СРС ГД-22вв Омаров М.Б.. Реферат ст гр. Гд22вв Омаров М. Б. Проверил Мерченко И. А. Караганда 2022

• Название: Реферат ст гр. Гд22вв Омаров М. Б. Проверил Мерченко И. А. Караганда 2022
• Дата: 22.11.2022
• Размер: 102.01 Kb.
• Имя файла: СРС ГД-22вв Омаров М.Б..docx
• Тип: Реферат; #805140
• страница: 4 из 4

² в год в приливной зоне, а в более глубоких горизонтах — до 0,4 кг/м² в год.

Наиболее распространенные осадки на шельфе представлены макрофоссилиями, кораллово-водорослевыми рифовыми известняками, известняками-ракушечниками и мшанковыми известняками. Микрофоссилии в зоне шельфа мало.

Коралловые рифы распространены в современной тропической зоне океанов и, следовательно, являются индикаторами подобной палеогеографической обстановки в геологическом прошлом. Так называемые коралловые рифы могут быть построены не только кораллами, но и мшанками. Кораллы разных типов растут со скоростью до 2,5 см в год, образуя каркас рифового массива, в котором обитают многочисленные и разнообразные другие организмы, например, в Индийском и Тихом океанах в рифах обитает до 3 тыс. видов. Эти же обитатели и разрушают риф, превращая его в известковый ил.

Среди рифов различают три основных типа: 1) окаймляющие, или береговые; 2) барьерные; 3) атоллы (рис. 14.51).

2. Барьерные рифы хотя и простираются вдоль берегов, но отделены от них мелководным пространством — лагунами. Наиболее известным и протяженным, более 2 тыс. км, является Большой Барьерный риф у северо-восточного побережья Австралии в Коралловом море. Это гигантское сооружение шириной до 180 км и мощностью около 200 м отделено от континента лагуной шириной от 30 до 250 км при глубине в несколько десятков метров.

3. Атоллы представляют собой рифовое кольцо, которое чуть выступает над поверхностью океана и сложено рифовым детритом. Внутри кольца располагается лагуна. Коралловые рифы растут на глубине в несколько десятков метров в теплой освещенной воде, а мощность рифов, выявленная путем бурения, достигает 1,5 км. Это свидетельствует о том, что рифы растут сверху вниз, за счет опускания океанского дна, что впервые было показано в 1842 г. Ч. Дарвином (рис. 14.53). Ширина атоллов достигает 40–50 км, многие из них, например Эниветок и Бикини, на которых США проводили испытания ядерного оружия, разбурены и изучены вдоль и поперек. В рифах обнаружены перерывы в строительстве, т. е. были периоды, когда уровень океана опускался. На указанных выше атоллах этот перерыв фиксируется на глубинах 200–300 м.

Ископаемые рифы широко известны и важны потому, что служат хорошими вместилищами для нефти и газа. Такие древние нижнепермские рифы развиты во внешней зоне Предуральского передового прогиба, где с ними связаны многочисленные месторождения нефти.

Наиболее широко распространенными биогенными осадками Мирового океана являются планктоногенные илы, образовавшиеся из пассивно плавающих в поверхностной части вод очень мелких организмов: фораминифер — из группы простейших, класс остракодовых, с однокамерными и многокамерными известковыми раковинами, образованными кальцитом (СаСО3); радиолярий (radiolus — маленький луч), подкласс одноклеточных, скелет из кремнезема — опала; диатомей — одноклеточных микроскопических водорослей (рис. 14.54, 14.55).

К планктоногенным илам относятся осадки, в которых скелетных остатков не менее 30 %, а 70 % представлено разнообразными глинистыми минералами. По составу различают карбонатные, или известковые, и кремнистые, характер которых зависит от поступления различных организмов, их дальнейшего растворения, привноса абиогенных компонентов и преобразования осадка — илов — в породу.

Поступление биогенных компонентов определяется продуктивностью эвфотической зоны, которая обеднена питательным веществом, т. к. оно расходуется фитопланктоном, а более глубинные воды, обогащенные этим веществом, отделены от эвфотической зоны постоянным термоклином, который служит своеобразным экраном, разрушающимся в случае апвеллинга. Там, где перемешивание вод минимально, и биопродуктивность эвфотической зоны крайне мала.

Сохранность биогенного материала определяет и характер накапливающихся осадков, т. к. очень много скелетных остатков планктона не достигает океанского дна, растворяясь в воде. Какие факторы влияют на растворение планктонных организмов?

Кремнистые радиолярии растворяются главным образом в поверхностных слоях океанских вод, резко недосыщенных SiO2, а глубже 1 км растворимость SiO2 уменьшается в связи с понижением температуры и увеличением давления. Следовательно, если радиолярия не успела раствориться на первых 1000 м, то у нее есть все шансы достигнуть дна.

Кальцитовые фораминиферы, наоборот, растворяются сильнее всего в придонных водах, на глубине более 4 км, где вода сильно недосыщена СаСО³. Почему на больших глубинах усиленно растворяются известковые раковинки? Потому что понижается температура, возрастает давление общее и СО2, уменьшается содержание карбонатного иона. Взаимодействие СО2, Н2О и СаСО3 выражается уравнением:

СО2 + Н2О + СаСО3 ⇔ Са²⁺ + 2НСО3,

где угольная кислота растворяет карбонат кальция.

В океанах выделяются три важных уровня, которые контролируют степень сохранности СаСО3.

1-й уровень — лизоклин — разделяет комплексы фораминифер хорошей и плохой сохранности, т. е. подверженных уже некоторому растворению.

2-й уровень — критическая глубина карбонатонакопления (КГК). Ниже этого уровня содержание СаСО3 в осадках составляет меньше 10 %.

3-й уровень — глубина карбонатной компенсации (КГл) — характеризует границу, разделяющую карбонатосодержащие и полностью бескарбонатные осадки, т. е. на этой глубине опускающиеся на дно организмы с карбонатным скелетом полностью растворяются.

Уровень КГл не остается постоянным, а может изменяться, если поступление СаСО3 усиливается по каким-либо причинам. СаСО3 поступает главным образом за счет выноса реками или «курильщиков», т. е. мест проявления современной гидротермальной активности. Поступление оценивается в 0,11 г/см² × 1000 лет, а осаждается СаСО3 со скоростью 1,3 г/см² × 1000 лет, что намного выше. Отсюда следует, что более 90 % СаСО3, сконцентрированного в скелетных остатках фораминифер, должно раствориться.

Распространение СаСО3 в поверхностных осадках Мирового океана хорошо коррелирует с рельефом. Все возвышенности в океанах, включая срединно-океанические хребты, как «снегом», засыпаны карбонатсодержащим илом.

Известковые илы бывают: фораминиферовыми, состоящими из раковинок размером более 60 мкм; кокколитовыми,или нанофоссилиевыми,представленными одноклеточными микроскопическими водорослями, у которых есть наружные щитки из СаСО3 (кокколиты); птероподовыми, образованными арагонитовыми раковинками планктонных микроскопических моллюсков.

Для геологов важно знать, что из известкового ила образуются одни из самых распространенных пород — известняки и белый писчий мел. Ил уплотняется, пористость его уменьшается, а объем сокращается на 30–35 %, при этом белый писчий мел формируется на глубине в несколько сот метров, а известняки — около 1 км. Глубоководное бурение выявило распространение карбонатных пород с возрастом 20–120 млн лет во всех океанах.

Кремнистые илы также представляют собой один из наиболее распространенных видов современных морских осадков. Так как кремний — это широко распространенный элемент на Земле, породы, богатые кремнеземом, и являются его основным источником. Кремний извлекается из морской воды различными организмами, которые строят себе из опала скелет, например диатомеями, кремневыми губками, радиоляриями. После смерти планктонные организмы медленно опускаются через толщу океанских вод, и если не растворятся, то достигнут дна. Если содержание кремнезема в осадках превысит 30 %, то такие осадки называются кремнистыми илами, а в зависимости от преобладающих организмов они могут быть радиоляриевыми или диатомовыми.

В отличие от кальцитовых скелетов фораминифер опаловые скелеты радиолярий растворяются в верхних горизонтах океанских вод, примерно на первом километре, т. к. воды сильно недосыщены кремнеземом, что вызывает быстрое растворение скелетов сразу же после гибели планктона (рис. 14.56). В донные осадки попадает не более 10 % организмов с кремневым скелетом. Таким образом, карбонато- и кремненакопление регулируется недосыщенностью СаСО3 глубинных вод и SiO2 — поверхностных вод (рис. 14.57).

Наиболее богатые кремнеземом осадки распространены в высоких широтах Периантарктической зоны шириной до 2 тыс. км, в области холодного течения, где накапливается до 75 % всего кремнезема, поступающего в океан, количество которого, выносимого реками, оценивается в 4,3 · · 10¹⁴ г/град. Поступление SiO2 с суши является главным его источником, однако дополнительное количество SiO2, около 20 %, дают подводная вулканическая деятельность и высокотемпературное изменение базальтов. Зоны кремненакопления связаны с районами апвеллинга и перемешивания вод. В северном поясе кремненакопление развито спорадически — в северной части Тихого океана, в Беринговом и Охотском морях.

Биогенное осадконакопление имеет огромное значение в океанах. Более 50 % осадков океана имеют биогенное происхождение. Выше уже отмечалась роль маргинальных фильтров в местах впадения крупных рек в океаны для осадконакопления. В этих районах после выпадения относительно крупных частиц образуется значительный объем биогенного материала, т. к. вода становится достаточно прозрачной для массового развития фитопланктона. Именно в этих местах, согласно А. П. Лисицыну, происходит образование биогенной взвеси, сначала фито-, а потом и зоопланктона, для которых первый является питательной средой. Зоопланктон служит своеобразным фильтром. Организмы-фильтраторы удаляют из морской воды как органическое вещество, так и минеральную взвесь и связывают их в так называемые пеллеты — комки, быстро, до 500 м в сутки, опускающиеся на дно. Биофильтры представляют собой мощнейшую систему, в которой весь объем вод Мирового океана фильтруется всего за 1–1,5 года, а воды, например, Оби, Лены, Енисея — за 1–3 суток. В итоге в океанах биогенного вещества оказывается в 50–100 раз больше, чем терригенного материала, принесенного реками с суши. Все воды Мирового океана могут очиститься от взвеси за 1–1,5 года.

Кроме зоопланктонного фильтратора существуют и бентосные, также играющие важную роль. Важно подчеркнуть, что фильтраторы улавливают даже такую тонкую взвесь, как коллоиды и бактерии, не осаждающиеся гравитационным путем.

Хемогенное осадконакопление свойственно полузакрытым мор­ским бассейнам — лагунам, заливам, ранним стадиям формирования рифтов, реже шельфовым морям, располагающимся в зонах аридного климата. В таких условиях происходит образование эвапоритов — каменной соли и гипса. Для этого необходимы высокое содержание соли, испарение периодически поступающей в бассейн морской воды.

Для того чтобы в таком полуизолированном от океана или открытого моря бассейне в осадок выпадал сульфат кальция — гипс, концентрация солей должна превышать нормальную (3,5 г/л, или 35 ‰) примерно в три раза. Для формирования галита (NaCl), или каменной соли, концентрация солей в воде должна превышать нормальную уже в 10 раз, а для этого необходимо, чтобы морская вода периодически поступала в бассейн и затем испарялась.

14.7. РЕСУРСЫ ДНА ОКЕАНОВ

Заканчивая раздел о геологической деятельности океанов и морей, необходимо сказать несколько слов о тех колоссальных ресурсах, которые содержатся в океанском дне и которые экономически выгодно извлекать сейчас или в будущем.

Прежде всего это энергетические ресурсы — нефть и газ. Уже сейчас в мире со дна акваторий океанов и морей добывается более 25 % нефти и газа, и в будущем эта цифра будет увеличиваться. Так как нефть и газ представляют собой сложное соединение углеводородов, образовавшееся из органического вещества, снесенного с суши, и в большей степени из морского планктона, то мелководные шельфы — это как раз районы, благоприятные для образования месторождений нефти и газа. Примером тому служат Северное море, Мексиканский и Персидский заливы, Баренцево море, прибрежные районы Аляски и другие районы. Именно шельфы в обозримом будущем станут главными объектами для разведки и добычи нефти и газа.

Железомарганцевые конкреции, покрывающие сплошным ковром огромные пространства абиссальных котловин, где только в Тихом океане их объем оценивается более чем в 200 млрд т представляют собой полезное ископаемое ХХI в., учитывая, что цены на некоторые металлы могут возрасти (рис. 14.59). В настоящее время их добыча экономически нерентабельна, хотя исследования активно ведутся рядом стран в центральной части Тихого океана.

Кроме Mn, больший интерес вызывают медь, никель и кобальт. Так, запасы Cu оцениваются в 80 · 10⁶ т, Со — 20 · 10⁶ т, Ni — 98 ·
· 10⁶ т, а Mn — 2200 · 10⁶ т. Южнее Гавайских островов в конкрециях сосредоточено около 450 млн т меди при ее среднем содержании 1 % (рис. 14.60).

Металлоносные осадки, связанные с полями гидротермальных систем, также являются потенциальными месторождениями железа, меди, цинка. Одна лишь впадина Атлантис II в Красном море, по предварительной оценке, содержит 3,2 млн т цинка, 0,8 млн т меди, 80 тыс. т свинца, 45 тыс. т серебра и 45 т золота. Перспективы металлоносных осадков огромные, нужно лишь дождаться своего времени.

Россыпи тяжелых металлов — титана, золота, платины, циркония, олова, а также алмазов — широко известны в пределах низкого и высокого пляжей, в прибрежной части шельфа, в эстуариях рек. Например, более 70 % добычи циркония в мире производится у Восточного Австралийского побережья; около Рефондо-Бич в Калифорнии, так же как и вдоль восточного побережья Флориды. На побережье Юго-Восточной Азии в погребенных отложениях речных русел добывается большое количество олова, приносящее доход Индонезии и Таиланду.

Вдоль восточного побережья Австралии распространены россыпи ильменита, циркона, рутила. Такие же россыпи известны и на побережьях Южной Америки, у берегов Флориды. В некоторых местах побережий Индостана и Шри-Ланки находятся россыпи драгоценных камней — сапфиров и алмазов.

Нельзя не упомянуть о фосфоритах, образующихся на небольших глубинах в пределах шельфа. Наконец, сама морская вода содержит большое количество ценных элементов, которые когда-нибудь будет выгодно из нее извлекать. В городе Фрипорте, штат Техас, уже давно действует завод по извлечению магния из морской воды.

Несмотря на то что большая часть каменной соли добывается на суше, какая-то ее часть, примерно несколько процентов, получается путем выпаривания из морской воды, когда ее пропускают через серию мелких искусственных бассейнов. Сначала из воды осаждается карбонат кальция, потом соли магния, и только в четвертом бассейне из оставшегося раствора образуется хлорид натрия с очень высокой, до 99,6 %, степенью очистки.

Строительные материалы — гравий, песок, ракушняки — являются важным полезным ископаемым и добываются на мелководье во многих странах — в Нидерландах, США, Мексике, Исландии и др.

В настоящее время, используя тектонику литосферных плит, ученые получили новый фактический материал, касающийся процессов современного осадконакопления в океанах (рис. 14.61).

Эти данные, как показал А. П. Лисицын, содержат информации в тысячи раз больше, чем было получено за все предшествующее время изучения океанов. Появились данные о современных осадках во всех зонах Мирового океана и, что особенно важно, об осадочном веществе, содержащемся в атмосфере, гидросфере и криосфере. Установлено поступление вещества из мантии и океанической коры в областях гидротерм — «черных» и «белых курильщиков» и подводного вулканизма. За последние 30 лет пробурено более 2 тыс. скважин в океанах и около 10 тыс. скважин при бурении на шельфах для поисков нефти и газа. Успехи науки и техники позволили широко применять для изучения океанов геофизические методы: сейсмостратиграфию, магнитостратиграфию, магнитометрию, локаторы бокового обзора и др. Использование геохимических, радиохронологических, изотопных методов моделирования осадочных процессов привело к совершенно новому пониманию осадконакопления в океанах, которое связано с корой океанического типа и отличается от осадконакопления в морях, расположенных на континентальной коре.

14.8. СТАДИИ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ОСАДКОВ, ОСАДОЧНЫЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ И ВЗАИМООТНОШЕНИЕ СЛОИСТЫХ ТОЛЩ

Любой осадок постепенно превращается в горную породу, проходя ряд стадий. Подобное превращение осадка в породу называется диагенезом. В осадке, сформировавшемся на морском дне, всегда присутствуют твердые иловые частицы; вещества, осажденные химическим путем; растворы в илах; органические вещества. Все эти различные компоненты осадка в физико-химическом отно­шении неустойчивы и, естественно, стремятся к рав­новесию в системе. Это достигается за счет образования новых ми­нералов и удаления уже сформировавшихся минералов, но неус­тойчивых по отношению к новым физико-химическим условиям.

Так, осадок, весь пропитанный водой, начиная с самых верх­них частей, постепенно изменяется, дегидратируется и уп­лотняется. Высокая влажность, присутствие бактерий, разложе­ние органических веществ, образование кислорода или, наобо­рот, его недостаток и появление сероводорода способствуют формированию окислительных или восстановительных условий и, соответственно, образованию минералов гидроокисла железа, сидератов, сульфидов железа. Одни минералы могут замещаться другими, возникают разнообразные конкреции или стяжения, состоящие из фосфатов, пирита, кварца, опала. Некоторые ми­нералы замещают раковины, например аммонитов, брахиопод, и тогда образуются так называемые псевдоморфозы.

Так постепенно рыхлый, водонасыщенный осадок уплотня­ется, цементируется различными веществами — опалом, халце­доном, кварцем — и превращается в твердую осадочную горную породу. Процессы диагенеза весьма длительны и сложны, и по мере накопления вышележащих осадков, когда возникают новые физико-химические условия, они изменяются.

После того как осадок преобразовался в осадочную горную породу, последняя не перестает подвергаться дальнейшим измене­ниям ввиду того, что осадочные породы в связи с тектоническими движениями погружаются и подвергаются воздействиям высоких давлений и температур, что приводит к дальнейшему уплотнению пород, уменьшению пористости, отжиманию рыхлосвязанной воды. Подобная стадия преобразования уже осадочных пород называется катагенезом. На этой стадии торф превраща­ется сначала в бурый уголь, а потом уже в каменный уголь. Если в осадках много рассеянного органического вещества и они, погру­зившись на глубину в несколько километров и превратившись в гли­нистые породы, подвергаются воздействию температур до +150 °С, то в них начинают образовываться углеводороды — нефть и газ.

Дальнейшее возрастание давления и температуры на осадоч­ные породы приводит к стадии метагенеза, когда уже происходят процессы привноса-выноса вещества. Для этого необходимы глубины 6–8 км и минерализованные растворы. Только после этой стадии начинаются процессы мета­морфизма, происходящие уже в условиях высоких давлений и температур, о чем будет рассказано в гл. 16.

Термин «слой» обычно употребляется по отношению к лю­бому плитообразному геологическому телу горной породы, зале­гающему параллельно поверхности, на которой оно сформиро­валось. Чаще всего первоначальное положение слоя близко к го­ризонтальному, но не обязательно. Признаки, по которым может выделяться слой, весьма разнообразны. Это состав, гранулометрия, цвет, структура, типы слоистости и ее изменение, нали­чие фауны и др.

Важно отметить, что, наблюдая особенности слоя и взаимо­отношение слоев в геологическом разрезе, мы всегда сопостав­ляем их с современными процессами. Зная физико-географичес­кие условия, в которых образуются различные осадки в настоя­щее время, можно говорить о процессах далекого геологического прошлого, наблюдая слои, аналогичные совре­менным, образующиеся в морях, озерах, речных долинах и др.

Еще в начале XIX в. английский ученый Ч. Ляйель впервые сформулировал принцип актуализма: «Настоящее — ключ к познанию прошлого», используя который геологи расшифровывают физико-географические об­становки далеких геологических эпох. Метод актуализма следует применять, помня о том, что не всегда в геологической истории физико-географические условия были одинаковы, некоторые из них свойственны только древним эпохам и не проявляются в на­стоящее время.

В толщах осадочных пород отражены история их формирова­ния, колебания уровня моря, тектонические движения. Так, если в вертикальном геологическом разрезе наблюдается смена вверх по разрезу грубых отложений — конгломератов, песков — более тонкими — глинами, мергелями, а затем известняками, мы вправе говорить о на­ступлении моря или трансгрессии, которая может быть связана либо с тектоническим опусканием морского дна, либо с повышением уровня моря.

Противоположное строение геологического разреза, в кото­ром тонкие отложения сменяются вверх по разрезу более грубы­ми, свидетельствует о поднятии дна либо о понижении уровня моря, т. е. о регрессии. Соответственно серии отложений называ­ются трансгрессивными или регрессивными (рис. 14.62).

Горизонтальная слоистость — это наиболее частый случай первичного залегания осадочных отложений. Нередко в условиях мелководья на поверхности, например, слоя песка может возникать волновая рябь, связанная либо с однонаправленным течением воды, либо с ее осцилляционными движениями в одну и другую сторону. Если течение быстрое и по дну переносится обломочный материал разного диаметра, то более крупные обломки вырабатывают асимметричные углубления в рыхлом материале, напоминающие по форме в плане каплю, всегда направленную вершиной в сторону, противоположную течению. Впоследствии эти углубления, заполненные более молодыми осадками, и образуют в подошве слоев знаменитые иероглифы,
т. е. выпуклые структуры, дающие возможность определять кровлю и подошву слоев.