hidrología de aguas subterráneas y la hidroquímica, postdepositional o alteración de los sedimentos, aún no se han evaluado.

A pesar de la sensibilidad de estos depósitos a los cambios ambientales, la interpretación de los registros en términos de paleoclima, la hidrología, la química y está llena de dificultades. Los factores que complican estas interpretaciones incluyen: diagenesis de las evaporitas, después de los trastornos físicos de la depositación de los sedimentos, y la falta de la adecuada comprensión de los procesos depositacionales que operan en los lagos de este tipo. Por otra parte, de manera activa y creciente industria de los minerales industriales sobre la base de los depósitos de las salinas ha borrado, y probablemente siguen afectando adversamente, los registros estratigráficos de algunas de las cuencas con mayor potencial de investigación. A pesar de estos problemas, los sedimentos de los lagos de sal ofrecer la mejor y, en algunos casos, sólo el registro de las condiciones ambientales en el pasado esta región semiárida. Paleolimnología en el norte de las Grandes Llanuras está preparada para una rápida expansión, impulsado por la combinación de importantes avances tecnológicos, mejoras en la metodología, y una opinión más positiva de la importancia de paleolimnological investigación en la gestión ambiental.

Procesos biológicos

"La ausencia y la incompleta recopilación de datos fisicoquímicos hábitat de asociarse con colecciones biológicas han impedido el progreso en la clasificación de las distintas comunidades ecológicas en los lagos de sal" [308]

Los procesos biológicos en lagos salados de las Grandes Llanuras son en general muy similares a las de los profundos, frescos, las aguas de pie, a pesar de sus condiciones físicas y químicas extremas. Procesos como la fotosíntesis causar un aumento en el pH como CO 2 es utilizado por la flora, que, a su vez, crea condiciones favorables para la precipitación de carbonato [36]. La biota, sin embargo, difieren entre dulce y lagos salinos [309]; baja salinidad en la composición de las especies de los lagos de sal es comparable a la de sus homólogos de agua dulce [303]. Como incremento de la salinidad de la diversidad de especies disminuye [37], y como llegar a salinidades muy altos valores, la diversidad de las especies se hace muy bajo y el lago está dominado por lo general sólo por halotolerant organismos [37]. Composición iónica también afecta a la diversidad de las especies. Algunos taxones se encuentran en aguas hipersalinos dominados por un soluto; incluyendo aniones cloruro, bicarbonato-carbonato y sulfato de control de los factores son importantes en la composición de las especies de los lagos de sal [308]. Debido a las salmueras en muchos de estos lagos son el sulfato de ricos, la mayoría de los meromictic lagos en la región de los Grandes Planicies tener una placa de sulfato de la reducción de las bacterias púrpura en la chemocline [175]. La importancia y el papel de estos organismos en los ecosistemas lacustres salinos requiere una investigación más a fondo, sobre todo con respecto a su papel potencialmente importante en la formación de carbonato de algunos minerales.

Restos fósiles de algunos organismos de las Grandes Planicies salinas han sido evaluadas para su utilización como paleoindicators. Investigación sobre la viabilidad de las algas silíceas, fósiles de los pigmentos, así como para su utilización como ostracodes de paleoindicators cambios en la salinidad y el clima se han llevado a cabo sobre algunos de estos lagos [310 - 312].

Saline Springs

"... A este ritmo [de la primavera descarga] habría tomado sólo alrededor de 5,7 millones de años para eliminar todos los desaparecidos sal del Devónico en Saskatchewan y Manitoba." [214]

Springs y en la primavera de depósitos (travertino, toba, aglomerados, etc) son comunes en muchos entornos terrestres en las Grandes Planicies de América del Norte. La mayoría de ellas se dan en asociación con lagos de agua dulce y los humedales [313, 156, 314], a pesar de los manantiales salinos puede ser un componente importante y reconocible de la hidrológico presupuestos de las salinas también [80, 315, 316, 69, 227, 265 ]. Los manantiales asociados a los lagos salinos menudo forma impresionante plataforma pináculo y la acumulación de sales hasta varios metros de altura, en especial durante el invierno, cuando las temperaturas frías del agua del lago a la rápida y masiva de la precipitación de muchas de las Na y Mg disuelto sulfatos [80 , 176, 77, 63].

Saline, en la primavera de los sistemas de las Grandes Llanuras que no están asociados a los lagos de sal lo general no han recibido mucho estudio científico. Saline manantiales son comunes en la Pasquia Hills región este-central de Saskatchewan, en el sur y el sureste de Alberta, en el Turtle Mountain zona del sur de Manitoba, y en la cuenca del lago Winnipegosis zona centro-oeste de Manitoba [317, 132, 214, 319] . La hidrología, la geoquímica, y características biológicas y procesos de la salmuera Winnipegosis manantiales de la zona de Manitoba han sido estudiados en detalle [214, 320, 322 - 325]. La composición química de las salmueras, dominado por Na y Cl, es muy diferente que la de los lagos salinos de las Grandes Llanuras y refleja claramente la disolución de evaporitas Devónico profundamente enterradas por las aguas subterráneas. La ocurrencia de brechas de colapso y de las estructuras, tanto en el Paleozoico roca en la parte oriental de la llanura y en los sedimentos que cubren el Pleistoceno más confirma esta hipótesis de disolución de las aguas subterráneas. Lamentablemente, la composición, génesis y diagenesis de la toba y los depósitos de sinterización de estos manantiales no han sido examinados en detalle, a pesar de la diversidad de la mineralogía y biológicamente mediada por la precipitación de carbonato de procesos son evidentes (Figura 27].

Además de su química, la salinización piscinas, pantanos y lagunas de agua salada asociada a la salmuera Winnipegosis manantiales en la zona son dignos de mención, ya que se han encontrado al puerto de una variedad de organismos marinos [320, 321, 326, 327]. Los casos, y en algunos casos, el dominio, de los organismos marinos en los sistemas de solución salina a miles de kilómetros del medio ambiente marino requiere más investigación sobre los mecanismos de dispersión y paleoambientales de la importancia de factores tales como la aviar, el transporte y la colonización de hábitats marinos no por organismos marinos.

Conclusiones y direcciones futuras

El estudio científico de los lagos salinos en el norte de las Grandes Llanuras es rica en oportunidades de investigación únicas. Aunque los lagos de la región se han estudiado durante más de un siglo, todavía hay muchas-responde a las preguntas acerca de la fuente de sales y de la génesis y diagenesis de los componentes inorgánicos en estas cuencas. Algunos de los más notables procesos sedimentarios y conceptos que no han sido adecuadamente investigados son: el papel de la eólica en términos de transporte de sedimentos de los presupuestos; actividad antropogénica y su efecto en salmuera composición, la estructura de la columna de agua y la ecología, y el impacto de los fenómenos climáticos extremos Y el cambio climático sobre la configuración física y química de las cuencas. Por último, ha habido muy poca aplicación de las técnicas de isótopos estables para entender mejor el agua y los sedimentos, los presupuestos de estos lagos.

Asimismo, a partir de la década de 1930 se ha realizado un considerable esfuerzo para documentar las características biológicas y los procesos que operan en las cuencas seleccionadas, sin embargo, todavía existe una importante laguna en nuestros conocimientos sobre las comunidades ecológicas de estos lagos de sal. Del mismo modo, la función precisa que la microbiota desempeñar en la formación de endogenic y authigenic minerales en los lagos siguen siendo en gran medida inexplorado. De particular importancia en los próximos años es mejor para decifrar la forma de sulfato de la reducción de las bacterias y cianobacterias, que se encuentran tanto en la más profunda y químicamente estratificado lagos, así como los tapetes microbianos encontrados en muchos de estos lagos, interactuar con los componentes inorgánicos de Ayudar a controlar penecontemporaneous diagenesis y minerales authigenic formación.

Debido a la gran diversidad en los tipos de cuenca, salmuera químicos, y la depositación de los procesos, los sedimentos de estos lagos ofrecen una gran oportunidad para estudiar las anteriores condiciones hidrológicas y ambientales en la región. La última década ha sido testigo de un crecimiento considerable en el interés y la investigación sobre el registro estratigráfico Holoceno en estas cuencas salinas. Ahora se reconoce que estos lagos proporcionar casi la única fuente de detalle, de alta resolución, físicos, biológicos y químicos de información paleoambiental para el Holoceno de la región. A pesar de la sensibilidad de estos depósitos a los cambios ambientales, la interpretación de los registros en términos de paleohydrology, química, y el clima está llena de dificultades. Los factores que complican estas interpretaciones incluyen: diagenesis de las evaporitas, después de los trastornos físicos de la depositación de los sedimentos, y la falta de la adecuada comprensión de los procesos depositacionales que operan en los lagos de este tipo.

Agradecimientos

"En la comparación de diversos autores con otros, he descubierto que algunos de los más graves y los más recientes escritores han transcrito, palabra por palabra, de obra, sin hacer el reconocimiento." (Plinio el Viejo, Historia Natural. Reservar i. Dedicación , Sec. 22)

Partes de este manuscrito fue preparado para y presentado como parte de las diversas guías de viajes sobre el terreno llevando a cabo junto con conferencias y proyectos de investigación [117, 178, 55]. Damos las gracias a los organizadores de estas conferencias, para que el permiso para utilizar este material. También estamos en deuda con los muchos estudiantes y co-investigadores han trabajado con nosotros en estos lagos largo de los años y que han proporcionado gran parte de los datos y las observaciones que se resumen aquí. Este manuscrito se beneficiaron considerablemente de los exámenes de tres árbitros anónimos.