Введение
Физиографический и геологический регион Соединенных Штатов и Канады
Внутренние равнины – обширный физиографический регион, занимающий территорию Лаврентийского кратона в центральной Северной Америке и протянувшийся вдоль восточного склона Скалистых гор от побережья Мексиканского залива до Арктического моря Бофорта. В Канаде он включает Канадские прерии, отделяющие Канадские Скалистые горы от Канадского щита, а также Бореальные равнины и равнины Тайги к востоку от гор Маккензи и Ричардсона; в то время как в Соединенных Штатах он охватывает Великие равнины Запада и Среднего Запада, а также регион высоких травянистых прерий к югу от Великих озер, простирающийся на восток до Аппалачского плато.
Геологическая история
Серия столкновений тектонических плит в земной коре, сформировавших центр Североамериканского континента, заложила основу для современных внутренних равнин. Процессы горообразования и эрозия в окрестностях равнин, а также затопления внутренними морями обеспечили осадочные отложения, составляющие слои горных пород внутренних равнин.
Протерозойский эон (2500-539 миллионов лет назад)
Между 2,0 и 1,8 миллиарда лет назад кратоны Херн-Рэ, Супериор и Вайоминг были соединены вместе, образовав североамериканский кратон, Лорантию, в событии, известном как Транс-Гудзоновский орогенез (ТГО). Это событие было аналогично столкновению Индийской плиты с Евразийской плитой, в результате которого сформировались Гималаи. После первоначальных столкновений в ходе ТГО тектоническая активность по краям четырех основных кратонов привела к горообразованию. Внутренняя часть Лорантии оставалась относительно плоской и стала бассейном для эродированного осадочного материала из гор в начале текущей геологической эры, фанерозойского эона. Единственные сохранившиеся проявления этого орогенеза во внутренних равнинах находятся в Чёрных холмах Южной Дакоты. Осадочные породы, из которых состоят Чёрные холмы, представлены гранитом и различными типами магматических пород, образующих фундамент коры в центральной части Северной Америки. Однако значительная часть осадочных пород Чёрных холмов подверглась метаморфизму и деформации, поэтому условия их формирования остаются неясными. Это происходило одновременно с формированием Пангеи около 300 миллионов лет назад, когда Аппалачи достигли максимальной высоты. Центральные равнины Лорантии подвергались накоплению эродированного осадочного материала с этих гор. Самые древние осадочные породы этого периода – это фельзитовые магматические породы и гранит, впоследствии подвергшиеся метаморфизму, а более молодые – песчаник, сланец, известняк и уголь. Осадочные отложения, накопленные на внутренних равнинах в эту эпоху, в настоящее время залегают глубоко под поверхностью, что затрудняет их изучение.
Мезозойская эра (252-66 миллионов лет назад)
Около 220 миллионов лет назад суперконтинент Пангея распался, и Североамериканский континент начал двигаться на запад и изолироваться. На протяжении большей части этого периода внутренние равнины были покрыты прибрежными морями. В юрский период Сандансское море образовалось вдоль западного побережья Североамериканского континента и простиралось от северной Канады до внутренних равнин, охватывая части Вайоминга, Монтаны, Северной Дакоты и Южной Дакоты. Слои кокины и песчаника, образовавшиеся в результате морских отложений, были наслоены поверх горных пород палеозойской эры. В меловый период сформировался еще один прибрежный водоем – Западный внутренний морской путь. Этот водоем простирался от современной Аляски до Мексиканского залива и покрывал почти все внутренние равнины к западу от современной границы реки Миссисипи. В осадочных отложениях этого прибрежного моря часто встречаются известняково-сланцевые чередования, а также карбонатные слои. К концу этого периода прибрежные моря начали осушаться из-за поднятия, связанного с формированием Скалистых гор.
Ледниковая история
2,6 миллиона лет назад, в начале плейстоценовой эпохи, Лаврентидский ледниковый щит начал распространяться на юг, покрывая Северную Америку до северных Великих равнин на западной стороне внутренних равнин, а также большую часть Миннесоты и Висконсина. Лаврентидский ледниковый щит оказал значительное влияние на морфологию внутренних равнин в конце плейстоцена. Во время отступления ледник вымыл множество углублений, заполненных осадочными породами. После таяния льда эти углубления заполнились водой, образовав озёра-котловины. Великие озёра, а также Большое Невольничье озеро и Большое Медвежье озеро в Канаде были сформированы Лаврентидским ледником. Во время отступления Лаврентидский ледник прорезал и заполнил древнее ледниковое озеро Макконнелл на севере Канады. По мере поднятия и изостатического восстановления региона от массы ледникового щита, озеро Макконнелл разделилось на Большое Невольничье озеро и Большое Медвежье озеро. Бассейн Большого Невольничьего озера сформировался под 4-километровым куполом Киватин, который сегодня является самым глубоким озером в Северной Америке. Было образовано огромное количество более мелких озёр, которые играют важную роль в жизни окружающих регионов. Например, Миннесоту часто называют «Землёй 10 000 озёр» из-за их многочисленности и широкого использования в рекреационных целях. Большая часть лёсса, распространённого на внутренних равнинах, имеет ледниковое происхождение. В условиях оледенения талая вода, насыщенная песком и илом, поступающая из альпийских ледников в Скалистых горах, формировала аллювиальные отложения у их подножия. Затем эти аллювиальные отложения распространялись по внутренним равнинам сильными ветрами. В связи с изменением климата средняя температура внутренних равнин повышается, и регион становится более засушливым. Увеличение интенсивности дождей приведет к усилению дождевой эрозии как фактора почвенной эрозии на внутренних равнинах.
Речные процессы
Гражданские инженерные проекты изменили речную геоморфологию внутренних равнин. Нормальный перенос осадочных пород реками и русловыми системами прерывается речными заградительными сооружениями, такими как плотины и регулирующие устройства. До 1900 года предполагаемый годовой перенос осадочных пород рекой Миссисипи в Мексиканский залив составлял 400 миллионов тонн. Однако в начале 20-го века инженерные проекты, включая плотины, были реализованы на реке Миссури, а также проводились обрезания меандр, регулирование русла, укрепление берегов и контроль эрозии почвы, что привело к снижению годового темпа переноса до 100-150 миллионов тонн осадочных пород в год. Искусственные сооружения задерживают взвешенные осадки, препятствуя их движению так, как это происходило бы в естественной реке. Благодаря теплому климату и скорости испарения, превышающей скорость осадков, песчаные дюны Небраски служат примером песка и лёсса той эпохи. Эти дюны сформировались в плейстоцене под воздействием северо-западных ветров, откладывавших аллювиальный ил и песок. Широкое распространение лёсса во внутренних равнинах свидетельствует о значительной эоловой эрозии, поскольку отложения обычно представляют собой скопления пыли, поднятой ветром. После Первой мировой войны посевы пшеницы расширились на плодородных лёссовых почвах внутренних равнин. Расширение сельскохозяйственных угодий привело к исчезновению многих прерий, содержащих травы, стабилизирующие почву. Хотя засухи в этом регионе были обычным явлением,
Текущее использование земель
Травянистые и кустарниковые угодья занимают наибольшую часть внутренних равнин Соединенных Штатов – 44,4 процента. Земли, используемые для выпаса скота, включены в эту классификацию и обеспечивают содержание почти 50 процентов всего поголовья крупного рогатого скота в Соединенных Штатах. Пшеница составляет основную часть сельскохозяйственного производства в регионе; суммарный экспорт пшеницы из внутренних равнин превышает половину мирового экспорта. Среди других значимых культур, выращиваемых в регионе, – ячмень, кукуруза, хлопок, сорго, соя и рапс, который особенно важен для канадского экспорта.