Курс лекций по инженерной геологии (стр. 39 )

Еще более сильно меняется давление воды, возрастая с каждым метром глубины на 1 кг/см2. Постепенное нарастание давления на глубине около 6 км обусловливает существенное изменение свойств воды и усиливает ее растворяющую способность. В результате на указанной глубине, т. е. в глубоководных желобах и впадинах, растворяются карбонаты кальция и магния, которые в поверхностном слое Океана практически нерастворимы.

Механическая работа морской воды

Энергия движущейся воды на поверхности Океана — ветровых волн, приливов и отливов, морских течений расходуется на разрушение берегов, перенос и отложение продуктов разрушения, выработку форм прибрежного рельефа. Особенно велика роль ветрового волнения. Высота волн во время сильных штормов может достигать 15— 20 м, а волнение проявляется до глубины 150—200 м. Катастрофический характер имеют волнения, вызываемые тропическими циклонами, и цунами — огромные волны, возникающие от землетрясений, эпицентр которых находится на дне Океана. Механическое воздействие волн на берега называется морской абразией.

В зависимости от морфологии берега, состава и строения слагающих его пород выделяются два типа берегов: приглубые, с крутым уклоном дна, с которого вода уносит обломочный материал, и отмелые, с пологим уклоном дна, на котором задерживаются и накапливаются продукты разрушения берега. Наиболее интенсивно разрушаются приглубые берега. В результате ударов волн в основании приглубого берега образуется волноприбойная ниша. Она углубляется до тех пор, пока нависающие над ней породы не обрушиваются с образованием отвесного обрыва — клифа. В некоторых местах, где берег сложен известняками различной прочности, волноприбойная ниша может сильно углубиться под нависающую толщу, в которой образуются провалы округлой формы. Сквозь них можно видеть морскую воду, заливающую во время приливов волноприбойную нишу. Такие формы рельефа получили название морского карста.

Постепенно береговой уступ под длительным воздействием ударов морских волн отступает и образуется абразионная терраса — бенч. Часть обломочного
материала уносится за пределы бенча и входит в состав аккумулятивной террасы, а часть откладывается приливами перед береговым обрывом, образуя пляж.

На отмелых берегах абразионные процессы слабо проявляются. Здесь характерны процессы переотложения рыхлого обломочного материала на пологом откосе морского дна и образование пляжей.

В зависимости от конфигурации береговой линии и направления ветра, вызывающего морские волны, обломочный материал перемещается вдоль берега, образуя отмели, песчаные косы, расположенные под углом к берегу, и бары — крупные валообразные аккумулятивные формы, протягивающиеся вдоль берега.

Геологическая деятельность живых организмов Океана

Группировка морских организмов по условиям местообитания. Хотя по количеству видов живых организмов Океан и уступает суше, но органический мир морей и океанов весьма разнообразен и представлен более чем 300 тыс. видов. В зависимости от условий местообитания морские организмы подразделяются на три большие группы: планктонные (блуждающие), бентосные (глубинные) и нектонные (плавающее).

Планктонные организмы населяют самый верхний слой Океана. Они неспособны самостоятельно перемещаться и переносятся водой. К ним относятся многочисленные одноклеточные животные организмы (зоопланктон): фораминиферы, имеющие крошечные раковины, построенные из карбонатов кальция и магния; радиолярии, обладающие сложным высокосимметричным опаловым скелетом. В планктоне присутствуют также мелкие беспозвоночные. Значительную часть планктона составляют фотосинтезирующие организмы (фитопланктон), представленные преимущественно одноклеточными водорослями, в том числе диатомовыми, имеющими опаловые панцири.

В поверхностном слое Океана содержится огромное количество планктонных организмов, которые составляют более 80% биомассы Мирового океана и в процессе своей жизнедеятельности осуществляют весьма важную геологическую и геохимическую работу.

В группу бентосных организмов (бентос) объединяются организмы, обитающие на дне или в придонной части моря. Среди бентосных организмов выделяют прикрепленный бентос, к которым относятся крупные водоросли (ламинарии, фукусы и др.), а из животных кораллы, мшанки, губки, многие моллюски и организмы, передвигающиеся по дну: крабы, морские ежи, отдельные моллюски. Перечисленные животные в основном являются обитателями не слишком больших глубин.

Нектонные организмы (нектон) представлены животными, свободно плавающими в воде. К этой группе прежде всего относятся рыбы, водные млекопитающие (дельфины, киты), а также кишечнополостные (кальмары, спруты). Среди представителей нектона также можно выделить глубоководных животных, в частности глубоководных рыб, которые не могут жить в верхних слоях Океана и имеют эволюционно выработанные приспособления для существования на большой глубине.

Геологическая и геохимическая работа живых организмов. Замечательный русский ученый еще в 1921 г. показал, что главным фактором поддержания и направленного изменения химического состава Океана является жизнедеятельность населяющих его организмов. Выше отмечалось, что концентрация растворенных в морской воде химических соединений настолько мала, что по законам химии эти соединения не могут выпадать в осадок. Тем не менее в морях и океанах осаждаются огромные массы карбонатов кальция и магния, оксидов кремния, а также фосфатов кальция и других соединений. Это происходит благодаря живым, которые процессе своей жизнедеятельности захватывают необходимые им вещества, переводят их из растворенного в нерастворимое состояние, а после отмирания выводят в осадок.

Чем меньше организм, тем более краток его жизненный цикл, тем больше его многочисленных поколений и, следовательно, тем большая масса продуктов их отмирания поступает в осадок.

В этом процессе особенно эффективна роль организмов - фильтраторов. Непрерывно пропуская сквозь себя морскую воду, они отфильтровывают все содержащиеся в ней вещества и необходимые из них используют для построения скелета и мягких тканей.

Организмов-фильтраторов много среди бентосных форм, но особенно велико значение фильтраторов планктона.

Основу органического мира Океана образуют продуценты — фотосинтезирующие организмы, использующие энергию солнечных лучей для фотосинтеза первичного органического вещества. Масса фотосинтезирующих организмов планктона, среди которых главными являются диатомовые водоросли, составляет около 0,2*109 т сухого органического вещества. Примерно 50% этой массы образует оксид кремния (опал). Срок жизни диатомей около суток. На протяжении года сменяется около 370 поколений. Нетрудно представить, какое огромное количество кремния извлекается ими из воды Мирового океана и поступает в осадки.

Другие планктонные организмы извлекают путем биофильтрации еще большие массы карбонатов кальция и магния, которые идут на построение их скелетов и раковинок, а после отмирания аккумулируются в осадках.

Этим не ограничивается работа планктонных биофильтраторов. Они отфильтровывают тонкие взвеси твердого вещества и выделяют их в виде более крупных комочков — пеллетов, способствуя быстрейшему осаждению на дно. Ежегодная продукция планктона (т. е. масса планктонных организмов, образующаяся на протяжении года) во много раз превышает огромную массу веществ, поступающих в Океан с речным стоком, вулканическими выбросами и эоловой пылью.

Осадкообразование в морях и океанах

Один из главных результатов разнообразных процессов, совершающихся в системе Мирового океана, — накопление осадков, из которых затем образуются осадочные горные породы. Наука, изучающая образование осадков, превращение их в осадочные горные породы, строение, состав и свойства этих пород, называется литологией.

Осадкообразование, или седиментогенез происходит разными путями. Главным источником поступления осадочного материала являются горные породы и продукты их гипергенного преобразования, которые выносятся реками, ветром и ледниками. Основная масса осадочного материала поступает в виде твердых частиц разного размера (обломков горных пород и минералов) и лишь примерно 1/8 общей массы в растворенном состоянии. Небольшое количество твердых частиц поступает в осадки также в результате абразионных процессов, вулканических извержений и осаждения космической пыли.

Образование большей части осадков происходит в результате сложного взаимодействия биологических, физико-химических и механических процессов. Поэтому осадки следует группировать по составу и обстановкам их накопления.

Осаждение поступивших в морской бассейн веществ происходит не равномерно по всей акватории, а определенным образом в разных обстановках. Эти обстановки в значительной мере определяются ранее рассмотренной морфологией дна Океана и поэтому существуют зоны, закономерно циркумконтинентально сменяющие одна другую от берега к ложу Океана. Таким образом, каждому морфологическому элементу дна соответствуют определенные условия и им соответствующие осадки.

Выделяют следующие зоны осадконакопления.

Прибрежная зона, покрываемая водой во время приливов и осушаемая в отливы, называется литоралью. Для литоральной зоны характерна динамичность и разнообразие условий, что отражается на пестроте осадков. Участки, покрытые илистыми осадками, на небольшом расстоянии сменяются скоплениями песка, гальки и валунов. Помимо терригенного материала (обломков горных пород и минералов), могут образовываться обильные аккумуляции обломков раковин. Некоторые пляжи целиком состоят из ракушнякового детритуса. В значительном количестве здесь накапливаются отмершие водоросли.

Ширина литоральной зоны и состав осадков регулируются типом берегов. На отмелых берегах ширина литорали имеет значительные размеры (сотни метров). Здесь развиты песчаные пляжи; на защищенных от волн участках откладываются илы, часто образуются валы из водорослей и разбитых раковин. На приглубых берегах ширина литорали ограничена несколькими метрами, осадки состоят из гальки, гравия, крупных валунов.

На побережьях тропических морей для литоральной зоны характерны заросли мангров, которые произрастают как на илистых отложениях, так и на абразионных террасах, выработанных на рифовых известняках.