Геологическая деятельность морей и океанов

• Ударная сила волны
• Удары обломков горных пород, переносимых волной
• Растворение и выщелачивание морской водой горных пород, слагающих берега
• Сжатие воздуха в порах и полостях породы во время удара волн, которое приводит к растрескиванию пород под воздействием высокого давления

 

Воздействие процесса абразии проявляется до глубины нескольких десятков метров, а в океанах до 100 м и более.

Воздействие абразии на берега приводит к формированию обломочных отложений и определённых форм рельефа. Процесс абразия протекает следующим образом. Ударяя о берег, волна постепенно вырабатывает в его основании углубление - волноприбойную нишу, над которой нависает карниз. По мере углубления волноприбойной ниши под действием силы тяжести карниз обрушивается, обломки оказываются у подножия берега и под действием волн превращаются в песок и гальку.

 

Рис. 9. Волноприбойная ниша

Рис.10. Абразионная терраса (бенч) у основания клифа

 

Образовавшийся в результате абразии обрыв или крутой уступ называют клиф. На месте отступающего обрыва формируется абразионная терраса, или бенч (Рис.10), состоящая из коренных пород. Клиф может граничить непосредственно с бенчем или отделяться от последнего пляжем. Также в результате абразии иногда образуются бухты, пещеры и арки. Образующийся обломочный материал уносится от берега, образуя подводные аккумулятивные террасы.

                По мере развития абразионных и аккумулятивных террас волны оказываются на мелководье, забуруниваются и теряют энергию не доходя до коренного берега, из-за этого процесс абразии прекращается.

Волны осуществляют не только разрушительную работу, но и работу по перемещению и аккумуляции обломочного материала. Набегающая волна выносит гальку и песок, которые остаются на берегу при отступании волны, так образуются пляжи. Пляжем (Рис.11) называют полосу наносов на морском побережье в зоне действия прибойного потока.

Рис.11. Пляж. Побережье Черного моря.

При забурунивании волн на глубинах в первые метры, отлагаемый под водой материал (песок, гравий или ракушняк) образует подводный песчаный вал. Иногда подводный аккумулятивный вал, разрастаясь, выступает над поверхностью воды, протягиваясь параллельно берегу. Такие валы называются барами. Формирование бара может приводить к отделению прибрежной части морского бассейна от основной акватории - образуются лагуны. Лагуна представляет собой неглубокий естественный водный бассейн, отделённый от моря баром или соединяющийся с морем узким проливом. Основной особенностью лагун является отличие солёности вод и биологических сообществ. Элементы профиля абразионного и аккумулятивного берегов для трех типичных случаев показаны на рис.12.

 

Рис. 12. А. Активно абрадируемый берег. Б. Аккумулятивный берег с надводной террасой. В. Аккумулятивный берег с баром. 1. Массив коренной суши. 2. Мелкозернистые наносы. 3. Крупнозернистые наносы. 4. Граница абрадированной части массива суши, к - клиф: н - прибойная ниша; п - пляж; бв - береговые валы; пбе - подводный береговой склон; аб - подводная абразионная терраса; ак - подводная аккумулятивная терраса; пв - подводные валы; сг - свал на большие глубины; на - область неволновой аккумуляции; та - надводная аккумулятивная терраса; бб - береговой бар, л - лагуна.

 

5. Образование осадков в морях и океанах

 

Процесс образования морских отложений называется осадкообразованием или седиментогенезом. Состоит процесс из нескольких последовательных стадий ( Н.М. Страхов, 1954):

1. Поступление осадочного материала
2. Разнос по площади моря или океана
3. Дифференциация или сортировка
4. Стадия седиментогенеза – образования устойчивых и закономерно сформированных комплексов осадочных частиц различных типов морских отложений.

4.1 Происхождение  морских осадков и распределение их по дну океана

С удалением от береговой линии в море возрастает значение процессов отложения осадков. Эта сторона геологической деятельности моря наиболее важна, так как во все эпохи истории Земли море покрывало большую часть поверхности земного шара; поэтому среди осадочных горных пород наиболее распространены породы морского происхождения.

Материал, из которого слагаются морские отложения, образуется главным образом за счет сноса с суши. Он поступает в море в виде водных растворов или твердых частиц. Растворенный в воде материал переходит в осадок или химическим путем, выпадая из раствора, или через посредство живых организмов. Отложение твердых частиц, поступающих с суши, подчиняется одинаковым закономерностям независимо от их происхождения. 

По происхождению можно разделить на следующие группы:

• терригенные, образующиеся за счет накопления продуктов механического разрушения горных пород;

• биогенные, формирующиеся за счёт жизнедеятельности и отмирания организмов;

• хемогенные, связанные с выпадением из морской воды;

• вулканогенные, накапливающиеся в результате подводных извержений и за счёт принесённых с суши продуктов извержений;

• полигенные, т.е. смешанные осадки, образующиеся за счёт материала разного происхождения.

В целом, вещественный состав донных осадков определяется следующими факторами:

• глубиной области осадконакопления и рельефом дна;

• гидродинамическими условиями (наличием течений, влиянием волновой деятельности);

• характером поставляемого осадочного материала (определяемого климатической зональностью и удалённостью от континентов);

• биологической продуктивностью;

• вулканизмом и гидротермальной деятельностью.

Одним из определяющих факторов является глубина, позволяющая выделять несколько зон, отличающихся особенностями осадконакопления. Литораль (от лат. «litoralis» - береговой) - пограничная полоса между сушей и морем, регулярно затопляемая во время прилива и осушаемая при отливе. Литораль представляет собой зону морского дна, расположенную между уровнями самого высокого прилива и самого низкого отлива. Неритовая зона соответствует глубинам шельфа (название зоны дано по моллюску Nerita, широко распространённому в этой зоне).Батиальная зона (от греч. «глубокий») примерно соответствует области континентального склона и подножия и глубинам 200 – 2500 м. Эта зона характеризуется следующими экологическими условиями: значительное давление, почти полное отсутствие света, незначительные сезонные колебания температуры и плотности воды; в составе органического мира преобладают представители зообентоса и рыбы, растительный мир весьма беден из-за отсутствия света. Абиссальная зона (от греч. «бездонный») соответствует морским глубинам более 2500 м, что отвечает глубоководным котловинам. Воды этой зоны характеризуются относительно слабой подвижностью, постоянно низкой температурой (1-20C, в полярных областях ниже 00C), постоянной солёностью; здесь полностью отсутствует солнечный свет и достигаются огромные давления, что определяют своеобразие и бедность органического мира. Участки, глубиной более 6000 м обычно выделяют как ультраабиссальные зоны, соответствующие наиболее глубоким участкам котловин и глубоководным желобам.

 

4.2 Осадконакопление в литоральной зоне

Для зоны литорали характерны осадки непосредственно связанные с береговой зоной, в зависимости от строения которой они быстро изменяются по простиранию. У абразионных берегов формируются терригенные отложения (от глыб до песков); для аккумулятивных берегов типичны песчаные и галечные пляжи. На низменных побережьях, затопляемых во время наиболее высоких приливов или нагонов морской воды, образуются марши - болотистые, заросшие травой луга, сложенные илистыми или песчано-илистыми наносами, на которых формируются богатые гумусом почвы. Части плоских низменных морских побережий, ежедневно заливаемые морем во время приливов и освобождающиеся от морской воды во время отливов, сложенные илистыми отложениями, называются ватты. Осадок приносится на ватты приливной водой и отлагается в результате уменьшения скорости течения. Обычно приливное течение, более сильное, отлагает более грубозернистый материал, отливное - более тонкие осадки. Это создаёт характерное для ватт чередование материала разного состава, обычно песчано-алевритового и алевритово-глинистого. Ватты образуются только там, где нет сильных прибоев и постоянного морского течения, размывающего наносы. Они развиваются, главным образом, на защищенных частях берега (например, на немецком берегу под защитой Фрисландских островов). Особенно быстро растут они там, где в море впадают реки, в обилии приносящие илистый материал. В тропиках на берегах, затопляемых приливами, образуются мангровые заросли.

 

4.3 Осадконакопление на шельфах

Осадки шельфа отличаются большим разнообразием и отражают пестроту условий осадконакопления на материковой отмели.

Терригенные осадки имеют наибольшее распространение на шельфе, главным источником их являются реки. У скалистых крутых берегов под действием волн происходит сортировка обломочного материала, и на внутреннем крае шельфа близ берега накапливаются более крупные обломки (галька, гравий); дальше от берега, с увеличением глубины оседает более мелкий материал. У пологих берегов обширные площади шельфов заняты отсортированными песками.

В области шельфа, характеризующегося большим разнообразием растительных и животных организмов, органогенные осадки имеют достаточно широкое распространение в основном там, где ограничен принос обломочного материала.

Для теплых морей характерны мелководные бентогенные карбонатные отложения, представленные ракушечниками. В холодных морях при низкой температуре раковины моллюсков растворяются и не образуют значительных отложений; на внешнем крае открытых шельфов холодных морей присутствуют биогенно-кремнистые осадки.

Другая группа организмов с известковым скелетом - кораллы, которые на шельфе создают органогенные карбонатные осадки, представленные коралловыми рифами и продуктами их разрушения.

Различают три основных типа коралловых рифов:

1. береговые;

2. барьерные;

3. атоллы.

Береговые рифы начинаются непосредственно от берега или на небольшом расстоянии, протягиваются вдоль берега материка или острова, постепенно понижаясь в сторону океана.

Барьерные рифы в виде гряды или отдельных звеньев тянутся в удалении от берега, повторяя его очертания.

Атоллы образуются грядой, состоящей из цепи коралловых островов, замыкающих внутри кольца лагуну, которая может соединяться с океаном проливом.

 

4.4 Осадконакопление на континентальном склоне и подножии

В этих зонах глинистые осадки покрывают около 60% поверхности, пески 25%, биогенные осадки 5%, выходы коренных пород занимают около 10% площади. Таким образом, преобладает тонкозернистый терригенный материал, поступающий с шельфа.

Специфика осадконакопления определяется наличием уклона, способствующего образованию мутьевых потоков (турбидитных), перемещающих вниз по склону огромные массы материала. Часто турбидитные потоки тяготеют к подводным каньонам, являющимся продолжением речных долин или связанным с зонами разломов. С турбидитными потоками связано образование специфичных отложений - турбидитов, характеризующихся гравитационной слоистостью. Такая слоистость образуется при последовательном выпадении всё более и более мелких частиц. Материал каждого турбидитного потока в основании будет представлен наиболее крупными (галечно-песчаными) частицами, в верхней части наиболее тонкими глинистыми частицами, образуя один ритм. Во время следующего турбидитного потока образуется новый ритм, отложения которого перекрывают предыдущий. Цикл может повторяться сотни тысяч раз, в результате чего образуется толща пород с многократно повторяющимися ритмами. Строение ритма, формирующегося за счёт выпадения материала из турбидитного потока, отражено на рисунке 13:

 

0

Рис. 13. Строение ритма турбидитов

 

4.5 Осадконакопление в абиссальной зоне

Осадконакопление в глубоководной области океанов существенно отличается от осадконакопления в пределах областей развития континентальной коры:

1. Резко ограниченное поступление терригенного материала, связанное с его осаждением в областях окраинно-континентальной седиментации. Исключение составляют прилегающие к континентам абиссальные аккумулятивные равнины, куда материал выносится турбидитными потоками.

 

Рис 12. Средний состав осадочного чехла континентов (геосинклиналей и платформ) и океанов. (по Коссовская, Шутов, Симанович, 1981 )

 

2. Прохождение осадочным материалом (как неорганического, так и органического происхождения - панцири и скелеты микроорганизмов), стадии взвеси. Распределение взвести имеет выраженную вертикальную зональность и в целом её количество с глубиной уменьшается.

3. Значительная роль биогенного материала и чрезвычайно важная роль биогенных процессов в осадконакоплении. В процессе жизнедеятельности организмов протекают процессы биофильтрации, биоассимиляции, биосорбции и биологического транспорта.

4. Низкая скорость осадконакопления 0,1-10 мм/1000 лет и дефицит осадков.

5. Однотипность осадков глубоководных котловин на больших площадях.

Типичными осадками абиссальных областей являются биогенные известковые и кремнистые илы, состоящие преимущественно из скелетов планктонных организмов.

Основными поставщиками кремнистого осадочного материала являются микроскопические диатомовые водоросли, радиолярии, кремниевые губки, жгутиковые водоросли.

Карбонатный материал интенсивно растворяется в глубинных водах. В целом, карбонатные осадки, составляют 60-70% осадочного слоя океанов.

На значительных участках океанического дна (15-30 % осадочного слоя океанов) развиты "красные глубоководные глины", представляющие собой полигенные образования, состоящие из остаточного вещества после растворения на поверхности дна карбонатного материала, из тонких терригенных частиц, частиц дальнего разноса вулканического пепла, метеоритной пыли, аутигенных образований (железомарганцевые конкреции, цеолиты, некоторые глинистые минералы) и нерастворённого биогенного материала (обломки зубов рыб, крупные зубы акул, клювы кальмаров, ушные косточки китов). Скорость накопления этих осадков крайне низкая, обычно менее 1 мм в 1000 лет, что обусловлено весьма ограниченным поступлением как терригенного, так и биогенного осадочного материала.