Соляные гиганты Мёртвого моря раскрывают секреты формирования массивных отложений

Автор: u h из Pexels

Мёртвое море — уникальное место: это самая низкая точка на поверхности Земли с одним из самых высоких уровней солёности в мире. Высокая концентрация соли придаёт воде исключительную плотность, а статус самого глубокого гиперсолёного озера порождает интересные, часто связанные с температурой явления, которые учёные продолжают изучать.

Одной из самых загадочных особенностей Мёртвого моря являются «соляные гиганты» — массивные отложения соли.

«Эти крупные отложения в земной коре могут простираться на многие километры в горизонтальном направлении и достигать более километра в толщину», — объясняет профессор механики из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре Экхарт Майбург, ведущий автор исследования, опубликованного в Annual Review of Fluid Mechanics.

Хотя массивные соляные образования встречаются и в других водоёмах, таких как Средиземное и Красное моря, только в Мёртвом море можно наблюдать их формирование в реальном времени. Это позволяет учёным изучать физические процессы, стоящие за их эволюцией, включая изменения толщины отложений во времени и пространстве.

Испарение, осаждение, насыщение

В своей работе Майбург и его соавтор Надав Ленски из Геологической службы Израиля исследуют динамику жидкости и процессы переноса осадков, которые влияют на Мёртвое море. Эти процессы обусловлены несколькими факторами, включая отсутствие стока — вода покидает озеро только через испарение. Это приводит к постепенному сокращению площади озера и образованию соляных отложений. В последние десятилетия перекрытие реки Иордан, питающей озеро, ускорило снижение уровня воды примерно на 1 метр в год.

Температурные колебания в толще воды также играют ключевую роль в формировании «соляных гигантов», куполов и столбов. Раньше Мёртвое море было «меромиктическим» (устойчиво стратифицированным) — менее плотная тёплая поверхностная вода круглый год покрывала более холодный и солёный глубинный слой.

«Даже зимой, когда верхний слой охлаждался, он оставался менее плотным, чем нижний, — поясняет Майбург. — Это создавало чёткое расслоение по солёности».

Ситуация изменилась в начале 1980-х из-за частичного перекрытия реки Иордан, что привело к тому, что испарение стало преобладать над притоком пресной воды. Солёность поверхностного слоя сравнялась с глубинной, что позволило слоям смешиваться, и озеро перешло из меромиктического в голомиктическое состояние (с ежегодным перемешиванием воды). Сейчас стратификация сохраняется только в течение восьми тёплых месяцев года.

В 2019 году Майбург и его коллеги обнаружили уникальный процесс, происходящий в озере летом: осаждение кристаллов галита («соляной снег»), которое обычно характерно для холодного сезона. Галит («каменная соль») выпадает в осадок, когда концентрация соли превышает растворимость. Обычно это происходит в более холодном и плотном нижнем слое. Однако летом, несмотря на испарение и увеличение солёности верхнего слоя, соли продолжали растворяться из-за высокой температуры. Это создаёт эффект «двойной диффузии» на границе слоёв: участки более солёной и тёплой воды охлаждаются и опускаются вниз, а менее плотная холодная вода поднимается. По мере охлаждения верхнего слоя соли выпадают в осадок, образуя «соляной снег».

Сочетание испарения, температурных колебаний, изменений плотности, а также внутренних течений и поверхностных волн приводит к формированию соляных отложений различных форм и размеров. В отличие от мелководных гиперсолёных водоёмов, где осаждение происходит в сухой сезон, в Мёртвом море этот процесс наиболее интенсивен зимой. Круглогодичное «снегопадание» на глубине объясняет появление «соляных гигантов», аналогичных тем, что сформировались в Средиземном море во время Мессинского пика солёности 5,96–5,33 млн лет назад.

«Когда тектонические движения закрыли Гибралтарский пролив, приток воды из Атлантики прекратился, — рассказывает Майбург. — Уровень моря упал на 3–5 км из-за испарения, создав условия, похожие на современные в Мёртвом море». Миллионы лет спустя пролив вновь открылся, и Средиземное море наполнилось водой, оставив после себя мощные соляные отложения.

Исследование также помогает понять процессы, происходящие на высыхающих берегах Мёртвого моря, что может быть полезно для изучения стабильности засушливых побережий и потенциальной добычи полезных ископаемых.

Дополнительная информация: Eckart Meiburg et al, Fluid Mechanics of the Dead Sea, Annual Review of Fluid Mechanics (2024). DOI: 10.1146/annurev-fluid-031424-101119

Источник: University of California - Santa Barbara