Осадконакопление в океанах

Эрозия берегов и прибрежных горных сооружений, жизнедеятельность морских организмов, вулканическая деятельность близ берегов континентов и на островах и, наконец, сложный, многокомпонентный химический состав вод Мирового океана являются главными источниками привнесенных или образовавшихся в океане осадков. Накопление осадков в различных областях океанического дна связано со многими факторами - скоростью течений, особенностями рельефа дна, соленостью воды и другими и носит название седиментации.

Океанические осадки представляют собой рыхлую массу несцементированных нерастворенных (нерастворимых) частиц различного происхождения. Такие неуплотненные массы осадков, плотность которых лишь немногим больше плотности воды, называются илами. Под давлением массы накапливающихся на них новых более молодых осадков илы уплотняются, выделяя избыток воды, а затем цементируются солями, отлагающимися в межзерновых пространствах, и превращаются в относительно плотные горные породы. Процесс превращения рыхлого осадка в плотную породу называется диагенезом, а вся совокупность процессов осадкообразования, седиментации и диагенеза носит название литогенеза.

В результате геологических процессов на суше образуются продукты разрушения горных пород, которые водными потоками сносятся в океан, где происходит их накопление.

Значительный объем океанических осадков представляют собой продукты разрушения континентов. Атмосферные факторы (колебания температуры, ветры, атмосферные осадки и т. д.) обладают значительной разрушительной силой, направленной на денудацию континентов, выравнивание их рельефа. Поэтому особенно интенсивно разрушаются высокие горы, находящиеся в экстремальных атмосферных условиях (наибольшие суточные и сезонные колебания температуры, сильные ветры). Продукты эрозии гор сносятся к их подножию, здесь они вмерзают в ледники и переносятся ледниковыми языками в виде морен еще ниже, к кромке снеговой линии. Далее морены подвергаются интенсивной обработке (измельчению, окатыванию и частичному растворению) и переносятся реками и временными потоками.

В реках продукты разрушения гор смешиваются с огромным количеством продуктов речной эрозии, образующихся при размыве берегов и углублении дна, а также сносимых в реки дождями. Вся масса обломков переносится рекой вниз, к устью, при этом часть минералов растворяется и транспортируется в жидкой фазе. Наиболее тяжелые нерастворимые частицы оседают в долинах и устьях рек, а более мелкие вместе с растворенными минералами попадают в Мировой океан.

Реки являются главным переносчиком океанических осадков. Общее их количество, ежегодно сносимое реками в океан, оценивают в 22 млрд. т, в том числе 18,5 млрд. т в твердом виде и 3,2 млрд. т в растворенном состоянии (рис. 24).

Рис. 24. Схема распределения относительного вклада главных источников океанических осадков

Значительный объем осадков приносится в океан ветрами. Тонкая взвесь пылевидных частиц содержится даже в спокойной, невозмущенной ветрами атмосфере. Ветры же поднимают мелкие частицы обломков пород на высоту 5-10 км и переносят их на многие тысячи километров. Особенно велика роль ветра как поставщика океанических осадков вблизи крупных континентальных пустынь, например, Северной или Юго-Западной Африки с их огромными запасами тонкодисперсных песков. По оценкам специалистов, ветры ежегодно поставляют в Мировой океан около 1,6 млрд. т осадков.

Важным источником океанических осадков являются континентальные ледники. Вмерзшие в лед морены в составе ледниковых языков иногда достигают берега и вместе с айсбергами по воле течений уносятся на многие тысячи километров от континента. В низких широтах по мере таяния ледника морены выпадают на дно, участвуя таким образом в осадконакоплении в океанах. Количество осадков, поступающих в Мировой океан в результате таяния айсбергов, достигает 1,5 млрд. т в год.

Значительная часть обломочных частиц попадает в моря и океаны в результате волновой эрозии берегов - морской абразии. При этом обломки пород, слагающих берега, подвергаются обработке в волно-прибойной зоне, а затем волнами и течениями переносятся и аккумулируются в соответствии с рельефом дна и направлением течений.

Крупные массы обломочных частиц поступают в моря и океаны также в результате береговых оползней под действием грунтовых вод, землетрясений. Эти осадки, как и продукты морской абразии, в основном концентрируются вблизи берегов и на значительные расстояния обычно не переносятся. Общее количество осадков, поступающих в Мировой океан в результате разрушения берегов, оценивают в 500 млн. т в год.

Кроме чисто "земных" источников, океанические осадки постоянно пополняются за счет выпадающих на поверхность планеты метеоритов и космической пыли. Ежегодное количество материала космического происхождения, попадающее в океанические осадки, составляет в среднем 5 млн. т.

Важным источником океанических осадков является вулканическая деятельность. Основной формой участия вулканов в океаническом осадконакоплении являются подводные извержения, в результате которых на поверхности дна образуются лавовые покровы. Многократные излияния приводят к тому, что маломощные океанические осадки переслаиваются слоями базальтов. Мощность такого "слоеного пирога", сложенного чередованием магматических пород с осадочными, может достигать нескольких километров. Наземные вулканы внутриокеанических островов и островных дуг выбрасывают значительное количество вулканического пепла, который рано или поздно также оказывается на океаническом дне; и хотя по сравнению с лавовыми излияниями масса выпадающих в осадок вулканических пеплов несравненно меньше, они все же играют заметную роль в океаническом осадкообразовании.

Общая масса вулканического материала, вносимого в океанические осадки, достигает 2-3 млрд. т в год.

Вся эта масса обломочного и вулканогенного материала, попадающая в Мировой океан, подвергается здесь дальнейшей переработке - измельчению, растворению легкорастворимых минералов, биологическому усвоению, а также участвует в различных химических превращениях. Основная часть нерастворимых (нерастворенных) частиц непосредственно оседает на дно, участвуя в механическом осадкообразовании. Объем механического осадконакопления оценивается в 24,6 млрд. т в год.

Другая часть сносимых в океан осадков усваивается живущими здесь организмами - планктоном, некоторыми водорослями, моллюсками и даже рыбами и используется ими для постройки раковин, скелета. После отмирания организма органическое вещество сравнительно быстро растворяется в воде, а твердый скелет опускается на дно - так в океанах происходит биологическое осадкообразование. Ежегодный вклад этой формы осадконакопления составляет около 2 млрд. т. И наконец, третий вид этого процесса - химическое осадкообразование. Содержащиеся в морской воде соли в определенных условиях могут выпадать из раствора и оседать на дно. Так, в условиях жаркого и сухого климата осаждаются соленосные породы в полностью или частично изолированных лагунах. Кроме того, содержащиеся в воде соли и растворенные газы при определенных давлении и температуре способствуют химическим превращениям сносимых в океан растворов в твердые, нерастворимые минералы, которые выпадают в осадок в виде корок, конкреций и т. д. Доля химического осадконакопления сравнительно невелика и составляет всего около 150 млн. т в год.

Общее количество осадков, формирующихся ежегодно в Мировом океане, таким образом, составляет почти 27 млрд. т или около 18 км³!

Приведенные три вида океанического осадкообразования завершаются формированием и накоплением различных по происхождению осадков.

Осадки океанов делятся на пять типов:

терригенные, представленные в основном обломками пород, слагающих континенты и снесенных в океан реками, временными потоками, ветрами и айсбергами, а также в результате оползней и волновой эрозии берегов;

органогенные, сложенные твердыми скелетами отмирающих организмов - различными раковинами, кораллами и их обломками, скелетами планктона и водорослями;

хемогенные, представленные породами химического происхождения, образующиеся и осаждающиеся непосредственно из морской воды;

вулканогенные, сложенные изверженными и излившимися продуктами деятельности надводных и подводных вулканов;

полигенные, представленные ассоциациями осадков различного происхождения.

Как видно из соотношения вкладов различных источников, современное осадконакопление определяется совместным влиянием ряда факторов, важнейшими из которых являются: рельеф и особенности строения водосборных бассейнов на суше, обеспечивающие речной сток; глубина океана, наклон дна и особенности его рельефа; изменения климата; направление и скорость течений; биологическая продуктивность; вулканическая активность.

Перечисленные факторы в той или иной степени действуют одновременно, что и определяет исключительно пеструю картину распре деления океанических осадков различной природы.

Однако в этом сложном распределении осадков разного составе удается выделить три главные зональности океанического осадконакопления:

циркумконтинентальную,

климатическую,

вертикальную.