Курс лекций по инженерной геологии (стр. 40 )

Неритовая, или мелководная зона (сублитораль). Эта обширная зона занимает область шельфа и простирается до глубины 150—200 м. В силу того, что ветровое волнение распространяется практически на всю указанную толщу воды, обломочный материал в этой области подвергается сортировке по своим размерам. Ближе к берегу располагаются относительно более крупные песчаные частицы, а по мере удаления от береговой линии размеры частиц уменьшаются и песчаные частицы сменяются илистыми. Наряду с отмеченной закономерностью, в отдельных местах в зависимости от направленности ветровых волн, рельефа дна, морских течений образуются крупные песчаные банки, к которым часто приурочены колонии устриц. Для шельфа также типичны осадки из целых и раздробленных раковин моллюсков — ракушняки. Наиболее значительные аккумуляции ракушняков на шельфе находятся в аридных областях тропического пояса.

На участках перехода от шельфа к контитентальному склону и в верхней части последнего откладываются тонкопесчаные осадки с примесью глауконита — слюдоподобного минерала зеленого цвета. Здесь же образуются скопления фосфатов кальция – фосфоритов. Процесс их образования происходит следующим образом. Фосфор входит в состав животных белков и при их разрушении и доступе кислорода образует фосфат-ион. Разложение органических остатков наиболее энергично происходит на глубине 350—1000 м, где морские воды обогащаются СО2 и РО4. Поднимаясь с восходящими течениями, вода поступает в зону шельфа, где из-за уменьшения давления уменьшается содержание СО2, а ионы кальция соединяются с фосфат-ионами и происходит выпадение фосфата кальция. В дальнейшем в результате процессов диагенеза образуются конкреции скрытокристаллического апатита — так называемые фосфориты.

Специфические осадки образуются в заливах, отшнурованных косами или перемычками от моря, в которые морская вода поступает ограниченно. В этих условиях происходит кристаллизация и осаждение водорастворимых солей. Известным примером современного образования соленых осадков служит залив Каспийского моря Кара-Богаз-Гол, находящийся в крайне аридных климатических условиях закаспийских пустынь. Осаждение солей также происходит в системе мелких водоемов Сиваша — залива Азовского моря, отделенного крупной песчаной перемычкой — Арабатской стрелкой.

Совершенно особая обстановка, исключительно важная для осадкообразования во всей системе Мирового океана, сложилась в эстуариях и приустьевых участках морей, где происходит встреча пресных речных вод, несущих растворенные вещества и взвеси мелкообломочного материала, с соленой морской водой.

Во-первых, резкое изменение скорости речного потока при его впадении в море влечет за собой выпадение относительно крупных обломочных частиц. Во-вторых, изменение щелочно-кислотных свойств речных вод при смешивании их с морскими вызывает коагуляцию тонких взвесей твердых терригенных частиц и коллоидных растворов органических соединений и оксидов железа, которые в большом количестве содержатся в речных водах. Скоагулированные сгустки этих веществ не только сами осаждаются, но одновременно увлекают в осадок тяжелые металлы и другие химические элементы, которые содержатся в речной воде в рассеянном состоянии.

Процессы, происходящие в приустьевых участках морей, принципиально изменяют состав воды. Морская вода не только меньше содержит всяких примесей, которые были выведены в осадок на контакте река—море, но изменяет соотношение растворимых веществ и твердых взвесей в пользу растворимых веществ. Эстуарии и приустьевые участки моря, а также в какой-то мере весь шельф в целом играют роль «геохимических ловушек» для выносимых с суши тяжелых металлов и растворимых органических веществ. Высокая концентрация различных веществ, в том числе необходимых для живых организмов, в эстуариях и авандельтах обусловливают обильный и разнообразный органический мир.

Особое положение среди биогенных образований Океана занимают коралловые рифы, сложенные карбонатными скелетами кораллов, мшанок, раковинами моллюсков, которые прочно сцементированы скоплениями остатков микроскопических известковых водорослей.

Колонии коралловых полипов образуются на глубине от 1—2 м до 50—70 м. Условием их существования является теплая (23—26°С) прозрачная морская вода нормальной солености, без замутняющих взвесей. Даже небольшое замутнение стекающей с берега дождевой водой, равно как опреснение, приводит к гибели коралловых полипов. Образование колоний коралловых полипов в настоящее время практически ограничено тропиками.

Выделяют три типа рифов. Береговые, или окаймляющие, рифы образуются на дне в непосредственной близости от берега. Барьерные рифы — мощные сооружения, простирающиеся параллельно берегу и отделенные от него мелководным заливом — вытянутой лагуной. Наиболее оригинальны кольцевые рифы, или атоллы, распространенные в центральных частях Тихого и Индийского океанов. Внутри кольца рифов находится лагуна, сообщающаяся с морем. Атолл имеет форму массивной башни с отвесными стенами, уходящими на большую глубину. Образования атоллов связано с постепенны погружением выступов океанического дна, возможно, вулканов.

Мощность рифовых известняков на атоллах весьма значительна и по данным бурения может превышать 1 км. Поверхность атоллов выступает на 1,5—2 м над уровнем Океана и представляет собой абразионную платформу покрытую коралловым песком. В кавернах рифовых известняков содержится соленая морская вода, на которой «плавает» более легкая пресная дождевая вода, находящаяся в песке. Атоллы являются настоящим оазисом в безжизненной пустыне Океана. В зарослях кустарников и кокосовых пальм гнездятся колонии птиц, рифы ниже уровня воды насыщенны многочисленными морскими обитателями, на абразионной приливно-отливной платформе растут экзотические мангровые деревья, получающие элементы минерального питания не из почвы, а из морской воды.

За пределами континентального склона отлагаются глубоководные, или батиальные, осадки. На большей части ложа Океана залегают специфические глубоководные океанические илы. Они представлены либо известковыми илами светло-серого цвета, либо синевато-серыми глинистыми илами, в основном состоящими из высокодисперсных глинистых терригенных частиц с незначительной примесью мелких обломочных зерен кварца, явно занесенных в пределы акватории ветром. Цвет этих илов обусловлен недостатком свободного кислорода на дне Океана, вследствие чего железо в них находится в двухвалентной форме. Терригенное происхождение глинистых частиц не вызывает сомнения, но ранее литологи предполагали, что все они поступили с речным стоком. После обнаружения процесса тотального осаждения взвешенных твердых частиц на контакте река—море ученые склоняются к мнению о том, что не менее половины этого материала также принесено ветром.

Ранее также предполагали, что океанические илы сформировались путем непосредственного осаждения высокодисперсных частиц. Но оказалось, что столь мелкие частицы не могут достигнуть дна за то время, на протяжении которого накапливались илистые осадки. Следовательно, что-то должно способствовать их более быстрому осаждению. Исследованиями ученых многих стран было обнаружено, что планктонные организмы-фильтраторы отфильтровывают ненужные вещества и выделяют их в виде пеллетов комочков размером от 0,01 до 1 мм. По причине того, что величина комочков в сотни и тысячи раз превышает размеры высокодисперсных глинистых частиц, они соответственно быстрее осаждаются на дно. Таким образом, хотя глинистые глубоководные илы и состоят преимущественно из терригенных частиц, но имеют биогенное происхождение.

Биогенное образование известковых илов и ранее не вызывало сомнения, так как в их составе присутствуют панцири и скорлупки планктонных организмов. Среди известковых органических илов выделяют по составу слагающих их отмерших организмов фораминиферовые, птероподовые и т. п. Для батиальных осадков особенно типичны  глобигериновые илы, состоящие из микроскопических раковин глобигерин и их обломков, также агрегированных в пеллеты.

Среди глубоководных осадков выделяются гляциально - морские отложения айсбергов, распространенные в районах, окружающих Антарктиду. Они отличаются наличием крупных обломков и плохой сортированностью.

На составе океанических илов сказывается климатическая зональность: в холодных областях преобладают кремнистые илы, в тропических — известковые.

Наиболее глубоководные — абиссальные осадки залегают на глубинах более 4500—5000 м. Как уже поминалось, ниже указанной глубины вода усиливает свою растворяющую способность, вследствие чего карбонатные пеллетты растворяются и известковые илы среди наиболее глубоководных осадков отсутствуют. Здесь распространенными осадками являются радиоляриевые илы и так называемая красная глубоководная глина.

Радиоляриевые илы состоят из опаловых скелетов радиоляй — микроскопических планктонных животных — с примесью скорлупок диатомей и высокодисперсных частиц. Красная глубоководная глина имеет разнообразный полигенный состав и сложена высокодисперсными частицами вулканических выбросов, глинистых минералов и гидроксидов железа. Характерной примесью более глубоководных осадков являются «космические шарики», состоящие либо из силикатного стекла ультраосновного состава, либо из никелистого железа. Размер шариков — от нескольких тысячных долей миллиметра до 0,5 мм. По-видимому, шарики представляют собой застывшие брызги мелких метеоритов, разбившихся и расплавившихся при вхождении в атмосферу Земли.

Огромные пространства океанического ложа, особенно в Тихом и Индийском океанах, покрыты железомарганцевыми конкрециями. Они имеют округлую, уплощенную, иногда очень неправильную форму. Их размеры сильно колеблются; наиболее часто встречаются конкреции размером 3—7 см в поперечнике. Конкреции образуются быстрее, чем происходит накопление красных глубоководных глин. Помимо железа и марганца в конкрециях концентрируются никель, кобальт, медь и другие металлы. Таким образом, океанические железомарганцевые конкреции — ценная комплексная руда.  В некоторых местах конкреции покрывают 50% поверхности дна и их содержание достигает 40 кг на 1 м2.