Ок-Риджесский Моренный Хребет: Геология, Экология и Водные Ресурсы Южной Онтарио

Введение

Ледниковый холм над озером Онтарио, Канада

Морена Оук-Риджс – это экологически важная геологическая форма рельефа в районе смешанных лесов южно-центральной части Онтарио, Канада. Морена охватывает географическую область между Каледоном и озером Райс, недалеко от Питерборо. Являясь одной из наиболее значимых форм рельефа в южной части Онтарио, морена получила свое название от пологих холмов и речных долин, простирающихся к востоку от Ниагарского уступа до озера Райс, сформированных 12 000 лет назад продвигающимися и отступающими ледниками (см. Геологическое происхождение ниже) во время последнего ледникового периода. Под примерно 200-метровым слоем ледниковых отложений морены залегают мощные последовательности коренных пород докембрийского возраста и до 200 метров пород ордовикского периода (см. Геология ниже), перекрытые региональным несогласием, образовавшимся в результате эрозии и отсутствия отложений в четвертичный период. Реки и озера рассеяны по ландшафту и играют важную роль в создании среды обитания для богатого разнообразия видов животных, деревьев и кустарников (см. Экология). Они также являются источником пресной воды для водоносных горизонтов в морине через сложные подземные соединения (см. Гидрология). В связи со строительством вблизи морены и расширением населенных пунктов вокруг нее, испытывающих потребность в питьевой воде, этот район является предметом споров в Онтарио, поскольку он преграждает путь крупномасштабной городской застройке (см. Политическая деятельность). Таким образом, сохранение морены является важным шагом для поддержания водоносных горизонтов в безопасном для питья состоянии, а также для защиты природных экосистем, окружающих и находящихся внутри морены (см. Охрана природы). Этот регион на протяжении многих десятилетий был объектом научных исследований, направленных на изучение происхождения морены и того, как ранние общины использовали эту землю. В настоящее время основное внимание уделяется поиску способов получения питьевой воды без истощения водоносного горизонта (см. Раздел исследований).

Физиография

Морена Оук-Риджс – это пара крупных гряд, состоящих из четырех возвышенных клиновидных образований. Она ограничена с запада Ниагарским уступом, который был критически важен для формирования морены, а с востока – рекой Трент и озером Райс. Четыре клина (Албион, Уксбридж, Понтипул и Райс-Лейк, с запада на восток) формировались последовательно, хотя в ранний период формирования также происходило некоторое синхронное образование. Наивысшая точка морены приходится на клин Уксбридж, который в целом поднимается с востока на запад, что является следствием формирования морены с запада на восток. Иными словами, западная часть морены получала более ранние и частые осадочные отложения, чем восточная, поскольку ледниковые языки, контролировавшие восточное формирование морены, медленно отступали. Клин Райс-Лейк отделен от остальных клиньев в месте пересечения морены Оук-Риджс с озером Райс. Поскольку морена представляет собой локальный топографический максимум, потоки, берущие начало в нижних осадочных отложениях морены Оук-Риджс и перемещающиеся посредством грунтовых вод, либо стекают на юг в озеро Онтарио, либо на север к озеру Симко или заливу Джорджиан по крупным речным долинам, образовавшимся в период таяния ледников. К северу расположены холмистые возвышенности, известные как Питербороское море́нное поле, которое может простираться к югу от озера Райс и клина Райс-Лейк. Вблизи клина Райс-Лейк и Питербороского море́нного поля находятся несколько низменных равнин и небольших холмов на кристалличном фундаменте.

Геологическое происхождение

Морена Оук-Риджес, вероятно, сформировалась в поздний висконсинский ледниковый период. Талые воды с Ниагарского уступа стекали в западные границы морейны, где подлёдные каналы расширялись, образуя проход с запада на восток между основным ледниковым щитом Лорентида и массивом льда в бассейне озера Онтарио. Слоистые осадочные отложения быстро накапливались на возвышенной эрозионной поверхности. В некоторых районах отложения происходили на поверхностях, ограниченных сильно размытыми руслами и холмистыми участками, образованными друмлинами. Канальные туннели в основном образовались в результате эрозии ледниковыми реками – типичного процесса, предшествующего формированию морен. Характерной особенностью этой морейны является переход слоев отложений от флювиогляциальных к гляциолакустринным. Осадочные флювиогляциальные области формируют ядро морейны Оук-Риджес, хотя и ограничены заполнением подлёдных полостей в виде замкнутых подводных вееров. Выше этого ядра залегает более молодой и расположенный ниже по рельефу гляциолакустриновый осадочный слой, преимущественно в дельтовых и бассейновых областях морейны. На поздних стадиях развития морейны вдоль краев льда происходило случайное неслоистое накопление (известное как диамикт). Хотя объём отложений ледниковых рек был больше, диамикт составляет большую часть обнажённой поверхности морейны. Исследования показывают, что осадконакопление происходило в последовательности с запада на восток вдоль четырёх основных осадочных клиньев: Альбион, Уксбридж, Понтитул и Райс-Лейк. Эти клинья могли сформироваться за относительно короткий период времени, возможно, не более нескольких сотен лет, что подтверждается годичными циклами осаждения в ледниковых озёрах (известными как варвы) в составе осадочных пород морейны. Однако самые нижние слои морейны могли формироваться синхронно.

Ледниковые осадочные породы

В районе морейны Оук-Риджс осадочные отложения, образованные ледником, преимущественно плейстоценового возраста, могут перекрывать региональное несоответствие и нижний Newmarket till, достигающий в некоторых местах толщины до 200 метров. Обширные исследования в районе морейны указывают на возможность существования 6 различных периодов осадконакопления с начала оледенения. Присутствуют нижние отложения песка, ила и глины, залегающие непосредственно поверх регионального временного несоответствия, толщиной до … в некоторых областях. Считается, что эти нижние отложения сформировались в проледниковых озерах и состоят, снизу вверх, из: Йорк Till, донских межледниковых отложений, формации Скарборо, Саннибрук Till и формации Торнклифф. Далее следует Newmarket Till – каменистый, илистый песок и песчаный илистый диамикт, толщиной от … и, предположительно, простирающийся на юг под озеро Онтарио. В Newmarket Till наблюдается еще одно региональное несоответствие, приведшее к образованию грубозернистых отложений, заполняющих русловые каналы. Некоторые заполнения каналов представлены гравием или песком толщиной от 10 до 25 метров, с уменьшением размера зерна при последующем осаждении после периода замедления талых вод. Отложения, заполняющие русловые каналы, образуют основание осадков морейны Оук-Риджс, залегая на несоответствии. Нижние отложения стратиграфического пакета осадков морейны Оук-Риджс начинаются с грубых песков и гравия, в то время как верхние отложения представлены чередующимися мелкими песками и илами с включениями заполнений каналов. Также могут присутствовать последовательности отложений, уменьшающихся в размере от среднезернистых песков до илов и глин, толщиной до десятков метров. Выше этих отложений залегают глинистые илы, переходящие в суглинистый till Холтон Till, достигающий толщины … Halton Till не встречается на всей площади морейны, а выходит на поверхность локально и прерывисто. Вся последовательность стратиграфии осадков морейны Оук-Риджс в регионе перекрыта отложениями ледниковых озер, в частности, озера Алгонкин и озера Ирокез. Основным компонентом этих отложений является ил с некоторым содержанием глины, в виде слоев толщиной … в отдельных местах. Ледниковые отложения подвержены эрозии и процессам врезания долин, в результате чего ранее отложенные отложения удаляются и переносятся далее по руслу реки. От фундамента – коренных пород – до вышележащих стратиграфических последовательностей наблюдается несоответствие (разрыв в геологической летописи), где региональные эрозионные процессы и фазы горообразования стирают многомиллионолетнюю историю осадконакопления или кристаллических пород (преимущественно силурийских и плейстоценовых).

In the area of the Oak Ridges Moraine, glacially derived sediments, mainly of Pleistocene age, may overlie a regional unconformity and lower Newmarket till, up to 200 metres thick in some places. Extensive research in the moraine area indicate there may be 6 different periods of sedimentation from the onset of glaciation. There are lower deposits of sand, silt and clay, which rest directly above the regional time unconformity up to thick in some areas. These lower deposits are thought to be proglacial lake derived, and contain from bottom to top: York Till, Don Interglacial beds, Scarborough Formation, Sunnybrook Till and Thorncliffe Formation. Next comes the Newmarket Till of stony, silty sand and sandy silt diamicton ranging from thick and is thought to extend southward under Lake Ontario. Cutting into the Newmarket Till is another regional unconformity, which led to coarse grained channel fill sediments. Some channel fills are 10 to 25 metres of gravels or sands that decrease in grain size during later deposition following a period of slowing meltwater runoff. Channel fill sediments comprise the base of Oak Ridges Moraine sediments, atop the unconformity. Lower deposits of the Oak Ridges Moraine sediments stratigraphic package start as coarse sands and gravels whereas upper sediments are interbedded fine sands and silts with channel fill. There may also be sequences of sediments decreasing in size from medium sands to silts and clays up to ten's of metres thick. Above these sediments lie clayey silt to silt till of the Halton Till, at thicknesses reaching The Halton Till is not present over the entire expanse of the moraine, cropping out locally and interspersed. Glacial lake sediments cap the entire sequence of Oak Ridges Moraine sediment stratigraphy in the region, namely from two glacial lakes, Lake Algonquin and Lake Iroquois. The main depositional ingredient from these lakes is silt with some clay content, as layers of thick in places. Glacial sediments are subject to erosional forces and valley cutting processes, removing previously laid sediments and placing them further along the river path. From the basement rocks to the overlying stratigraphic successions is an unconformity (a gap in the geologic record) where many millions of years of depositional or crystalline record are erased (mostly Silurian to Pleistocene rocks) by regional erosion processes and continent building phases.

Палеозойская основа

Подвальные слои сложены доломитом раннего ордовика, который был удалён эрозией в среднем ордовике. Морская трансгрессия во время перестройки континентов в среднем ордовике привела к формированию второй последовательности отложений – кластических и карбонатных осадков, перекрывающих новое несогласие. Третья последовательность отложений, датируемая поздним ордовиком и отделённая от средней ордовикской местной эрозией и кластическими отложениями, состоит из сланцевого основания, перекрытого более толстыми слоями сланца, чередующегося с известняком и известняковыми алевритами. Выше залегает ещё одно несогласие, вызванное регрессией моря в позднем ордовике – раннем силуре. Значительные пробелы в осадконакоплении от раннего силура до мезозоя способствовали масштабной эрозии в данном регионе, вплоть до начала четвертичного оледенения и последующего накопления осадков. Широкий диапазон мощности пород отражает неравномерное влияние региональной эрозии, поднятия, осадконакопления и континентальных процессов (тектоники, формирования и разрушения континентов).

Исследования морены

В 1829 году Джон Бигсби провел первое исследование моренного хребта. Он отметил высоту местности и назвал ее Оук-Ридж, обозначив часть моренного хребта, расположенную к северу от Торонто. Точные границы хребта были установлены лишь в 1863 году, когда Уильям Логан провел геологическое обследование Канады. Тейлор официально определил эту форму рельефа как Морена Оук-Риджс в 1913 году. Он описал ее протяженность от Кинга и Мейпл на западе до реки Трент на востоке. Он также предположил, что хребет образовался в результате наложения, интерлобатного отступления ледника между ледниковым лопастью озера Онтарио и более древней лопастью озера Симко. Это стало общепринятым объяснением формирования моренного хребта, хотя исследования 1970-х годов показали, что он, возможно, не имеет интерлобального происхождения. Исследования, проведенные в 1990-х годах, выявили множественность источников формирования хребта: его восточная часть состоит из подледниковых отложений (Gorrell и McCrae, 1993); ранние части хребта были отложены в эскере (Brennand и Shaw, 1994); и что хребет не является сплошным, а состоит из различных отложений: подледниковых, приледниковых и проледниковых лакустриновых (Barnett et al., 1998). В настоящее время проводятся обширные исследования моренного хребта. В связи с политической значимостью освоения этой территории и тем, что его водоносные горизонты являются источником питьевой воды для многих населенных пунктов, федеральные и провинциальные правительства инвестируют средства в исследования моренного хребта. Геологическая служба Канады и Геологическая служба Онтарио изучают гидростратиграфию и гидрологию на всей территории хребта. Палеоиндейские охотники-собиратели обитали в этой местности в период между 11 000 и 9 500 годами до нашей эры. Самым древним артефактом, найденным на территории нынешнего Ричмонд-Хилла, провинция Онтарио, и принадлежащим этим людям, является каменный скребок длиной около 40 мм, обнаруженный на стоянке Мортсон, недалеко от улицы Лесли и 19-й авеню. Другие артефакты были найдены на поселении на восточном берегу озера Уилкокс. Артефакты позднего архаического периода, датируемые примерно 3800 годом до нашей эры, также были обнаружены на стоянке Серебряный поток, недалеко от истоков реки Руж на улице Лесли, к северу от шоссе Майор Маккензи Драйв, и на стоянке Эсокс, на восточном берегу озера Уилкокс.

In 1829, John Bigsby conducted the first investigation of the moraine. He noted the elevation, and styled the area Oak Ridge, identifying the portion of moraine north of Toronto. The moraine's extent was not established until 1863 when William Logan conducted the Geological Survey of Canada. Taylor formally defined the landform as the Oak Ridges Moraine in 1913. He described its extent to be from King and Maple in the west to the Trent River in the east. He also proposed that its origin was overlapping, interlobate glaciation retreat, between the Lake Ontario Lobe and the older Lake Simcoe Lobe. This has become the accepted explanation for the moraine's development, though research in the 1970s suggested the moraine may not be interlobate. Research conducted in the 1990s revealed that the moraine has multiple origins: its eastern area has subglacial depositions (Gorrell and McCrae, 1993); early parts of the moraine were deposited in an esker (Brennand and Shaw, 1994); and that the moraine is not continuous, but is composed of multiple depositional environments: subglacial, ice marginal and proglacial lacustrine (Barnett et al., 1998). Current research efforts on the moraine are quite extensive. Because of the political implications of development on the moraine, and because its aquifers are a source of potable water for numerous communities, both federal and provincial governments have invested resources towards research on the moraine. The Geological Survey of Canada and Ontario Geological Survey both investigate hydrostratigraphy and hydrology throughout the moraine. Palaeo Indian hunter gatherers were in this area between 11,000 9,500 BP. The oldest artifact found in what is now Richmond Hill, Ontario, from these people, was a stone scraper about 40 mm long, at the Mortson Site, near Leslie Street and 19th Avenue. Other artifacts were found in a settlement site on the eastern shore of Lake Wilcox. Late Archaic artifacts c. 3800 BP have also been found at the Silver Stream site, near the headwaters of the Rouge River on Leslie Street, just north of Major Mackenzie Drive, and at the Esox site, on the eastern shore of Lake Wilcox.

Политические действия

Хотя сохранение моренного отложения было впервые предложено в 1940-х годах, заметности в политическом дискурсе этот вопрос достиг лишь в 1991 году. Частично это было обусловлено созданием в 1989 году коалиции «Спасем моренное отложение Оук-Риджс» (Save the Oak Ridges Moraine – STORM). Правительство провинции Онтарио в июне 1991 года создало Техническую рабочую группу по моренному отложению Оук-Риджс с целью разработки стратегии регионального планирования для этого района. План был завершен в 1994 году, но впоследствии был отклонен в пользу местного управления затронутыми землями. Это привело к интенсивному строительству на некоторых участках моренного отложения. В начале 1999 года застройщики нацелились на Ричмонд-Хилл, планируя масштабные жилые комплексы на моренном отложении, которые должны были вместить более 100 000 человек. 20 июля 1999 года министр по муниципальным делам и жилищному строительству Стив Гилкрист, в «День парка Руж», объявил о введении запрета на любое строительство на моренном отложении Оук-Риджс. Это объявление вызвало значительное сопротивление со стороны строительной индустрии, что, в свою очередь, привлекло внимание средств массовой информации и общественности. Кампания в СМИ, проводимая экологическими группами, опиралась на общественное неприятие строительных проектов, и в 2000 году вопрос был передан в Муниципальный совет Онтарио (OMB). К маю 2001 года, когда вопрос оставался нерешенным, консервативное правительство провинции объявило о шестимесячном моратории на строительство на моренном отложении. Была сформирована комиссия для разработки плана землепользования, соответствующего действующей политике «умного роста». План был опубликован в октябре 2001 года и стал основой для законопроекта № 122, Закона о сохранении моренного отложения Оук-Риджс от 2001 года, который разделил моренное отложение на четыре зоны с постепенно ужесточающимся контролем за строительством в каждой из них. Закон предотвратил строительство на более чем 92% территории моренного отложения, и завершены могли быть только те проекты, которые уже получили одобрение зонирования и планирования. На провинциальных выборах 2003 года Либеральная партия Онтарио пообещала прекратить строительство на моренном отложении в рамках своей предвыборной программы. В попытке остановить строительство правительство предложило земельный обмен в Северном Пикеринге. Он предусматривал обмен государственными землями в Северном Пикеринге (территория Ситон) на частные земли на моренном отложении Оук-Риджс в Ричмонд-Хилле и Уксбридже. Этот обмен урегулировал нерешенные споры, рассматриваемые OMB, касающиеся земель моренного отложения в Ричмонд-Хилле и Уксбридже. Несмотря на все эти усилия, включая создание правительством постоянно охраняемого Зеленого пояса, политическая борьба вокруг моренного отложения продолжается. Если строительство не было одобрено до вступления в силу Закона о сохранении моренного отложения Оук-Риджс в 2001 году или не было санкционировано решениями Муниципального совета Онтарио, то строительство на моренном отложении Оук-Риджс ограничено зоной застройки. Небольшие проекты, улучшающие экологическую целостность моренного отложения, разрешены в других районах (например, питомники деревьев), но в остальном ограничены. Учитывая, что процесс разделения земли занимает много времени и что в Маркхеме, Вогане, Ричмонд-Хилле, Уитчерч-Стауфвилле и Кинг-Тауншипе наблюдается нехватка инженерных мощностей, то то, что часто представляется как «новое» строительство в Маркхеме, Вогане, Ричмонд-Хилле, Уитчерч-Стауфвилле и Кинг-Тауншипе на моренном отложении, в большинстве случаев является строительством, которое получило одобрение много лет назад.

Although preservation of the moraine was first suggested in the 1940s, it was not until 1991 that the issue achieved prominence in political discourse. Part of the reason for its entry into political discourse, was due to the formation, in 1989, of the Save the Oak Ridges Moraine (STORM) Coalition. The Government of Ontario created the Oak Ridges Moraine Technical Working Committee in June 1991, with the aim of creating a regional planning strategy for the moraine. The plan was completed in 1994, but was subsequently dismissed in favour of local government administration of the affected lands. This led to intense development on some portions of the moraine. In early 1999, developers targeted Richmond Hill for large subdivisions on the moraine which would house over 100,000 people. On July 20, 1999, Minister of Municipal Affairs and Housing Steve Gilchrist announced, on "Rouge Park Day", that he would be implementing a ban on all development on the Oak Ridges Moraine. This announcement sparked considerable opposition by the development industry which, in turn, attracted considerable media attention and public interest. A media campaign by environmental groups built on the public opposition of the developments, and the issue was transferred to the Ontario Municipal Board (OMB) in 2000. By May 2001, with the issue still unresolved, the provincial Conservative government announced a six month moratorium on moraine development. A panel was formed to create a land use plan consistent with the current "smart growth" policy. The plan was released in October 2001, and became the basis for Bill 122, the Oak Ridges Moraine Conservation Act, 2001, which divided the moraine into four zones with increasingly stringent controls on development in each. The Act prevented development of over 92% of the land mass of the moraine and only those development projects which had already received zoning and planning approval were allowed to be completed. During the provincial election of 2003, the Liberal Party of Ontario promised to terminate development on the moraine as part of their election campaign. The government, in its attempt to halt developments, proposed the North Pickering Land Exchange. This involved exchanging government owned public lands in North Pickering (the Seaton lands) for privately owned lands on the Oak Ridges Moraine in Richmond Hill and Uxbridge. The exchange settled outstanding disputes being considered by the OMB involving moraine lands in Richmond Hill and Uxbridge. Despite all these efforts, including the government's creation of a permanently protected Greenbelt, the political struggle regarding the moraine continues. Unless approved prior to the Oak Ridges Moraine Conservation Act coming into force in 2001 or through orders of the Ontario Municipal Board to the contrary, development on the Oak Ridges Moraine is restricted to the Settlement Area. Smaller scale development which improves the ecological integrity of the moraine is permitted in other areas (i. e., tree farm), but is otherwise restricted. Given that the land subdivision process is lengthy and that Markham, Vaughan, Richmond Hill, Whitchurch Stouffville and King Township are experiencing a shortage in servicing capacity, what often appears as "new" development in Markham, Vaughan, Richmond Hill, Whitchurch Stouffville and King Township on the moraine is in the majority of cases development which has had approval for many years.

Давление развития

Наибольшей угрозой для функционирования морены является застройка земель на ее поверхности и под ней, особенно в верховьях. По оценкам, население, проживающее непосредственно на территории морен, составляет около 200 000 человек, но эта цифра продолжает расти быстрыми темпами, с активной застройкой в Стоуффвилле, Воне, Ричмонд-Хилле и Авроре. Это стремительное развитие особенно заметно в Оук-Риджс, где земля, ранее предназначенная для природоохранных целей, с 2009 года была разрешена для застройки городским советом Ричмонд-Хилл. Еще пять миллионов человек проживают в непосредственной близости. Использование морен в настоящее время является предметом споров; экологические организации, такие как Sierra Club, утверждают, что хрупкие экосистемы региона находятся под угрозой из-за давления застройки. Привлекательные леса и холмистый рельеф, характерные для морен, привлекают застройщиков, ищущих возможности для строительства в густонаселенном районе Большого Торонто. Однако многие градостроители и жители считают необходимым сохранить морену от негативных последствий разрастания городов. Более того, благодаря богатым запасам песка и гравия, она стала важным источником материалов для производства строительных смесей в районе Большого Торонто.

Сохранение

Фишер и Александр в начале 1990-х годов описали "столичную" экспансию на Морену Оук-Риджс, в ответ на что были созданы такие организации, как Save the Oak Ridges Moraine (STORM). Коалиция органов охраны природы Морены (CAMC) – это объединение девяти органов охраны природы, водосборные бассейны которых расположены на Морене Оук-Риджс (ORM). Коалиция была сформирована в 2000 году, за два года до Плана сохранения ORM, в связи с необходимостью комплексного подхода к политике, планированию и управлению, направленного на поддержание здоровья всей Морены Оук-Риджс. CAMC – это партнерская организация. Она сотрудничает с многочисленными группами и частными лицами для достижения общих целей по поддержке устойчивой и жизнеспособной окружающей среды на территории Морены Оук-Риджс. Эти цели включают: проведение научно обоснованных исследований; предоставление возможностей для отдыха; принятие мер по защите и восстановлению Морены Оук-Риджс; а также предоставление экспертных консультаций по вопросам экологического планирования и политики. В последние годы возросла обеспокоенность местного населения сохранением среды обитания диких животных на морене. В апреле 2000 года был создан Фонд земли Морены Оук-Риджс (Oak Ridges Moraine Land Trust). ORMLT – это некоммерческая организация, которая привлекает средства для защиты территорий на морене посредством сервитутов на природоохранные цели и прямых покупок. Они обеспечили охрану. Также активно действует Природоохранный фонд Канады, который привлекает средства для защиты участка земли, известного как Лес Счастливой долины.