Desaparecendo e Inundando Prairie Lakes

Nota: Estas páginas funcionam melhor usando os navegadores Firefox ou Safari

O Norte das Grandes Planícies

A província geomórfica do norte das Grandes Planícies (NGP) do oeste do Canadá é uma vasta região da América do Norte compreendendo mais de 350.000 km2. Estendendo-se do Escudo Pré-Cambriano perto de Winnipeg, Manitoba, para oeste por mais de 1600 km até os contrafortes das Montanhas Rochosas, a região é o coração agrícola do Canadá e também contém a maior parte da população do oeste do Canadá. O NGP é caracterizado por uma topografia plana a suavemente ondulada e experimenta um clima frio e semi-árido. A glaciação continental do Pleistoceno resultou em uma seqüência espessa de glaciais não consolidados, glaciofluviais, e sedimentos glaciolacustrinos, que geralmente são planos no Cretáceo e no leito sedimentar terciário.

Do ponto de vista da geoquímica dos lagos salgados, as duas características físicas mais importantes da região são a alta taxa de evaporação a precipitação, e a presença de grandes áreas de drenagem endorréica. Embora a temperatura média anual de ~3°C implicasse em taxas de evaporação relativamente baixas, os ventos fortes, a baixa umidade e as temperaturas quentes de verão criam valores de evaporação/precipitação geralmente entre 3 e 10. O déficit médio anual de umidade na região é de cerca de 350 mm.

Estas características climáticas combinadas com a drenagem mal integrada, na qual quase 45% do sul de Saskatchewan e Alberta oriental está topograficamente fechada, resultam num grande número de lagos salinos de diversas morfologias e características geoquímicas. Em contraste com muitas outras áreas do mundo nas quais há uma abundância de lagos salinos (por exemplo, ver resumos em Jones e Bowser, 1978; Jones e Deocampo, 2003), a região norte das Grandes Planícies é tectonicamente muito estável, não exibe um relevo topográfico impressionante, nem existe uma diversidade litológica dramática dos depósitos glaciares nem do leito rochoso em escala local ou regional.

Saline Lake Geochemistry

A natureza salina das águas superficiais e dos depósitos lacustres associados das Grandes Planícies do norte era bem conhecida pelos grupos aborígenes locais na época da expansão e assentamento europeu na região durante a metade do século XIX. Embora as primeiras análises químicas das águas dos lagos salgados desta região tenham sido publicadas na década de 1890, foi apenas meio século depois que a extensão total e o grau de diversidade dos lagos salgados foram reconhecidos. Durante mais de trinta anos após a década de 1890, os únicos esforços e dados científicos sobre estes lagos vieram de geólogos económicos interessados em reservas exploráveis de sais de nitrato inicialmente e mais tarde de sais de sódio e magnésio nos lagos. De fato, os resultados de um levantamento regional desses depósitos econômicos realizado pelo governo canadense no início da década de 1920 (Cole, 1926) ainda é um dos melhores e mais extensos resumos da hidrogeoquímica dos lagos salgados.

Embora ainda não tão avançado como em algumas outras partes da América do Norte, nosso conhecimento da química das águas superficiais nas Grandes Planícies Canadenses progrediu um pouco a partir desses primeiros esforços de reconhecimento geológico/geoquímico. Em um dos primeiros levantamentos limnológicos sistemáticos na região, Rawson e Moore (1944) relataram a química da água de 53 lagos do sul de Saskatchewan. Rutherford (1970) compilou os dados da composição de várias centenas de lagos em Saskatchewan (incluindo bacias tanto frescas como salinas). Hammer (1978) relatou a química da água para 60 lagos salinos principalmente perenes no sul de Saskatchewan. Os resultados de grande parte deste trabalho regional inicial foram resumidos por Northcote e Larkin (1963), Hammer (1986) e Last (1989a).
Outras contribuições importantes cobrindo áreas geográficas menores das Grandes Planícies incluem: Govett (1958) Bierhuizen e Prepas (1985), Derry et al. (2003), e Evans e Prepas (1996) no centro e leste de Alberta; Hartland-Rowe (1966) no sudeste de Alberta; Rozkowski (1967) e Roskowska e Roskowski (1969) na área da Montanha do Alce no sul de Saskatchewan; Lieffers e Shay (1983) e Driver e Peden (1977) no centro de Saskatchewan; e Driver (1965) e Barica (1975; 1977) no oeste de Manitoba. Mais recentemente, relatórios de Pham et al. (2008; 2009), Kelly e Holmden (2001), e Lemmen e Vance (1999) incluíram dados de química da água de ~65 lagos salinos no oeste e centro de Saskatchewan.

Temos agora dados de química da água de cerca de 800 dos lagos salinos no norte das Grandes Planícies do Canadá. Embora a maioria desses dados represente análises de amostras individuais, alguns são médias de numerosas amostras coletadas durante um período de meses, anos, ou décadas. Em geral, os lagos maiores (por exemplo, Lagos Manitoba, Quill, Manito, etc.) têm os registros temporais mais longos, em alguns casos datando do início do século XX. No entanto, nenhum lago nas pradarias canadenses tem um registro de monitoramento contínuo de mais de quatro décadas de duração. Dos lagos para os quais existem dados, 10% estão localizados em Manitoba, 72% em Saskatchewan, e 18% em Alberta.

Embora a maioria dos lagos das Grandes Planícies do oeste do Canadá tenham origens gerais semelhantes, no entanto, as águas mostradas consideram diversidade em termos de composição iónica e concentração. Os primeiros investigadores (principalmente geólogos económicos concentrados nas salmouras salinas mais concentradas), enfatizaram uma forte predominância de Na e SO4 nos lagos (por exemplo, Cole, 1926; Tomkins, 1954a, b). Rutherford (1970) e Hammer (1978) também enfatizaram a importância dos componentes sódio, magnésio e sulfato nos lagos perenes de Saskatchewan, mas também reconheceram um amplo espectro de tipos de água com base em rácios iônicos. Rutherford (1970) foi capaz de relacionar a variação espacial dos tipos de água com os gradientes climáticos dentro da província e com a composição das águas subterrâneas pouco profundas.

Agora percebemos que não só existe um espectro completo de salinidades desde água relativamente diluída (0,1 ppt TDS) até salinas mais do que uma ordem de magnitude maior do que a água do mar, mas também praticamente todo tipo de química da água é representado em lagos da região. Embora seja obviamente enganador generalizar citando meios e médias, a água ‘média’ do lago tem cerca de 30 ppt TDS e mostra (em meq%): Na≈Mg>Ca>K e SO4>HCO3>Cl>CO3.

Não é surpreendente que as águas lacustres das Grandes Planícies do Norte apresentem uma amplitude tão considerável em composição e concentração iónica, considerando a enorme área geográfica e as variações hidrológicas, geomorfológicas e climáticas. Com uma gama tão vasta de salinidades, conclui-se que as concentrações dos componentes iónicos individuais também variam muito. As distribuições de freqüência das concentrações de Mg, Na, Cl e SO4 nas águas do lago tendem a ser multimodais, ao contrário dos íons Ca e HCO3, que mostram um padrão de distribuição muito mais estreito. Os lagos ricos em sulfato e carbonatos dominam claramente as Grandes Planícies, compreendendo mais de 95% do total dos lagos. Esta carência de lagos ricos em Cl faz com que a região seja incomum em comparação com muitas outras áreas do mundo (por exemplo, Austrália, oeste dos EUA; Eugster e Hardie, 1978; Williams, 1981). As proporções catiônicas são muito mais diversas, com a abundância dos três principais tipos mostrando proporções aproximadamente subequais.

Como seria de se esperar, a maioria dos solutos nas águas do lago aumenta em concentração com o aumento da salinidade total. Sulfato, cloreto e íons sódio mostram as correlações mais estatisticamente significativas com o TDS, enquanto as concentrações de cálcio e carbonato estão menos diretamente relacionadas com a salinidade.
As proporções de alguns dos solutos também mostram uma mudança sistemática com a salinidade. O sulfato aumenta em proporção relativa iônica de menos de 30% equivalente em lagos diluídos para geralmente mais de 70% em lagos com mais de 10 ppt de TDS. As proporções de cálcio e bicarbonato + carbonato mostram uma relação inversa com a salinidade, diminuindo de mais de 70% equivalentes nas águas diluídas para quase 5% nos lagos com mais de 25 ppt TDS.

A distribuição relativamente uniforme dos lagos nas Grandes Planícies do Norte para as quais os dados da química da água nos permitem examinar os conteúdos iónicos numa base espacial. Last e Schweyen (1983) e Last (1988; 1989a) discutem estas tendências regionais e apresentam mapas isohalinos para os lagos salinos de Saskatchewan, Alberta, Dakota do Norte, e Montana. Lagos com maior concentração de Na, Mg e SO4 ocorrem geralmente no centro leste de Alberta, centro oeste e sul de Saskatchewan, enquanto lagos com alta alcalinidade e conteúdo de Cl são encontrados no centro de Alberta e oeste de Saskatchewan. Lagos com proporções relativamente baixas de Ca e Mg ocorrem nas partes norte e central das planícies.

A Abordagem de Análise Estatística: Factores de Controlo da Composição da Água

A maior composição iónica e concentração destes lagos é o resultado de: (i) uma complexa interação entre sedimentos glaciares não consolidados, rocha-mãe e precipitação/água de fusão na bacia de drenagem, (ii) a composição e quantidade de recarga (e descarga) de águas subterrâneas e fluxo de água em cada bacia, e (iii) uma grande variedade de outros processos físicos, químicos e biológicos operando dentro da própria coluna d’água. Em geral, vários tipos de abordagens geoquímicas foram tomadas para ajudar a compreender os principais factores que controlam a química das águas superficiais. Estes incluem cálculos de balanço de massa, considerações de equilíbrio termodinâmico e avaliações estatísticas (ver visão geral em Drever, 1988). No oeste do Canadá, tanto o balanço de massa quanto os cálculos termodinâmicos têm se mostrado valiosos na decifração de muitos dos processos intrínsecos (dentro da bacia de drenagem) importantes na composição da água em escala local (por exemplo, Roskowski, 1965; Wallick e Krouse, 1977; Wallick, 1981; Last, 1984). Em contraste, numa escala regional, várias técnicas estatísticas têm sido aplicadas com sucesso para ajudar a compreender as relações entre a química da água e factores ambientais extrínsecos como o clima, a base da água, a geomorfologia e a composição da caixa (por exemplo, Dean e Gorham, 1976; Last, 1992; Winter, 1977). Contudo, estas abordagens estatísticas não têm a capacidade de resolver as condições e processos locais muitas vezes importantes, no entanto são essenciais para a nossa compreensão geral do cenário geoquímico lacustre da região como um todo.
Uma das formas mais simples de analisar as inter-relações dentro de um conjunto de dados é examinar as correlações lineares simples que existem entre os vários parâmetros. As concentrações de Na, Ca e Mg nas salmouras destes lagos estão todas significativamente correlacionadas positivamente, assim como o SO4 e o Cl. Além disso, os pares de íons Mg-SO4, Mg-Cl, e Na-Cl tendem a covariar fortemente. É importante ressaltar que as concentrações de Na e SO4 não apresentam correlação linear estatisticamente significativa, sugerindo que diferentes conjuntos de processos afetam a abundância de cada um desses íons. As proporções de Ca e HCO3 exibem significativa covariação positiva, enquanto as proporções de Mg e Na, e HCO3 e SO4 estão inversamente relacionadas.

Usando uma análise de agrupamento do modo Q (associações entre lagos) Por último (1992) subdividiu os lagos em duas categorias principais: um grupo de lagos de alta salinidade (> 20 ppt TDS) e um grupo caracterizado por valores relativamente mais baixos de TDS. Cada um destes grandes grupos foi ainda dividido em grupos menores de lagos em relação à sua composição iónica principal.

Combinando uma variedade de variáveis morfológicas (área da bacia, profundidade máxima), geológicas (tipo leito rochoso, profundidade ao leito rochoso, tipo caixa), hidrológicas (área da bacia de drenagem, número de córregos que entram no lago, elevação, composição das águas subterrâneas), e climáticas (precipitação média anual, evaporação, temperatura) com um banco de dados de química da água do lago, Last (1988, 1992) usou a análise de fatores do modo R para identificar um conjunto de sete fatores estatísticos que explicaram mais de 90% da variância nos dados. Esses fatores estatísticos podem ser interpretados em termos dos mais importantes controles intrínsecos e extrínsecos da composição e concentração da água em uma base regional, como a seguir: (i) Mais de um terço da variância total nos dados é explicada pela composição das águas subterrâneas de afluência. (ii) A razão entre evaporação e precipitação da bacia foi responsável por cerca de 20% da variância, seguido por (iii) a elevação ou posição do lago dentro da bacia de drenagem. As variáveis relacionadas ao tipo de rocha, composição da deriva glacial, entrada fluvial e morfologia do lago são estatisticamente menos importantes.

Fonte de Sais

É geralmente bem aceite que as águas subterrâneas desempenham um papel muito importante não só na hidrologia geral dos lagos salinos, mas também na ditar a sua hidroquímica. Contudo, com algumas notáveis excepções (por exemplo, Birks e Remenda, 1999; Freeze, 1969; Kelley e Holmden, 2001; Van der Kamp e Hayashi, 1998; Wallick, 1981), os processos de interacção das águas subterrâneas com as bacias individuais dos lagos salinos no norte das Grandes Planícies ainda são mal compreendidos. Em contraste, a composição, variação e hidrodinâmica das águas subterrâneas regionais são razoavelmente bem conhecidas. Como resumido em outros lugares (ver sínteses em Betcher et al. (1995), Brown (1967), Lennox et al. (1988), Pupp et al. (1981), Remenda e Birks (1999), Rutherford (1967)), as composições de águas subterrâneas na região são de vários tipos principais. A maioria das águas subterrâneas em depósitos superficiais não consolidados é de salinidade baixa a moderada (3 iões. Nas áreas de menor precipitação (sudoeste de Saskatchewan e sudeste de Alberta), as águas subterrâneas de deriva rasa são geralmente dominadas pelo íon SO4 e não pelo HCO3. Os aquíferos de rocha rasa (Cretáceo Superior e rochas mais jovens) são principalmente bicarbonato de sódio no sul de Alberta, sulfato de cálcio e magnésio-sódio em Saskatchewan, e bicarbonato de cálcio e magnésio-sódio em Manitoba ocidental. O leito paleozóico e cenozóico mais profundo contém água de salinidade muito mais elevada (até 300 ppt TDS) que é normalmente dominada por Na e Cl.

Embora haja pouca discordância de que as águas subterrâneas são um factor importante na hidrologia dos lagos de sal, a origem específica e fonte última dos iões nos lagos das Grandes Planícies do norte têm sido tópicos de considerável discussão. Alguns dos primeiros trabalhos sugeriram que os evaporitos paleozóicos profundamente enterrados que ocorrem no subsolo poderiam ser uma possível fonte para os sais nos lagos. Grossman (1968) mostrou que existe uma correlação entre a ocorrência de depósitos de sulfato de sódio em lagos na superfície e a presença e tendências de várias unidades de sal na formação da Pradaria Devoniana na região. Em contraste, os leitos cretáceos rasos e terciários, em oposição à profunda sequência paleozóica, têm sido implicados como fonte de pelo menos alguns dos componentes dissolvidos nos lagos (Cole, 1926; Sahinen, 1948; Wallick e Krouse, 1997).
Finalmente, em vez de invocar fontes de rochas, existe um apoio considerável para que a fonte dos íons sejam os depósitos quaternários dentro dos quais os lagos estão situados imediatamente (Kelley e Holmden, 2001; Rozkowski, 1967; Rutherford, 1970). Uma variedade de reações físico-químicas e bioquímicas, incluindo troca catiônica, dissolução de feldspatos e precipitação de sulfato autógeno, carbonato e fases de silicato nas caixas podem ser documentadas que suportam esta última hipótese. Além disso, muitos pesquisadores (por exemplo Freeze, 1969; Last, 1984b; Rueffel, 1968a; Rueffel, 1968b; Witkind, 1952) sublinharam a estreita associação das salmouras lacustres mais salinas com vales glaciares e pré-glaciares enterrados, e concluíram que estes vales enterrados actuam como condutas para o fornecimento de água subterrânea de material dissolvido aos lagos.

Outras Considerações Importantes

Variação Temporal de Hort-term:

Um fator complicador importante na caracterização da química dos lagos salinos do NGP é que muitos dos lagos apresentam características lúdicas, enchendo-se de água durante a primavera e início do verão e secando completamente no final do verão ou outono. Last e Ginn (2005) estimam que 85% dos lagos de sal desta região são influenciados por este tipo de ciclo hidrológico sazonal. Esta forte sazonalidade dos níveis de água dá origem a mudanças dramáticas tanto nas concentrações de íons como nas proporções, como demonstrado por numerosos estudos. Por exemplo, o lago Ceilão, uma playa dominada pelo sal no sul de Saskatchewan, sofre anualmente mudanças na concentração de cerca de 30 ppt TDS para mais de 300 ppt (Last, 1990). Este lago também exibe flutuações dramáticas nas proporções iônicas em uma base sazonal de um tipo Ma-(Mg)-SO4-HCO3 no início da primavera para uma composição Mg-(Na)-Cl-SO4 por outono (Last, 1989b). Hammer (1978, 1986) e Last (1984a) resumem as mudanças temporais de curto prazo na salinidade e química de vários outros lagos salinos da região. Infelizmente, apenas algumas bacias no norte das Grandes Planícies foram submetidas a amostragem periódica detalhada durante um período de anos.

Evolução do salmão:

A composição de qualquer bacia fechada de salmoura lacustre é finalmente determinada por dois factores principais: (i) os solutos são adquiridos por diluição das águas de afluência através de processos meteorológicos e por precipitação atmosférica, e (ii) a evaporação e concentração subsequente de íons leva à precipitação de minerais, o que afeta ainda mais a composição final da salmoura. Esta última alteração na composição da água do lago é referida como evolução da salmoura e tem sido objecto de considerável interesse científico (por exemplo, Jones, 1966; Jones e van Denburgh, 1966). Trabalhando com águas naturais da região da Serra Nevada no oeste dos Estados Unidos, Garrels e McKenzie (1967) apontaram pela primeira vez que a precipitação mineral, desencadeada pela concentração evaporativa, é o controle primário da evolução da salmoura. Hardie e Eugster (1970) posteriormente generalizaram o esquema evolutivo e concluíram que são três vias principais de evolução da salmoura resultando em cinco tipos de salmoura dominantes nas bacias lacustres evaporíticas.

Embora tenha havido muitas modificações no esquema evolutivo básico de Hardie-Eugster, a contribuição mais importante do modelo é a da divisão química. Uma divisão química é um ponto na seqüência evolutiva de uma salmoura na qual a precipitação de um mineral esgota a água em certos cátions ou ânions e a evaporação posterior move a solução ao longo de um caminho distinto. O resultado deste processo é que pequenas diferenças nas razões iônicas na composição inicial diluída do lago são amplificadas à medida que a água do lago evolui e produz salmouras de composição diferente e diversa.
Por causa de sua solubilidade relativamente baixa, os carbonatos de cálcio (calcita, aragonita) são geralmente os primeiros a precipitar; estes compreendem a primeira divisão para a maioria das salmouras continentais. As proporções de Mg, Ca e HCO3 na solução mãe diluída determinam então o caminho de evaporação subsequente e a razão Mg/Ca determina qual mineral carbonato específico irá precipitar. Se o cálcio for enriquecido em relação à alcalinidade do carbonato, então a salmoura seguirá a via I após a divisão inicial do CaCO3 precipitado. Uma evaporação adicional deste tipo de salmoura levará a uma segunda divisão: a precipitação de gesso. Depois disso, a evolução posterior será controlada pelas proporções relativas de Ca e SO4 (ou seja, vias III e IV).
Se, entretanto, o HCO3 for enriquecido em relação a Ca na solução diluída de entrada, então a evolução da salmoura seguirá a via II após a divisão inicial. Neste caminho, o cálcio acabará se esgotando, deixando um excesso de HCO3, que, por sua vez, pode se combinar com Mg e Na para produzir uma variedade de evaporitos complexos de Na-Mg-carbonato-sulfato. Uma segunda divisão neste caminho de evolução é a da sepiolita. A evolução da salmoura após esta divisão é controlada pelas concentrações relativas de Mg2+ versus HCO3-. Se a concentração de magnésio for maior do que a alcalinidade restante, a salmoura evoluirá para um membro final sulfato ou cloreto (V). Por outro lado, a água tornar-se-á uma salmoura de carbonato alcalino (VI) se a alcalinidade do magnésio for menor que a do HCO3 após a precipitação da sepiolita.

Embora este modelo funcione bem em teoria e os princípios das clivagens químicas e dos caminhos evolutivos sejam válidos, é claro que o modelo é uma simplificação excessiva de uma série complexa de processos sedimentares e geoquímicos. Só relativamente recentemente começamos a compreender esta complexidade (por exemplo, Drever, 1988; Herczeg et al., 2001; Jones e Deocampo, 2003). Na verdade, poucas salmouras continentais seguem qualquer um dos caminhos traçados neste modelo. Por exemplo, no caminho II, o Mg-silicato (sepiolita) é raramente encontrado como um mineral primário e, portanto, não parece ser uma divisão razoável. Além disso, o modelo implica que apenas um número relativamente pequeno de tipos de salmoura irá evoluir a partir de um típico influxo diluído; este claramente não é o caso e existem muitos tipos de salmoura comuns não representados. Por exemplo, a típica salmoura Na-Mg-SO4-HCO3 que é muito comum nas Grandes Planícies do norte não está representada.
No entanto, devido ao amplo espectro de tipos de química da água exibidos pelos lagos das Grandes Planícies, estes lagos fornecem informações críticas para ajudar a entender melhor a evolução da salmoura continental. Como os minerais salinos são termodinamicamente e cinética e reagem mesmo a mudanças relativamente pequenas na composição da salmoura, as bacias das Grandes Planícies com sequências relativamente espessas e contínuas de evaporitos Holocénicos fornecem um vislumbre de uma série complexa de sequências evolutivas. Por último (1995) utilizou-se a análise em cadeia de Markov para identificar quatro seqüências generalizadas de ânions e cinco seqüências catiônicas nos evaporados Holocênicos de várias dezenas de lagos das Grandes Planícies. A ciclicidade mais comum entre os ânions (ocorrendo em ~50% dos lagos) é: CO3 → CO3-SO4 → SO4. Esta sequência de ânions foi melhor representada no Lago Ceilão no centro-sul de Saskatchewan e foi assim chamada de tipo Ceilão. As outras três sequências de aniões, que ocorrem com menos frequência, são:
Alsak tipo (~20%): CO3 → Cl-SO4 → SO4
Tipo Metiskow (~10%): SO4 → CO3-SO4 → CO3
Tipo Waldsea (~10%): SO4 → CO3
As sequências evolutivas de catiões presentes nos 24 lagos do estudo eram consideravelmente mais complexas do que as sequências aniónicas e cerca de 20% das secções estratigráficas não apresentavam tendências composicionais temporais estatisticamente significativas. As sequências de catiões mais comuns presentes em cerca de 60% dos lagos, são do tipo Lydden (33%): Ca → Ca-Mg → Na → Na-Mg-Ca e Ingebright tipo (28%): Na-Mg → Ca-Na-Mg → Na-Mg → Nafollowed by:

Metiskow type (~15%): Ca → Na-Mg → Ca-Mg-Na → Na
Little Manitou tipo (~10%): Ca-Mg → Mg-Na → Mg
Tipo de combate (~5%): Ca → Mg-Ca → Mg-Na
Devido à complexidade da interação entre processos intrínsecos (ou seja, processos sedimentares, geoquímicos, hidrológicos e biológicos operando dentro da própria bacia lacustre) e processos extrínsecos (ou seja, fatores ‘externos’, tais como mudança climática, modificação da bacia de drenagem), a identificação dos mecanismos causais para essas várias seqüências evolutivas não é simples. Claramente, muito mais dados quantitativos dos evaporitos destes e de outros lagos salinos da região precisam ser coletados para explicar e modelar adequadamente as tendências de composição observadas.
Processos Biológicos que Afetam a Química do Lago Salgado: Em geral, os processos biológicos nos lagos salinos do oeste do Canadá são semelhantes aos das águas doces em pé, apesar dos seus extremos físicos e químicos. A biota, entretanto, difere significativamente entre lagos frescos e salinos (Hammer, 1986). Com baixas salinidades, a composição das espécies de lagos salinos é comparável à dos seus equivalentes em água doce (Evans, 1993). medida que a salinidade aumenta, a diversidade de espécies diminui (Haynes e Hammer, 1978), e à medida que as salinidades atingem valores extremamente altos, a diversidade de espécies torna-se muito baixa. Nestas salinidades elevadas, o lago é normalmente dominado apenas por organismos halotolerantes.
Lagos salinos e hipersalinos têm algumas das mais altas taxas medidas de produtividade orgânica do mundo (Warren, 1986). Em salinidades moderadas a altas (30-100 ppt TDS), os principais contribuintes para esta biomassa são as algas verdes e as cianobactérias. Em salinidades mais elevadas as bactérias halofílicas dominam o ecossistema.
Muitos processos biológicos podem afectar a química dos lagos salinos. Por exemplo, a fotossíntese por plantas aquáticas, amonificação, desnitrificação, redução de sulfato e oxidação anaeróbica de sulfeto causam um aumento do pH, já que o dióxido de carbono é utilizado pela flora, e um aumento na concentração de HCO3. A decomposição dos organismos, por sua vez, pode levar a uma liberação de íons como Mg e Ca, assim como níveis elevados de HCO3 criando condições favoráveis para a precipitação de carbonato (Castanier, 1999; Riding, 2000; Visscher et al., 1992).
Os organismos que podem prosperar com altas salinidades em um lago salino são muito restritos. A vida em altas concentrações de sal requer uma energia considerável para manter o gradiente de íons íngremes através da membrana necessária para a osmoregulação (Orhen, 2002). O tipo específico de metabolismo também determina o limite de concentração de sal que um organismo pode suportar. Assim, na maioria dos ambientes de lagos salinos, conforme a salinidade aumenta, a diversidade de organismos diminui.

Composição iônica também afeta a diversidade de espécies. O cloreto, bicarbonato e sulfato são mais importantes no controle da composição de espécies de lagos salinos (Herbst, 2001). O aumento notável na proporção de SO4 com o aumento da salinidade nos lagos das Grandes Planícies do Norte significa que as bactérias redutoras de sulfato (SRB) são uma taxa dominante. A redução do sulfato por SRB leva à produção de íons bicarbonato e, portanto, à geração de alcalinidade de acordo com a mesma: SO42- + 2CH2O → HS- + 2HCO3-, onde 2CH2O representa a matéria orgânica. Os efeitos diretos que a SRB tem sobre o meio ambiente (i.e, redução do sulfato e produção de H2S e alcalinidade) podem, por sua vez, afetar diretamente a solubilidade e a precipitação/dissolução de uma grande variedade de minerais, incluindo carbonatos, silicatos, óxidos, sulfetos e muitos evaporitos Assim, a redução do sulfato bacteriano é um importante processo de mineralização nos sistemas salino e hipersalino do oeste do Canadá.
Quando o produto final da redução de sulfato, S2-, é produzido, o destino do sulfeto é fundamental para determinar se certos minerais irão precipitar ou não (Castanier, 1999). Se o sulfeto gerado degrada, o processo de redução de sulfato resultará num aumento do pH no ambiente aquoso, encorajando assim a precipitação de minerais carbonatados. Da mesma forma, se o sulfeto for absorvido por micróbios sulfido-oxidantes, o pH também aumentará e o carbonato também se precipitará. Em contraste, se o sulfeto for oxidado de volta ao sulfato dentro do ambiente aquoso, um ácido forte, H2SO4, pode se formar, diminuindo o pH e desencorajando a precipitação de carbonato. Finalmente, se o sulfeto permanecer no ambiente, o pH irá diminuir e nenhum carbonato irá precipitar.
O papel destes organismos nos ecossistemas de lagos salinos das Grandes Planícies do Norte são áreas críticas de investigação, especialmente no que diz respeito ao seu papel potencialmente importante na formação e diagênese dos minerais carbonatados. Uma melhor compreensão dos processos de biomineralização nestes lagos proporciona uma importante visão da evolução dos sistemas de salmoura e permitirá o desenvolvimento de proxies críticos para mudanças nas condições ambientais. Além disso, esses processos de biomineralização nos ajudarão a entender melhor o que procurar na busca pela vida em ambientes extraterrestres.

• Barica, J., 1975. Regime geoquímico e nutritivo dos lagos eutróficos salinos no distrito de Erickson-Elphinstone no sudoeste de Manitoba. Canadian Fisheries and Marine Services Research Development Technical Report 511.
• Barica, J., 1977. Variability in Ionic Composition and Phytoplankton Biomass of Saline Eutrophic Prairie Lakes within a Small Geographic Area. Archiv Fur Hydrobiologie, 81(3): 304-326.
• Batt, B.D., Anderson, M.G., Anderson, C.D. e Caswell, F.D., 1989. O uso de buracos de pradaria por patos norte-americanos. Prairie Wetlands do Norte: 204 – 227.
• Betcher, R., Grove, G. e Pupp, C., 1995. Águas subterrâneas em Manitoba: Hydrogeology, Quality Concerns, Management. Contribuição nº CS-93017 do Instituto Nacional de Pesquisa Hidrogeológica.
• Bierhuizen, J.F.H. e Prepas, E.E., 1985. Relação entre Nutrientes, Íons Dominantes e Cultivo de Fitoplâncton em Lagos Salinos da Pradaria. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences, 42(10): 1588-1594.
• Birks, S.J. e Remenda, V.H., 1999. Groundwater inputs to a closed-basin saline lake, Chappice Lake, Alberta. Holocene Climate and Environmental Changes in the Palliser Triangle, Southern Canadian Prairies: Pesquisa Geológica do Boletim 534 do Canadá: 23 – 55.
• Brown, I.C., 1967. Águas subterrâneas no Canadá. Relatório de Geologia Econômica Número 24, 228 pp.
• Cameron, D.R., 1986. Águas salinas: usos agrícolas. Evaluating Saline Waters in a Plains Environment (Avaliando Águas Salinas em um Ambiente de Planície). Canadian Plains Proceedings, 17: 75 – 100.
• Carpinteiro, 1978. Origem e evolução química das salmouras em bacias sedimentares. Oklahoma Geological Survey Circular 79: 60-77.
• Castanier, S., 1999. Precipitação de carbonatos e gênese de calcário – o ponto de vista do microbiogeólogo. Geologia Sedimentar, 126(1): 9-23.
• Cole, L.H., 1926. Sulfato de sódio do oeste do Canadá. Ocorrência, usos e tecnologia. Publicação do Departamento de Minas do Canadá Número 646, 155 pp.
• Conly, F. e van der Kamp, G., 2001. Monitoring the hydrology of Canadian prairie wetlands to detect the effects of climate change and land use changes. Monitoramento e Avaliação Ambiental, 67(1): 195-215.
• Dean, W.E. e Gorham, E., 1976. Principais componentes químicos e minerais de sedimentos superficiais profundos n Lagos de Minnesota. Limnol Ocean, 21: 259 – 284.
• Derry, A.M., Prepas, E.E. e Hebert, P.D.N., 2003. Uma comparação das comunidades zooplanctônicas em águas salinas de lagoas com composição aniônica variável. Hydrobiologia, 505(1-3): 199-215.
• Desai, K. e Moore, E.J., 1969. Determinação equivalente de NaCl a partir de concentrações iônicas. Log Analyst, 10: 12-21.
• Drever, J.I., 1988. A geoquímica das águas naturais. Prentice Hall, Inc., Englewood Cliffs, New Jersey, 437 pp.
• Condutor, 1965. Aspectos limnológicos de alguns lagos salinos no centro oeste de Manitoba. Journal of Fisheries Research Board of Canada, 22: 1165-1173.
• Motorista, E.A. e Pedden, D.G., 1977. A química das águas superficiais nas lagoas da pradaria. Hidrobiologia, 53: 33 – 48.
• Eugster, H.P. e Hardie, L.A., 1978. Lagos salinos, Lagos, Química, Geologia, Física. Springer, Nova York, pp. 237-293.
• Evans, J., 1993. Estudos paleolimnológicos de lagos salinos. Journal of Paleolimnology, 8(2): 97-101.
• Evans, J. e Prepas, 1996. Potential effects of climate change on ion chemistry and phytoplankton communities in prairie saline lakes. Limnologia e Oceanografia: 1063-1076.
• Freeze, R.A., 1969. Fluxo regional de águas subterrâneas – bacia de drenagem do lago Old Wives, Saskatchewan. Série Científica No 5. Canadian Inland Waters Directorate, Burlington, Ontário, 234 pp.
• Garrels, R.M. e Mackenzie, F.T., 1967. Origem das composições químicas de algumas nascentes e lagos. Conceitos de Equilíbrio em Sistemas de Água Natural. Am. Quim. Soc. Adv. Chem. Ser, 67: 222-242.
• Govett, G.J.S., 1958. Depósitos de sulfato de sódio em Alberta. Relatório Preliminar do Conselho de Pesquisa de Alberta 58-5.
• Grossman, I.G., 1968. Origem dos depósitos de sulfato de sódio das Grandes Planícies do Norte do Canadá e dos Estados Unidos. United States Geological Survey Professional Paper 600-B, 104-109 pp.
• Hammer, U.T., 1978. Saline Lakes of Saskatchewan .3. Caracterização Química. Internationale Revue der Gesamten Hydrobiologie, 63(3): 311-335.
• Hammer, U.T., 1986. Saline Lake Ecosystems of the World. Dr W. Junk Publishers Dordrecht, The Netherlands 616 pp.
• Hardie, L.A. e Eugster, H.P., 1970. A evolução das salmouras de bacias fechadas. Mineral. Soc. Am. Spec. Publ., 3: 273-290.
• Harrington, R., Johnson, B. e Hunter, F., 1997. Responding to Global Climate Change in the Prairies, Volume III do Estudo do País Canadense: Impactos Climáticos e Adaptação. Environment Canada, Prairie and Northern Region.
• Hartland-Rowe, R., 1966. A fauna e ecologia das piscinas temporárias no oeste do Canadá. Verh. Internat. Verein. Limnol., 16: 577-584.
• Haynes, R.C. e Hammer, U.T., 1978. Saline Lakes of Saskatchewan .4. Primary Production by Phytoplankton in Selected Saline Ecosystems. Internationale Revue der Gesamten Hydrobiologie, 63(3): 337-351.
• Herbst, D.B., 2001. Gradientes de estresse salinidade, estabilidade ambiental e química da água como um templo para definir tipos de habitat e estratégias fisiológicas em águas salinas interiores. Hydrobiologia, 466: 209 – 219.
• Herczeg, A.L., Dogramaci, S.S. e Leaney, F.W.J., 2001. Origem dos sais dissolvidos em um grande sistema semi-árido de águas subterrâneas: Bacia de Murray, Austrália. Marine & Freshwater Research, 52(1): 41-52.
• Jones, B.F., 1966. Evolução geoquímica da água de bacia fechada na Grande Bacia Ocidental, Actas do Segundo Simpósio sobre o Sal. Sociedade Geológica do Norte de Ohio, pp. 181-200.
• Jones, B.F. e Bowser, C.J., 1978. A mineralogia e a química relacionada dos sedimentos dos lagos. Os lagos: Química, Geologia, Física. Springer-Verlag, Nova York, 323: 179-235.
• Jones, B.F. e Deocampo, D.M., 2003. Capítulo 13: Geoquímica dos Lagos Salinos. In: J.I. Drever (Editor), Tratado de geoquímica. Elsevier Scientific Publishers.
• Jones, B.F. e van Denburgh, A.S., 1966. Influências geoquímicas sobre o caráter químico de lagos fechados. Symposium of Garda, Hydrology of Lakes and Reservoirs, Proceedings of the International Association for Scientific Hydrology, Publication 70: 438 – 446.
• Kelley, L. e Holmden, C., 2001. Reconnaissance hydrogeochemistry of economic deposits of sodium sulffate (mirabilite) in saline lakes, Saskatchewan, Canada. Hidrobiologia, 466(1): 279-289.
• Último, W.M., 1984a. Sedimentologia e Hidrologia Moderna do Lago Manitoba, Canadá. Geologia Ambiental, 5(4): 177-190.
• Por último, W.M., 1984b. Sedimentologia dos lagos playa do norte das Grandes Planícies. Canadian Journal of Earth Sciences, 21(1): 107-125.
• Por último, W.M., 1988. Lagos salgados do oeste do Canadá: uma perspectiva geoquímica espacial e temporal. Proceedings of Symposium on Water Management Affecting the Wet-to-Dry Transition: 99-113.
• Último, W.M., 1989a. Salmouras continentais e evaporitos das Grandes Planícies do Norte do Canadá. Geologia Sedimentar, 64: 207-221.
• Último, W.M., 1989b. Sedimentologia de um playa salino no norte das Grandes Planícies, Canadá. Sedimentologia, 36(1): 109-123.
• Último, W.M., 1990. Paleochemistry and paleohydrology of Ceylon Lake, a salt-dominated playa basin in the northern Great Plains, Canada. Journal of Paleolimnology, 4(3): 219-238.
• Last, W.M., 1992. Composição química dos lagos salinos e subsalinos do norte das Grandes Planícies, oeste do Canadá. International Journal of Salt Lake Research, 1: 47 – 76.
• Último, W.M., 1994. Paleohydrologia de playas nas Grandes Planícies do norte: perspectivas do Triângulo de Palliser. Paleoclimato e Evolução da Bacia dos Sistemas Playa. Geological Society of America, Special Paper 289: 69 – 80.
• Último, W.M., 1995. Evolução dos lagos salinos no oeste do Canadá. In: I.D. Campbell, C. Campbell, D. Lemmen e B. Vance (Editores), Climate, Landscape, and Vegetation Change in the Canadian Prairie Provinces, Edmonton, pp. 55-64.
• Last, W.M. e Ginn, F.M., 2005. Sistemas salinos das Grandes Planícies do oeste do Canadá: uma visão geral da limnogeologia e paleolimnologia. Sistemas salinos, 1(1): 10.
• Last, W.M. and Schweyen, T.H., 1983. Sedimentologia e geoquímica dos lagos salinos das Grandes Planícies do Norte. Hidrobiologia, 105: 245-263.
• Last, W.M. and Slezak, L.A., 1987. Depósitos de sulfato de sódio do oeste do Canadá. Minerais Económicos de Saskatchewan. Publicação Especial da Sociedade Geológica de Saskatchewan, 8: 197 – 205.
• Lemmen, D.S. e Vance, R.E., 1999. Holocene Climate and Environmental Changes in the Palliser Triangle, Southern Canadian Prairies. Geological Survey of Canada Bulletin 534. Geological Survey of Canada Bulletin 534, 295 pp.
• Lennox, D.H., Maathuis, H. e Pederson, D., 1988. Região 13, planícies glaciares ocidentais. A Geologia da América do Norte, volume O-2, Hidrogeologia.
• Lieffers, V.J. e Shay, J.M., 1983. Lagos salinos efémeros nas pradarias canadenses – Sua classificação e manejo para o crescimento de macrófitas emergentes. Hydrobiologia, 105(SEP): 85-94.
• Northcote, T.G. e Larkin, P.A., 1963. Capítulo 16: Canadá Ocidental. In: D.G. Frey (Editor), Limnology in North America. University of Wisconsin Press, Madison, Wisconson, pp. 451-485.
• Orhen, A., 2002. Microorganismos Halofílicos e seus Ambientes. Kluwer, Dordrecht, 575 pp.
• Palliser, J., 1862. Journals, relatórios detalhados e observações relativas à exploração pelo Capitão Palliser de uma porção da América do Norte britânica, Londres, 325 pp.
• Pham, S.V., Leavitt, P.R., McGowan, S. e Peres-Neto, P., 2008. Variabilidade espacial dos efeitos do clima e do uso do solo nos lagos das Grandes Planícies do Norte. Limnology And Oceanography, 53(2): 728-742.
• Pham, S.V., Leavitt, P.R., McGowan, S., Wissel, B. e Wassenaar, L., 2009. Variabilidade espacial e temporal da hidrologia dos lagos da pradaria como revelado usando isótopos estáveis de hidrogênio e oxigênio. Limnol. Oceanogr, 54(1): 101-118.
• Pupp, C., Maathuis, H. e Grove, G., 1981. Qualidade das águas subterrâneas em Saskatchewan: Hydrogeology, Quality Concerns, Management. Contribuição nº CS-91028 do Instituto Nacional de Pesquisa Hidrogeológica.
• Rawson, D.S. e Moore, G.E., 1944. Os lagos salinos de Saskatchewan. Canadian Journal of Research (Série D), 22: 141 – 201.
• Remenda, V.H. e Birks, S.J., 1999. Groundwater in the Palliser Triangle: an overview of its vulnerability and potential to archive climate information. Holocene Climate and Environmental Changes in the Palliser Triangle, Southern Canadian Prairies: Geological Survey of Canada Bulletin 534: 23 – 55.
• Equitação, R., 2000. Carbonatos microbianos: o registro geológico dos tapetes bacterianos e biofilmes bacterianos calcificados. Sedimentologia, 47(s 1): 179-214.
• Rozkowska, A.D. e Roskowski, A., 1969. Seasonal changes of slough and lake water chemistry in southern Saskatchewan, Canada. Journal of Hydrology, 7: 1 – 13.
• Rozkowski, A., 1967. A origem dos padrões hidroquímicos na morena hummocky. Canadian Journal of Earth Sciences, 4: 1065 – 1092.
• Rueffel, P.G., 1968a. Desenvolvimento do maior depósito de sulfato de sódio no Canadá. Canadian Mining and Metallurgical Bulletin, 61: 1217-1228.
• Rueffel, P.G., 1968b. Natural sodium sulfate in North America, Third Symposium on Salt, Northern Ohio Geological Society, pp. 429-451.
• Rutherford, A.A., 1967. Levantamento da Qualidade da Água de Saskatchewan Groundwaters. Saskatoon: Conselho de Pesquisa de Saskatchewan, Relatório C-66-1, 267 pp.
• Rutherford, A.A., 1970. Levantamento da qualidade da água das águas superficiais de Saskatchewan, Relatório C-66-1. Conselho de Pesquisa de Saskatchewan, Saskatoon, 133 pp.
• Sahinen, U.M., 1948. Relatório preliminar sobre sulfato de sódio em Montana. Bureau of Mines and Geology, Relatório da Escola de Minas de Montana, 9 pp.
• Scott, M.D. e Scott, S.A., 1986. Saline lake management for waterfowl resources in western North America: a review of concepts. Evaluating Saline Waters in a Plains Environment (Avaliação de Águas Salinas em Ambiente de Planície). Canadian Plains Proceedings, 17: 23 – 38.
• Sorenson, L.G., Goldberg, R., Root, T.L. e Anderson, M.G., 1998. Efeitos Potenciais do Aquecimento Global nas Populações de Aves Aquáticas Criadas nas Grandes Planícies do Norte. Mudança Climática, 40(2): 343-369.
• Tomkins, R.V., 1954a. Magnésio em Saskatchewan. Departamento de Recursos Minerais de Saskatchewan, Relatório nº 11, 23 pp.
• Tomkins, R.V., 1954b. Sulfato de sódio natural em Saskatchewan. Departamento de Recursos Minerais de Saskatchewan, Relatório Nº 6, 71 pp.
• Van der Kamp, G. e Hayashi, M., 1998. A função de recarga de águas subterrâneas de pequenas zonas húmidas nas pradarias semi-áridas do norte. Great Plains Research, 8(1): 39-56.
• Visscher, P.T., Prins, R.A. e van Gemerden, H., 1992. Taxas de redução de sulfato e consumo de tiossulfato em uma esteira microbiana marinha. FEMS Microbiol. Ecol, 86: 283-294.
• Wallick, E.I., 1981. Evolução química das águas subterrâneas numa bacia de drenagem da era Holocénica, Alberta centro-este, Canadá. Journal of Hydrology, 54: 245 – 283.
• Wallick, E.I. e Krouse, H.R., 1997. Sulfur isotope geoquímica de um depósito de Na2SO4/Na2CO3 gerado por água subterrânea e a bacia de drenagem associada do lago Horseshoe, Metiskow, centro-este de Alberta, Canadá. Estrasburgo, França: 2º Simpósio Internacional sobre a Interação água-rocha: II56 – II64.
• Warren, J.K., 1986. Potencial rochoso de origem de ambientes evaporíticos de águas rasas. American Association of Petroleum Geologists Bulletin, 70(5): 442-454.
• Williams, W., 1981. Inland Salt Lakes – an Introduction. Hydrobiologia, 81(2): 1-14.
• Williams, W.D., 1967. As características químicas das águas lênticas de superfície na Austrália. In: A.H. Weatherley (Editor), Australian Inland Waters and Their Fauna. The Australian National University Press, Canberra, pp. 18-77.
• Williams, W.D. e Sherwood, J.E., 1994. Definição e medição da salinidade em lagos salgados. International Journal of Salt Lake Research, 3: 53 – 63.
• Winter, T.C., 1977. Classificação dos cenários hidrológicos dos lagos no centro norte dos Estados Unidos. Res. Recursos Hídricos, 13: 753 – 767.
• Witkind, I.J., 1952. A localização dos depósitos de sulfato de sódio no nordeste do Montana e noroeste do Dakota do Norte. American Journal of Science, 250: 667-676.