СРС ГД-22вв Омаров М.Б.. Реферат ст гр. Гд22вв Омаров М. Б. Проверил Мерченко И. А. Караганда 2022
 Скачать 102.01 Kb.
|
14.5. ЭВСТАТИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ УРОВНЯ ОКЕАНА350 млрд т в пересчете на сухое вещество. Материал, растворенный в океанических водах, усваивается биосом, который фильтрует океанские воды. Всего полгода требуется для того, чтобы биос профильтровал через себя всю воду Мирового океана.Накопление осадков в океанах контролируется разнообразными факторами, к которым относятся поступление материала с суши, климатическая зональность, характер течений, глубина бассейна, соленость, биопродуктивность поверхностных вод и др. Распределение осадочного материала в современных океанах весьма неравномерно. Имеются участки на дне, где мощность отложений нулевая в результате размыва, и вместе с тем на пассивных окраинах у континентального склона мощность осадков достигает 15 км. Средняя мощность осадочной толщи Мирового океана, по данным А. П. Лисицына, составляет 459 м. В пелагиали океанов не встречаются осадки мощностью более 1 км. По происхождению различают океанические осадки следующих типов: 1. Терригенные, образующиеся за счет разрушения горных пород суши и последующего их сноса реками в океаны. 2. Биогенные, формирующиеся на океанском дне за счет отмерших организмов, главным образом их скелетов. 3. Хемогенные, связанные с выпадением из морской воды некоторых химических элементов. 4. Вулканогенные, накапливающиеся в результате извержений как на самом океаническом дне, так и за счет тефры, приносимой ветрами после вулканических извержений на суше. 5. Полигенные, т. е. смешанные осадки разного происхождения. Существующие в современных океанах физико-географические обстановки, обусловленные глубиной и определяющие характер осадконакопления, подразделяются на несколько типов (рис. 14.40 и 14.41). 1. Литоральные, или прибрежные, осадки образуются в приливно-отливной и прибойной зонах. 2. Неритовые, или сублиторальные, осадки зоны шельфа (Nerita — моллюск, широко распространенный в этой зоне) до глубин 200, редко 500 м. 3. Батиальные осадки приурочены ко всем элементам континентального склона, включая его подножие. 4. Абиссальные осадки связаны с глубоководными котловинами океанов. Это так называемая циркумконтинентальная зональность, т. е. зависимость осадконакопления от удаленности материков — главного поставщика обломочного (терригенного) материала. На характер накопления также влияет мировая климатическая зональность толщи воды в океанах, определяемая рельефом дна, стратификацией воды по солености, плотности и температуре. Все эти факторы, действующие одновременно, и контролируют современную картину накопления осадков в Мировом океане. В прибрежной,или литоральной, зоне, покрывающейся водой во время приливов, формируются осадки, непосредственно связанные с береговой зоной, в зависимости от строения которой они быстро изменяются по простиранию. Для этой зоны у приглубого берега характерны крупные глыбы, гравий, галька, валуны, разнозернистые пески. На отмелом берегу формируются песчаные и реже галечные пляжи. Если берега совсем низкие и затопляются высокими приливами, то образуются болотистые, заросшие травой равнины — марши — или илистые побережья — ватты. В тропиках на низменных берегах, затопляемых приливами, образуются мангровые заросли, корни деревьев которых возвышаются на 1–2 м над дном. В прибрежной зоне, подверженной деятельности волн, растения, как правило, обладают толстой корой, чтобы противостоять ударам. В области шельфа, или сублиторали, т. е. до глубин 200 м, формируются разнообразные терригенные, органические и другие осадки. Вынос материала реками — главный источник поступления терригенного материала в область шельфа, хотя какая-то его часть «проскакивает» шельф и сгружается уже на континентальном склоне. Около 93 % взвешенных частиц речного стока и 40 % растворенных накапливаются на границе река — море, а также в эстуариях — в так называемых маргинальных фильтрах, по выражению А. П. Лисицына. Детальные исследования, проведенные на шельфе морей Северного Ледовитого океана Институтом океанологии РАН на судне «Дмитрий Менделеев» в 1993 г., показали, как распределяются терригенный материал и взвесь, выносимая реками (рис. 14.42). Действие маргинальных фильтров приводит к тому, что в морях господствуют не взвешенные, а растворенные формы элементов (в отличие от рек), потребляемые планктоном и переводимые с помощью этого механизма в биогенную взвесь. Последние исследования показали, что биогенного вещества в океане в 100 раз больше, чем терригенного, приносимого реками. В области маргинальных фильтров происходит весьма значительное накопление осадочного материала, под весом которого земная кора прогибается. Следует отметить, что глобальные колебания уровня моря в недавнем геологическом прошлом переводили рыхлые отложения шельфа и маргинальных фильтров путем процесса лавинной (т. е. очень быстрой) седиментации к подножию континентального склона, что подтверждается глубоководным бурением и геофизическими исследованиями. Многочисленные исследования А. П. Лисицына показали, что за пределы шельфов и маргинальных фильтров в океан проникает не более 2–16 % элементов стока. Почти весь сносимый с суши материал оседает и улавливается этими участками (фильтрами), поэтому прежние представления о механическом разносе взвешенных в морской воде частиц, снесеных с суши, в настоящее время не находят подтверждения. Реальный вклад материала речного стока в осадконакопление в океане оказывается в 10 раз ниже, чем предполагалось раньше, и не превышает 1,5 млрд т в год. Следует отметить, что примерно такое же количество материала поступает в океаны за счет эолового и ледового разноса, но концентрируется соответственно в разных климатических аридных и полярных зонах. Глубоководное терригенное осадконакопление обеспечивается за счет разноса материалов размыва суши. Главными процессами при этом, как уже говорилось, являются: транспортировка, отложение и переотложение. Терригенный материал поступает в океаны не только при помощи течения рек, но и за счет таяния айсбергов и попадания на дно ледниковых отложений, содержащихся в айсберге, и разноса пылеватого материала эоловыми процессами. Материал, выносимый реками, как правило, сгруживается на шельфе в сублиторальной или неритовой области и редко выносится в более глубоководные батиальные области континентального склона и тем более абиссальных котловин. Однако отложившийся на шельфе материал может перемещаться в более глубоководные части океана за счет сползания осадков с бровки шельфа, лавинной седиментации и так называемых гравитационных потоков, которые возникают за счет действия силы тяжести. По выражению А. П. Лисицына, материковый склон Мирового океана — гигантская фабрика гравипотоков. Турбидные потоки — это суспензия осадочного материала, отличающаяся от окружающей воды большей плотностью, которая заставляет эту суспензию двигаться в виде потока при наличии даже незначительного уклона, и характеризующаяся сильной внутренней турбулентностью.Турбидные потоки переносят огромные массы осадочного материала с мелководного шельфа в область континентального склона, его подножия и даже части абиссальных котловин. Турбидный поток возникает в результате оползания или срыва водонасыщенного, слабо консолидированного осадка. Обладая плотностью в 1,03–1,3 г/см3,поток плотной и тяжелой суспензии начинает двигаться вниз по склону, при этом в его утолщенной фронтальной части развивается избыточное давление, вызванное несколько большей скоростью потока в его хвостовой части. Скорость движения турбидных потоков может достигать 90 км/ч, при этом на огромные расстояния переносится большой объем взвеси, достигающей нескольких килограммов на кубический метрна расстояние в сотню километров и более (рис. 14.44). Турбидные потоки возникают в результате землетрясений, вызывающих оползание илов; понижения уровня моря; возникновения гравитационной неустойчивости илов при накоплении их на склоне и достижения определенной мощности. Часто турбидные потоки тяготеют к подводным каньонам, прорезающим континентальный склон и являющимся продолжением речных долин. Турбидные потоки образуют у подножия континентального склона огромные подводные конусы выноса, или фены, распространяющиеся и в область абиссальных котловин. Из турбидных суспензионных потоков образуются осадочные отложения, называемые турбидитами, игравшие исключительно важную роль в геологическом прошлом и образующие мощные ритмично построенные так называемые флишевые толщи пород, широко развитые на пассивных континентальных окраинах (рис. 44. а). Грязекаменные потоки представляют собой плотную массу различных по размеру частиц, насыщенных водой, поддерживаемую в плавучем состоянии за счет высокой плотности потока, напоминающего сель на суше. Считается, что глинистые минералы в воде, образуя раствор, поддерживают массу за счет сил сцепления и не дают опуститься на дно крупным частицам, в том числе размером с гальку и даже валун. Грязекаменные потоки обычно развиваются вдоль подножий континентального склона, например в Атлантике у Африканского континентального склона. Зерновые потоки возникают при течении песка по склонам или в подводных каньонах, причем подвижность зерновой массы обеспечивается давлением зерен друг на друга, что не дает возможности им осаждаться, и зерна находятся во взвешенном состоянии. Песчаный материал при этом волочится вниз по склону и быстро оседает, когда зерновой поток прекращает свое движение. Поток разжиженного осадка возникает в случае прохождения воды через еще не консолидированный осадок, при этом он сам становится вязкой жидкостью. В случае с песчаным осадком поровое давление начинает превышать вес столба воды — гидростатическое давление, каждое зерно поддерживается поровым давлением воды как бы во взвешенном состоянии и вся масса получает возможность двигаться при минимальном уклоне. Как только поровое давление уменьшается, поток разжиженного осадка сразу прекращает свое движение. Глубоководные осадки, развитые в пределах абиссальных котловин, глубже 4 тыс. м, представлены главным образом красными и коричневыми пелагическими глинами, окрашенными оксидами железа. Эти тонкие полигенные осадки состоят не только из глинистых минералов эолового происхождения, но и из очень мелких зерен полевых шпатов, кварца, пироксенов, метеоритной пыли, вулканических частиц, а также обломков костей рыб, зубов, мельчайших марганцевых конкреций и монтмориллонитовых глин. Красные океанические глины накапливаются очень медленно, около 1 мм за 1000 лет, а их генезис связан как с выносом глинистых минералов с суши и переотложением их в океане, так и с образованием глинистых минералов за счет соединений кремния и алюминия и их взаимодействия в морской воде. Вулканогенные осадки образуются за счет вулканических извержений на океанском дне (аутигенные осадки); за счет переотложения ранее сформировавшихся вулканогенных образований и путем осаждения вулканических пеплов и туфов, выброшенных при эксплозивных извержениях вулканов на суше. Эксплозивные извержения вулканов на островных дугах и активных континентальных окраинах вносят весомый вклад в океанские осадки, поставляя в них тефру. В глубоководных осадках присутствует в основном вулканический пепел — мельчайшие частицы стекла, которые при мощных извержениях способны выпадать на огромных пространствах земного шара, как, например, при взрыве вулкана Кракатау в Зондском проливе в 1883 г., когда пепел, выброшенный в стратосферу, находился в ней три года, вызывая эффект серебристых облаков. До 20 % вулканогенного материала находится в современных осадках Тихого и Атлантического океанов, связанных с несколькими сотнями активных вулканов, извергавшимися за последние 500 лет и давшими около 330 км2 тефры. Извержения, происходящие непосредственно на дне океана, например в рифтовых зонах срединно-океанских хребтов, поставляют очень мало пирокластики, т. к. высокое гидростатическое давление не дает развиться эксплозивному процессу. А. П. Лисицын выделяет три главных типа выпадения пеплов: 1) локальный (несколько сотен километров от источника); 2) тропосферный (до нескольких тысяч километров от источника) и 3) глобальный, охватывающий всю поверхность земного шара и характеризующийся очень мелкими (0,3–1 мкм) пепловыми частицами. Выпавший на дно пепел может переотлагаться донными течениями и турбидными потоками, а ветер и льды разносят тефру далеко от мест извержения. Металлоносные осадки, образующиеся из высокотемпературных рудоносных растворов в рифтовых зонах океанов, были открыты совсем недавно. Значение этого открытия для геологов трудно переоценить, т. к. впервые была получена возможность наблюдать образование современных медно-колчеданных месторождений, аналоги которых так широко распространены в разновозрастных складчатых областях, например на Урале. Только за последние 15–20 лет стало возможным непосредственно исследовать участки выхода высокотемпературных рудоносных растворов на поверхность океанического дна с помощью автономных подводных обитаемых аппаратов — маленьких глубоководных подлодок, хотя сведения о металлоносных осадках поступали и раньше (рис. 14.46. а). Эти осадки развиты вблизи активных спрединговых хребтов в рифтовых зонах и характеризуются повышенным содержанием железа, марганца и других элементов. В настоящее время известно более 100 активных гидротермальных полей, которые окружены металлоносными осадками (рис. 14.47). Большая их часть сосредоточена в пределах Восточно-Тихоокеанского срединно-океанического хребта и в ряде других мест. Черная взвесь «курильщиков» содержит в основном Fe2+, FeS, Mn2+, а белая — Mn, He, CH4, Fe. Когда эти взвеси выходят из трубы, они разносятся в виде шлейфа на большое расстояние от места появления, формируя тем самым поле металлоносных осадков (рис. 14.49, рис. 14.49 а). Происхождение подводных гидротермальных систем связано с взаимодействием океанской воды и базальтов дна, при котором в воду переходит много химических элементов, содержащихся в базальтах и газах, при этом сами базальты также изменяются, претерпевая метаморфизм. Проникшая по трещинам в глубокие горизонты донных базальтов вода нагревается от тепла магматических очагов, существующих под рифтовыми зонами океанов. Удивительно, но весь объем океанских вод на Земле прокачивается через гидротермальные системы всего за 3 млн лет. Таким образом, на огромных пространствах океанского дна работает гигантский тепловой насос. Только в одном гидротермальном поле Индевор в северной части Тихого океана он перекачивает 20 тыс. т воды в секунду. Открытие гидротермальных систем океанического дна — это шаг в совершенно новый мир, еще 20 лет назад неизвестный геологам. Говоря об океанском осадконакоплении, следует отметить такой важный тип, как «лавинная» седиментация, выделенная в 70-е гг. XX в. А. П. Лисицыным. Эта седиментация высоких (10 см/1000 лет) и сверх-высоких (1 м/1000 лет) скоростей связана не с выпадением частиц из взвеси, а с течением плотного осадочного водонасыщенного материала под действием силы тяжести. Это особый тип седиментации, имеющий три уровня по вертикали с размахом почти 10 км: 1) устья рек, дельты и эстуарии; 2) континентальный склон, где у подножия наблюдается максимальное скопление материала, и 3) дно глубоководных желобов (до 11 км), существует только в пределах активных континентальных окраин. Биогенное осадконакопление. В океанах присутствует огромное разнообразие организмов (рис. 14.50). Выделяются три главных типа биоса. Бентос — это организмы, живущие на дне; нектон — активно и свободно плавающие организмы — рыбы, тюлени, киты и др.; планктон — пассивно плавающие организмы, переносимые течениями и волнами. Морские организмы в подавляющей своей массе относятся к бентосу (98 %), и только 2 % из 180 тыс. видов относятся к планктону и нектону. инфауны всего 30 тыс. Плавающий в поверхностном слое воды планктон, постепенно отмирая, превращается в детрит, который вместе с еще живыми организмами медленно оседает на дно подобно дождю — сестону, служащему пищей для бентоса. Этой взвесью питаются организмы — сестонофаги, которые фильтруют через себя воду. Организмами на дне производится большая работа. Часть из них сверлит и растворяет скальные породы, производя биоэрозию; другая — пропускает через себя ил на дне (илоеды): третья зарывается в ил (двустворки). В результате верхняя часть осадков мощностью 1–1,5 м перерабатывается, уплотняется, и получается так называемое «твердое дно» (hard ground), нередко встречающееся в ископаемом состоянии и свидетельствующее о том, что во время переработки дна осадконакопления не происходило. В поверхностных водах шельфа биос потребляет фосфор, азот, кремний, железо, молибден, поэтому воды он объединяет. Когда отмершие планктонные организмы опускаются глубже эвфотической зоны, разлагаясь, они освобождают биогенные элементы. Верхняя поверхность термоклина на уровне 100 м — это рубеж между бедной и богатой биогенными элементами зонами. Нарушение термоклина, вызванное апвеллингом, сильным волнением, способствует возвращению вод, обогащенных биогенными элементами, в эвфотическую зону. В экваториальной зоне бентос дает огромное количество материала. Так, в районе Флориды в Северной Америке макробентос производит 1 кг карбонатов на 1 м |