Скорость осадконакопления

Оценка скорости накопления океанических осадков является нелегкой задачей, решение которой во многом определяется точностью определения возраста пород.

В настоящее время для определения возраста осадков широко используются как относительные, так и абсолютные методы.

Относительный возраст осадков определяют по содержащимся в них органическим остаткам, обычно скелетам эволюционирующих видов животных и растений - диатомей, фораминифер, радиолярий; при этом более примитивные формы участвуют в строении более древних осадков, а более совершенные распространены в молодых, современных осадках. Оценивают относительный возраст и по направлению остаточной намагниченности эффузивных пород, не содержащих остатков флоры и фауны, но "запечатлевших" в процессе остывания древнее направление неоднократно менявшейся полярности магнитного поля Земли.

Методы абсолютной геохронологии основаны на измерении содержания изотопов радиоактивных элементов. Зная скорость распада радиоактивного изотопа, можно оценить абсолютный (в годах) возраст вмещающих осадков. Так, для абсолютной геохронологии океанических осадков измеряют содержание радиоактивного изотопа углерода, а также изотопов протактиния, радия, тория и других элементов.

На этой основе по результатам подводного драгирования и бурения с определением абсолютного возраста осадков и их мощности и проведена оценка скорости осадконакопления в океанах.

В соответствии с этими данными минимальной скоростью характеризуется осадконакопление в удаленных от континента глубоководных котловинах. Здесь происходит накопление коричневых глубоководных глин со скоростью менее 1 или даже 0,1 мм в тысячу лет! Таким образом, здесь даже за миллион лет накопится слой осадков толщиной не более 10-100 см. Даже в пределах срединно-океанических хребтов, удаленных еще дальше от континентов, скорость осадконакопления несколько выше за счет активной подводной эрозии и аккумуляции вулканогенных продуктов. Правда, в условиях расчлененного подводного рельефа срединно-океанического хребта накопление осадков здесь происходит лишь в отдельных локальных углублениях, "карманах" и, конечно, в рифтовой долине.

Рис. 27. Схема распространения областей с разными скоростями современного осадконакопления в Мировом океане, ^мм/_{1000 лет}: 1 - 1; 2 - 1-10; 3 - 10-30; 4 - 30-50; 5 - 50

При приближении к континентальному подножию скорость осадконакопления резко возрастает. Так, если накопление кремнистых диатомово-радиоляриевых илов в Тихом океане происходит со скоростью в среднем около 4 мм в 1000 лет, то скорость накопления фораминиферовых илов у подножия уже достигает 18 мм в 1000 лет. Однако максимальной скоростью характеризуется накопление терригенных осадков у континентальной окраины, особенно в зоне гумидного климата - зоне максимальной денудации и сноса. Здесь скорость осадконакопления уже измеряется несколькими метрами в 1000 лет, а вблизи устьев крупных рек она достигает десятков и даже сотен метров в тысячелетие! (рис. 27). Такие участки занимают, однако, сравнительно небольшую часть площади Мирового океана; поэтому среднее значение скорости осадконакопления значительно ниже и в среднем для Мирового океана составляет около 50 ^мм/_{1000 лет}.

Учитывая, что самые древние осадки, обнаруженные на дне океанa, имеют возраст около 150 млн. лет, нетрудно подсчитать, что за этот период геологической истории Земли в океанах должен был накопиться слой осадков толщиной в 7,5 км. Фактически осадков на дне океана значительно меньше - средняя мощность океанических осадков измеряется всего несколькими сотнями метров. Более того, расчеты показывают, что существующий объем океанических осадков при современной скорости осадконакопления мог бы сформироваться всего за 7-8 млн. лет (а не за 150 млн.), т. е. в 10-15 раз быстрее. Если же при этом учесть, что возраст Мирового океана, по-видимому, значительно больше 150 млн. лет, то это удивительное несоответствие может быть объяснено либо прекращением седиментации в какие-то периоды, либо загадочным исчезновением значительной части новообразованных океанических осадков.

Сейчас ученые склоняются к мысли, что и первое, и второе предположения в той или иной степени справедливы.

Прежде всего о скорости осадконакопления. Хотя седиментация и не прекращалась, но скорость ее, по-видимому, не была постоянной - менялись площадь и рельеф суши, положение континентов относительно климатических зон, биологическая продуктивность океана и т. д. Вполне возможно, что в какие-то эпохи скорость осадконакопления была значительно ниже современной.

Кроме того, современная геотектоническая концепция, как это будет показано ниже, допускает существование на периферии океанов зон поглощения океанической коры мантией Земли; при этом одновременно происходит и поглощение слоя рыхлых океанических осадков. Расчеты показывают, что за 150 млн. лет только в глубоководных котловинах океанов сформировалось около 358 млн. км³ осадочных пород. При этом, однако, фактический объем океанических осадков в этих областях составляет всего 133 млн. км³; следовательно, за 150 млн. лет около 225 млн. км³ поглощено мантией Земли!