Геологическая деятельность волн Осадконакопление в морях и океанах

Геологическая деятельность волн Осадконакопление в морях и океанах Главные области накопления осадков – моря и океаны.

Геологическая деятельность волн: -разрушение береговой линии – абразия формирование волноприбойной ниши, клифа – крутого отвесного берега, бенча - наклоненной к морю подводной абразионной террасы -Перенос материала - Аккумуляция материала – формирование пляжей, береговых валов, барров, примкнувших аккумулятивных террас,

Разрушительная и аккумулятивная деятельность моря Абразия (от лат. « abrasion» – соскабливание, сбривание) – процесс разрушения пород волнами и течениями. Абразия наиболее интенсивно протекает у самого берега под действием прибоя. Разрушение горных пород берега слагается из следующих факторов: - удар волны (сила которого достигает при штормах 30 -40 т/м 2); - абразивное действие обломочного материала, приносимого волной; - растворение пород; - сжатие воздуха в порах и полостях породы во время удара волн, которое приводит к растрескиванию пород под воздействием высокого давления; -термоабразия, проявляющаяся в протаивании мёрзлых пород и ледяных берегов, и другие виды воздействия на берега. Воздействие процесса абразии проявляется до глубины нескольких десятков метров, а в океанах до 100 м и более.

Волноприбойная ниша. Побережье Чёрного моря, район п. Агой Волноприбойная ниша. Побережье Турция, Анталья Воздействие абразии на берега приводит к формированию обломочных отложений и определённых форм рельефа. 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 обрушается.

Клиф. Скала Киселева. Побережье Чёрного моря, район г. Туапсе Абразионная терраса (бенч) у основания клифа. Побережье Чёрного моря, район г. Туапсе Образовавшийся в результате абразии обрыв или крутой уступ называют клиф. На месте отступающего обрыва формируется абразионная терраса, или бенч (англ. «bench» ), состоящая из коренных пород. Клиф может граничить непосредственно с бенчем или отделяться от последнего пляжем. Образующийся обломочный материал уносится от берега, образуя подводные аккумулятивные террасы.

В зависимости от характера протекающих процессов берега можно разделить на: стадии отступания берегового обрыва, разрушаемого абразией абразионные террасы -абразионные - аккумулятивные подводные аккумулятивные террасы По мере развития абразионных и аккумулятивных террас волны оказываются на мелководье, забуруниваются и теряют энергию не доходя до коренного берега, изза 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 (от франц. «plage» - отлогий морской берег) называют полосу наносов на морском побережье в зоне действия прибойного потока.

Пляж неполного профиля, представляющие собой наклонённое в сторону моря скопление наносов, примыкающее тыльной стороной к подножию берегового обрыва. Побережье Чёрного моря, район п. Агой Пляж полного профиля, имеющий вид пологого вала. Побережье Чёрного моря. Пицунда, Абхазия Пляжи полного профиля характерны для аккумулятивных берегов, неполного – преимущественно для абразионных берегов.

При забурунивании волн на глубинах в первые метры, отлагаемый под водой материал (песок, гравий или ракуша) образует подводный песчаный вал. Иногда подводный аккумулятивный вал, разрастаясь, выступает над поверхностью воды, протягиваясь параллельно берегу. Такие валы называются барами (от франц. «barre» - преграда, отмель). Формирование бара может приводить к отделению прибрежной части морского бассейна от основной акватории – образуются лагуны. Лагуна (от лат. «lacus» - озеро) представляет собой неглубокий естественный водный бассейн, отделённый от моря баром или соединяющийся с морем узким проливом (или проливами). Основной особенностью лагун является отличие солёности вод и биологических сообществ.

Коса — низкая намывная полоса суши на берегу моря или озера, соединяющаяся одним концом с берегом Хельская коса (слева), Балтийская коса (по центру), Куршская коса (справа), на побережье Балтийского моря Сложена обычно сыпучим материалом, перемещаемым вдольбереговыми течениями: песком, галькой, гравием, ракушей. Коса образуется в результате перемещения обломочного материала волнами и вдольбереговыми течениями и аккумуляции (отложения) этих наносов в результате огибания потоком наносов выступа берега.

Томболо или Перейма Коса также образуется при одновременном поступлении наносов с двух противоположных сторон. Такая коса выдаётся в открытое море почти перепендикулярно берегу и называется стрелка.

Основное свойство осадочных пород и всей стратисферы – способность делиться на слои.

Николаус Стено (1638 – 1686) В 1669 г. опубликовал книгу, в которой изложил некоторые свои заключения. Памятник в Копенгагене.

Наиболее важные заключения Стено: 1). Принцип непрерывности: любой осадочный слой первоначально имел непрерывное распространение и лишь потом мог быть расчленён эрозией или тектоническими дислокациями. Долина монументов, Колорадо, Юта, США.

2). Принцип суперпозиции слоёв: каждый вышележащий слой образовался путём осаждения из жидкости, и во время его образования вышележащие слои ещё не существовали. А. Шацило на обнажении. Восточная Сибирь.

3) Слои первоначально отлагаются горизонтально, и их подошва и кровля являются параллельными. Кембрий Сибирской платформы. Фото Р. В. Веселовского

более крупные частицы оседают ближе к берегу, глины - дальше. Сортированность материала как раз признак спокойной обстановки.

Следы ползания, зарывания, сверления донных животных.

Следы размыва кровли. Кровля слоя – это поверхность геологической одновременности (синхронности), отвечающая одному моменту положения верхней границы осадка.

Бывают и такие следы.

Следы капель дождя и града. Следы капель дождя на глине.

Признаки подошвы слоя. Бугорки и валики различного происхождения. Иероглифы (гиероглифы). 1). Механоглифы: слепки борозд размыва (язычковые валики), следы волочения галек по дну, следы падения галек на дно и т. д. 2). Биоглифы: следы ползания и зарывания донных животных (валики и бугорки), слепки с отпечатков следов ног, лап и т. д. Биоглифы на подошве песчаника.

Биоглифы.

железная конкреция, скорее всего сидеритовая, в песчанистом мергеле верхнего маастрихта (верхний мел), "ситечко" также следы ожелезнения породы. Это следы жизнедеятельности живых организмов. Растений маловероятно т. к. условия осадконакопления были такие, что растения были далеко от мест накопления толщи породы. Конкреция стала закладываться в норах или ходах животных (червей), со временем заполнила полностью весь ход животного, поэтому и форма напоминающая гвоздь.

Слой – термин свободного пользования. В определении нет масштаба. Выделение слоёв в разрезе зависит от детальности исследований. Слои в осадочных породах Микрослоистость в глине. Увеличение в 1000 раз.

Слоистость – отражение динамики той среды, в которой происходит накопление осадка. 1). Косая, формирующаяся на дне направленного потока, реки, морского течения или движения воздуха. 2). Параллельная (горизонтальная) спокойные условия без движения воды у дна. 3). Линзовидная (наверху) и волнистая формируется при резких волновых, колебательных движениях воды (или воздуха). Приливно-отливные, прибрежные зоны моря.

Причины появления слоистости. Слоистость – результат кратковременного перерыва или резкого изменения в процессе отложения осадка. Причины. 1). Сезонные климатические изменения. Влияют на осадки озёр и прибрежных участков моря, где они образуются за счёт материала, принесённого реками (летом материал грубее и его больше, зимой материала меньше и он тоньше). Пример: ленточные глины озёр ледникового питания.

2). Изменения погоды (штормы на море, песчаные бури на суше). 3). Климатические изменения (следующие друг за другом длительные более влажные и более сухие периоды). 4). Изменения гидродинамических условий, вызванные различными причинами (изменение морских течений, половодья или миграция русла рек и т. д. ). 5). Колебания уровня моря (сказываются на накоплении осадков в зоне шельфа, материкового склона и подножия). 6). Изменения, вызванные размножением или гибелью организмов.

7). Изменения, вызванные тектоническими движениями – это наиболее важная и распространённая причина образования слоистых толщ. Накопление осадков – процесс прерывисто-непрерывный!

Осадочный слой присутствует во всех типах земной коры и покрывает ~ 75% поверхности Земли. Осадочный слой практически отсутствует: 1) на щитах древних платформ континентов, 2) в осевых зонах срединноокеанских хребтов.

Мощности осадочного чехла Мирового океана Мощности осадочного чехла в экваториальной части Атлантики

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. 80 % Твердые частицы 20% растворенное вещество

Физико-географическая обстановка осадконакопления зависит от географического положения бассейна, от глубины, удаленности от берега, рельефа дна, температуры воды, прозрачности, солености, т. е. определяется вертикальной и горизонтальной зональностью Мирового океана. По способу образования различают осадки: -терригенные, образованные за счет сноса и переотложения обломочного материала, возникающего на суше при разрушении горных пород, или за счет вулканических выбросов; -- органогенные, происшедшие за счет скопления на дне моря остатков организмов или при участии жизнедеятельности последних; -- химические, осаждающиеся химическим путем из морской воды. - полигенные (красная глубоководная глина); - Вулканогенные

Соотношение осадков различного происхождения неодинаково для определенных зон моря. Терригенные осадки

Глубина - фактор, который позволяет 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. 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 : значительным давлением, почти полным отсутствие света, в составе органического мира преобладают представители зообентоса и рыбы, растительный мир весьма беден из-за отсутствия света. Абиссальная зона (от греч. «бездонный» ) глубина более 2500 м, что отвечает глубоководным котловинам. Воды этой зоны характеризуются относительно слабой подвижностью, постоянно низкой температурой (1 -20 C, в полярных областях ниже 00 C), 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.

Литораль (прибрежная полоса, затопляемая приливе и освобождаемая от воды при отливе) Состав и строение их сильно меняются в зависимости от морфологии берегов и характера слагающих их пород. Терригенные У обрывистых скальных берегов, сложенных крепкими породами, накапливаются крупные глыбы, отчленяемые от берега в результате абразии. На абразионных террасах, образующихся у крутых берегов, накапливается галечник, состоящий из хорошо окатанной гальки. Породы массивной текстуры окатываются в виде яйцевидной или шаровидной гальки, слоистые породы при окатывании дают плоскую гальку. При размыве берегов, сложенных рыхлыми породами, на пляже накапливается песок или гравий. Хемогенные и биогенные

Строение поверхностей наслоения. Признаки кровли слоя. На кровле слоя образуются различные углубления. Донная рябь на кровле слоя песчаника. Симметричная донная рябь стоячих бассейнов. Асимметричная рябь: 1). ветровая 2). на дне потока

Следы струек течения на кровле песчаника.

ОСАДКИ ШЕЛЬФА (МАТЕРИКОВОЙ ОТМЕЛИ). - терригенные - хемогенные - органогенные Глубина до 200 м. На характер осадконакопления в этой области в основном оказывает влияние гидродинамический режим бассейна и рельеф дна, а также количественный и качественный состав донной фауны. Терригенные осадки в области шельфа представлены песками илами. В прибрежной части шельфа на поверхности осадка также могут образовываться знаки ряби, так как при сильных волнениях волны проникают на глубину до 100 м и более. Поверхность осадка часто бывает испещрена ходами червей — илоедов.

Вынос материала реками – главный источник поступления терригенного материала в область шельфа. Около 93% взвешенных частиц речного стока, 40 % растворенных частиц накапливается на границе река – море, а также в этуариях – т. н. маргинальных фильтрах, в результате биогенного вещества в океане в 100 раз больше, чем терригенного приносимого реками.

Терригенные осадки Главные источники терригенного материала – речной сток - ледовые осадки (айсберги) - эоловый разнос По физико-географической обстановке морские осадки делятся на----> Прибрежные или литоральные грубозернистые осадки. Образуются в приливно-отливной и прибойной зонах; Неритовые или сублиторальные, осадки зоны шельфа (Nerita – моллюск, широко распространенный в этой зоне) до глубин 200, редко 500 м; Батиальные осадки (от батис - глубина) приурочены ко всем элементам континентального склона, включая его подножие Абиссальные осадки (от абиссос - бездна) связаны с глубоководными котловинами океанов

Накопление осадков в океане идёт под действием силы тяжести. Главные области накопления осадочного материала – шельф и подножие материкового склона. 0 0 Углы наклона дна на шельфе - 1 -1, 5 , на материковом склоне – 3 -7 , на 0 материковом подножии – 3 -5 . Осадочный материал в океане накапливается практически горизонтально и более или менее ровными слоями. Области в океанах, отличающиеся разными условиями осадконакопления Горизонтальное залегание.

типичная горизонтальная слоистость осадочных пород, гребень Таракташ, Крым

ОРГАНОГЕННЫЕ ОСАДКИ. обломочный кораллово-фораминиферовый известняк Карбонатные более 30% Ca. CO 3 мшанковый известняк Известняк ракушечник

Кремнистые, более 30 % Si. O 2 Диатомит Опока

Главные типы биоса в океанах

Распределение донных отложений в абиссальной зоне Мирового океана:

Радиолярии

В тёплых морях живут удивительные одноклеточные организмы – радиолярии (Radiolaria), одни из старейших живых существ на земле. А удивительны они тем, что будучи одноклеточными, они имеют… скелет из окиси кремния или солей стронция. Скелеты их настолько красивы, что послужили вдохновением для многих художников. Но… как же они тогда размножаются? Ведь одноклеточные организмы обычно размножаются делением! Радиолярии нашли интересный способ для размножения – через отверстия в скелете они выпускают зародыши – амёбовидные жгутики, которые вырастают потом во взрослую особь. Но подробно исследовать это пока так и не удалось…

Фораминиферы - Большинство раковин известковые. Фораминиферы — как морские, так и пресноводные, бентосные и планктонные организмы. Ископаемые фораминиферы служат для определения возраста палеозойских, мезозойских и кайнозойских отложений. Современные фораминиферы мелкие — 0, 1 мм, а некоторые вымершие виды достигали 20 см.

Распределение осадков по вертикальной зональности Состав пород Слоистость Органические остатки Другие признаки Прибрежные(зо на приливов и отливов) Конгломераты, песчаники, алевролиты. Ракушечник, редко угли Пологонаклонная, перекрестная Толстостенные раковины и их обломки Трещины усыхания, знаки ряби, ходы илоедов Мелководные(7 0 -200 м) шельф Органогенные известняки, горючие сланцы. Песчаники с глауконитом, алевролиты, аргиллиты. Хемогенные- кремнистые, карбонатные, конкреции-Fe, Mn, P Горизонтальная Разнообразные и многочисленные Умеренноглубоководная до 500 м Преобладают глинистые, реже алевролиты и песчаники. Органогенные-редко мел и др. Хемогенные кремнистые, карбонатные, пластовые фосфориты Тонкая горизонтальная Хрупкие, тонкостенные раковины моллюсков, малочисленные Слабое движение придонных вод Глубоководные до 3000 м Глинистые, кремнистые, карбонатные илы Редкие радиолярии, фораминиферы В ископаемом состоянии редкая фация Больших глубин >3000 Современные красные глины и илы Ископаемые фации неизвестны

Согласно Ч. Дарвину развитие атолла начинается с берегового рифа, окаймляющего остров вулканического или иного происхождения. В результате жизнедеятельности организмов на внешнем склоне и гребне риф начинает распространяться в сторону моря, образуя риф-флет, который постепенно становится все более широким. Если в это время начнется медленное опускание морского дна, то вместе с островом начнет погружаться и рифовая платформа, так как биологическая активность кораллов живой зоны недостаточна для того, чтобы их рост успевал компенсировать погружение. Иное соотношение сил складывается в биоконструктивной части рифа, т. е. в верхнем отделе внешнего склона и на гребне. Здесь кораллы и известковые водоросли по мере опускания дна успевают надстраивать край рифа до уровня поверхности моря. На этой стадии коралловые постройки окружают остров сплошным или прерывающимся кольцом, т. е. барьерным рифом, между которым и погружающимся островом возникает водное пространство — лагуна. Дальнейшее опускание океанского дна приводит к полному исчезновению острова под водой, и тогда на поверхности остается лишь рифовое кольцо — атолл.

В отличие от кальцитовых скелетов фораминифер опаловые скелеты радиолярий растворяются в верхних горизонтах океанских вод, примерно на первом км, т. к. воды сильно недонасыщены кремнеземом.

Пелитовые осадки В центральных глубоководных частях (глубина 4500 – 6900 м), где биогенный осадочный материал не накапливается, а поступление терригенных частиц сильно ограничено, формируются – красные глубоководные глины (окрашены оксидами железа). Содержание пелитовой фракции 95 -98%. Вулканогенные осадки - лавы; - пирокластический материал; - специфические осадки белых и черных «курильщиков» вблизи рифтовых зон (СОХ и Красное море) Fe, Pb, Zn, Cu, Mn и др.

Расположение крупных магматических провинций (красное)

Подводные гидротермальные системы 25 лет назад (1979 г. ) в восточной части Тихого океана было погружение на пилотируемом подводном аппарата "Элвин", в результате которого были обнаружены первые гидротермальные системы. Черный курильщик (от англ. - Black Smoker). Место разгрузки высокотемпературных рудоносных растворов с максимальной измеренной температурой 366°С" Схема, демонстрирующая упрощенную модель образования колчеданных руд и взаимоотношения черных и белых курильщиков. Белый курильщик (от англ. - White Smoker). Область разгрузки рудоносных растворов. "В 70 м от зоны высокотемпературных "черных курильщиков « (см. Black Smoker) развита зона "белых курильщиков" (White smoker), получившая название по форме построек 1 -2 м высотой, напоминающих "луковички" русских церквей. . . Измеренная здесь температура разгружающихся рудоносных растворов равна 200 -300°"

Одно из удивительных открытий последних десятилетий являются системы гидротермальных жил ("черных курильщиков", "белых курильщиков" и т. д. ) в срединноокеанических хребтах, существующих при температурах около 350 градусов и поддерживающих колонии организмов на глубинах более 2. 5 км. Сам факт существования жизни на таких глубинах отрицался до тех пор пока существование колоний животных не были открыты при погружениях глубоководного аппарата Alvin в феврале-марте 1977 года в районе Галапагосских островов. Зона нарастания ангидрита вестиментиферы Схема строения "черного курильщика".

Распространение современных гидротермальных построек и металлоносных осадков в океанах: 1 - гидротермальные постройки и сульфидные руды, 2 - илы с сульфидами (стратиформные залежи), 3 - металлоносные осадки (по данным Дж. П. Кеннета и С. Г. Краснова), 4 - рифтовые зоны

пилоу-лавы базальтов (о. Маю) Толща известняков (о. Маю). Видны прослои кремней Толща известняков (о. Маю, г. Монте Бранку)

Металлоносные осадки Образуются из высокотемпературных растворов в рифтовых зонах океанов, характеризуются повышенным содержанием железа, марганца и др. элементов. Большая часть их сосредоточена в пределах Восточно-Тихоокеанского СОХ и Красного моря. Хемогенные осадки Оолитовые карбонатные осадки – в аридных зонах при Т воды 25 -300 С, до глубин не более 20 м, при пересыщении Ca. CO 3. У берегов Каспия, в Аральском и Красном морях, в Персидском заливе. Глауконитовые осадки – песчано-алевролитовые осадки в шельфах и материковых склонах, глубины от 100 до 500 -1000 м. К ним приурочены фосфоритовые конкреции. Фосфориты – условия подъем глубинных вод, обогащенных фосфором. Образуются сложным путем замещения (метасоматоз) Ca. CO 3 фосфорными соединениями. Образуются на глубинах от 100 до 400 м, близ южной оконечности Африки, на глубине более чем 1 км. Железо-марганцевые конкреции – в глубоководных частях океанов. В Тихом океане участки дна на 30 -50% покрытые конкрециями часто сопряжены с кранными, глубоководными глинами.

Ресурсы мирового океана Нефть и газ Фосфориты Россыпи: титан, золото, платина, торий, цирконий, олово, алмазы Песок, гравий Железо-марганцевые конкреции (100 -200 млрд. т) (1 -2 мм за 1. 000 лет) Руды сводовых частей хребтов (металлоносные осадки), Fe, Mn Рудные отложения Красного моря, впадина Атлантис II Горячий рассол, Т=+3600 С, соленость 25% В рассоле Fe – в 8000 раз больше, чем в морской воде Zn – в 500 раз Cu – в 100 раз