Генетические типы морских осадков

03.07.2018
По генезису выделяются следующие основные типы осадков: терригенные (от лат. терра — земля); хемогенные; органогенные (биогенные); вулканогенные; полигенные.

Распределение осадков в Мировом океане определяется целым рядом факторов: особенностями рельефа океанического дна и глубиной; гидродинамикой зон осадконакопления (волны, течения, приливы — отливы); характером и массой поставляемого материала; биологической деятельностью организмов; эксплозивной деятельностью вулканов.

Закономерности распределения генетических типов донных осадков и характер их соотношения в различных зонах морей и океанов подчиняются, по данным Л.П. Лисицына, следующим типам зональности:

1) климатическая зональность — каждая климатическая зона в силу специфических особенностей протекания экзогенных процессов, развития и характера речной сети поставляет свойственные для нее типы осадков, характеризующиеся определенным литологическим составом и размерностью;

2) вертикальная зональность определяется изменением глубин и выражается в уменьшении размерности обломочного материала. Особое значение этот тип зональности имеет для осаждения биогенных, особенно карбонатных осадков, которые из-за физико-химических особенностей водной среды могут осаждаться только до определенных глубин;

3) циркумконтинентальная зональность зависит от степени удаления областей сноса и определяется интенсивностью поступления материала и закономерностей изменения его состава.

Морские осадки разделяют на несколько групп в зависимости от физико-географической обстановки накопления и развития органической жизни.

1. Осадки прибрежные, или литоральные (от лат. литоралис — берег).

2. Осадки области шельфа, или сублиторальные. Эту область называют также неритовой (по названию часто встречающегося здесь моллюска Nerita).

3. Осадки материкового склона и его подножия — батиальные (от греч. батис — глубина).

4. Осадки ложа Мирового океана, или абиссальные (от греч. абисос — бездна).

Осадки прибрежные, или литоральные. Эти осадки формируются в зоне приливов и отливов, поэтому одним из главных факторов их формирования является гидродинамический режим. Особенности береговой линии, характер берегов и слагающих их пород, количество и состав обломочного материала, приносимого с континента, определяют распределение, состав, быструю смену осадков по латерали и вертикали. У высоких обрывистых скальных берегов накапливаются крупные глыбы, галька, гравий, пески. Организмы, здесь обитающие, или прикрепляются к скалам, или высверливают в них укрытия от ударов волн. В небольших бухтах и заливах, защищенных от волн, могут накапливаться в условиях спокойного гидродинамического режима тонкозернистые пески.

На пологих аккумулятивных берегах образуются песчано-алевритовые отложения, рассортированные по величине обломков и удельному весу, а в полосе прибоя формируются береговые валы.

На глинистых побережьях тропических морей — обширных заболоченных пространствах — появляется мангровый лес, заросли которого сдерживают волны, способствуя накоплению глинистого материала и больших масс органики.

Осадки области шельфа, или сублиторальные. Область шельфа (материковая отмель) отличается следующими особенностями, определяющими осадконакопление: относительно небольшой глубиной и незначительным уклоном дна; неспокойным гидродинамическим режимом (волны, береговые течения и др.), способствующим дифференциации и разносу обломочного материала; богатством и разнообразием органического мира. Здесь накапливаются осадки различных типов: терригенные, хемогенные, органогенные.

Терригенные осадки занимают меньшие площади, чем следовало бы ожидать при таком обильном привносе обломочного материала с суши. O.K. Леонтьев объясняет этот факт тем, что большая часть терригенного материала концентрируется на подводной окраине материков. Общая закономерность в распределении терригенных осадков — уменьшение размерности по мере возрастания глубины и отдаленности от континента — осложняется другими факторами. К ним относятся роль течений; характер рек и несомого ими обломочного материала; рельеф в области шельфа и др.

К. особому типу относятся ледниковые осадки, захваченные выводными и шельфовыми ледниками и широко распространенные в высоких широтах. Это неотсортированные осадки разнообразного состава, образующие совершенно инородные отложения, не характерные для данной зоны. Особенно широко такие осадки распространены в Антарктиде, общая площадь которых составляет 6,4 млн км2.

Хемогенные, или химические осадки. Среди хемогенных наибольшее распространение имеют карбонатные осадки. Морская вода не насыщена известью, и ее осаждение происходит только при особо благоприятных условиях. На небольшой глубине, на банках, отмелях, вода прогревается до дна и фитопланктон, обильно здесь развивающийся, поглощает CO2, что вызывает пересыщенность раствора CaCO3, и его осаждение в виде оолитов, или известкового мелкозернистого песка. Оолиты — мелкие концентрические образования, ядром которого может служить обломок, песчинка и др. Примером оолитообразования может служить Багамская банка, где для химического выпадения извести есть все условия: высокая температура воды в течение года, мелководность, значительное поступление извести в морскую воду, благодаря широкому развитию кораллов на банках.

Имеют распространение в области шельфа руды Fe и Mn, соединения которых приносятся реками и поступают с гидротермальными растворами в результате подводных извержений. Иногда в пределах шельфа и на прилегающих участках материкового склона встречаются фосфориты. Область их распространения приурочена к зонам апвеллинга — смешения холодных и теплых течений.

Органогенные осадки. В области шельфа широко распространены самые разнообразные организмы, строящие свои раковины и скелеты из различных химических соединений CaCO3, SiO2, реже P2O5. Органогенные карбонатные осадки представлены ракушниками, коралловыми рифами и продуктами их разрушения. Особенно широкое распространение на шельфе тропических зон Мирового океана имеют коралловые рифы. По данным Д.В. Наумова и др., для развития настоящего кораллового биоценоза требуется сочетание целого ряда следующих условий:

1) важную роль играет температурный режим воды: не ниже 18° и не выше 35°;

2) высокие требования к солености: нижний предел 30—31 промилле, верхний — до 40 промилле (Красное море);

3) освещенность: самая высокая плотность их поселений на глубине 15—25 м, и нигде кораллы не опускаются ниже 80 м;

4) постоянное поступление свежей воды, до предела насыщенной кислородом;

5) характер субстрата: большинство видов рифообразующих кораллов поселяется исключительно на твердой неподвижной основе — скале или известняковой платформе, образовавшейся в результате жизнедеятельности предшествующих поколений рифостроителей.

Выделяют три основных вида коралловых рифов: береговые, или окаймляющие, рифы, барьерные и атоллы. Известны рифы и в ископаемом состоянии. Поданным некоторых специалистов, с коралловыми отложениями связано до 60 % нефтеносных горизонтов.

Осадки материкового склона и его подножия (батиальные)


На материковом склоне и его подножии происходит отложение в основном терригенных осадков. По сведениям, приведенным Ф. Шепардом, около 60% поверхности склона покрыто алеврито-глинистыми илами, 25% — песками, 5% — биогенными осадками и около 10 % лишено современных осадков и сложено коренными породами. Названия некоторых терригенных осадков, в частности тех разновидностей, которые образуются на материковом склоне и его подножии, отражают их цвет: зеленый, красный, желтый, синий илы и т. п.

«Синий» ил представляет собой синевато-черный или серый глинистый осадок с примесью алевритового материала, в котором присутствуют органическое вещество и мелкие зерна пирита. Наличие органики и пирита свидетельствует о восстановительном характере среды отложения. Такие условия среды осадкообразования наблюдаются в глубоководных частях Черного моря, где воды ниже двухсотметровой глубины заражены сероводородом.

«Красный» ил осаждается вблизи устьев крупных тропических рек (Амазонка, Конго, Инд и др.), приносящих в океан продукты размыва красноземных кор выветривания.

«Желтый» ил образуется в результате размыва лессовых отложений на великой китайской равнине и сноса их реками Янцзы и Хуанхэ в Желтое и Восточно-Китайское моря.

«Зеленый» ил. Его цвет объясняется присутствием минерала глауконита, являющегося характерным, а иногда и главным минералом песков и илов. Встречается он и в голубых илах. Образуется глауконит путем осаждения из коллоидальных растворов, принесенных с суши, или в результате разложения на дне моря алюмосиликатных частиц. Наибольшее накопление этих илов отмечается на внешнем шельфе и верхних частях континентального склона.

Есть на континентальном склоне ледниковые и айсберговые осадки в высоких широтах океанических бассейнов и в южных частях ложа Атлантического и Индийского океанов.

Органогенные илы этой области представлены птероподовыми и птероподофораминиферовыми осадками, состоящими из тонких арагонитовых раковин птеропод и фораминифер. Распространены они на глубинах от 400 до 2500 м. Встречаются, по данным Л.П. Лисицына, в Средиземном и Красном морях, а также в Аденском заливе.

Вулканогенные осадки, представленные пирокластическим материалом, наиболее широко распространены по периферии Тихого океана, вдоль островных вулканических дуг и образуются в результате надводных и подводных вулканических извержений.

Осадки континентальных подножий образуются в результате подводных оползней и мутьевых потоков. На континентальных подножиях скапливаются осадки, сползающие с крутых континентальных склонов, мощность которых достигает максимальных величин у основания склона. Осадки, как правило, перемешаны, перемяты, иногда в них образуются складки.

Мутьевые потоки (или турбидитные) представляют собой нисходящие под действием силы тяжести потоки воды, насыщенные иловым материалом. Распространяются потоки на расстояния нескольких сотен километров и могут выходить за пределы подножия на ложе океана. Мутьевые потоки приурочены в основном к подводным каньонам. Иногда после штормов дно каньонов углубляется, что, по-видимому, происходит в результате перемещения массы осадков мутьевым потоком. Наибольшее количество осадков скапливается в устье каньона, образуя конусы выноса.

В отложениях мутьевых потоков отмечается четкая градационная слоистость: распределение обломочного материала снизу вверх от грубообломочных до глинистых. Отложения мутьевых потоков называют турбидитами, а сложенные ими толщи — флишем.

Осадки ложа Мирового океана (или абиссальные) сложены в основном органогенным и полигенным материалом. Органогенные осадки разделяются по составу на карбонатные и кремнистые. Карбонатные осадки образуются за счет скопления раковин фораминифер и кокколитофорид, а кремнистые — за счет радиолярий и диамитовых водорослей.

Фораминиферовые осадки сложены в основном раковинками (0,05—0,25 мм) фораминифер семейства Globigtrinidae, поэтому они называются глобигериновыми илами. Кроме того, в состав илов входят раковины птеропод, кокколитов, обломки неорганического происхождения — полевые шпаты, магнетит, кварц, зерна двуокиси марганца и вулканический материал. Распространены глобигериновые илы на глубинах от 2000—3000 м до 4500—4700 м. Ниже этих глубин, по данным А.П. Лисицына, в силу недосыщенности морской воды CaCO3, начинается растворение карбонатов.

Кокколито-фораминиферовые осадки. Вместе с фораминиферами в осадконакоплении, особенно в тропических областях, участвуют кокколитофориды — одноклеточные золотисто-бурые водоросли с карбонатными наружными щитками.

Кремнистые ты. В океане широко распространены два типа кремнистых илов. Первые, радиоляриевые ты сложены раковинами, скелетами и спикулами планктонных организмов — радиолярий. Второй тип кремнистых осадков представлен диатомовыми илами, сложенными панцирями диатомовых водорослей, которые почти на 90 % состоят из SiO2. Наиболее чистые разности диатомитовых илов имеют белый или кремовый цвет. Глубина распространения кремнистых осадков достигает от 4700 до 5700 м.

Полигенные осадки («красная глубоководная глина»), «Красная глина» была описана впервые более 100 лет тому назад во время экспедиционных работ океанологического судна «Челленджер» и был определен ее средний состав (табл. 19.4). Минеральные компоненты, слагающие эти осадки, представлены магнетитом, окислами Mn, роговой обманкой, кварцем, плагиоклазом, цеолитом, цирконом, турмалином, космическими частицами.

Исследования, проведенные Институтом вулканологии России, установили сложный полигенный состав «красной глины».

На ложе океанов широко распространены железо-марганцевые конкреции, которые являются одной из форм глубоководной седиментации. Концентрически-слоистое строение конкреций указывает на последовательность периодов их роста, чередующихся с интервалами покоя. Такой процесс можно объяснить медленным движением волн осадка по океаническому дну, попеременно покрывающих и обнажающих конкреции. О донных течениях свидетельствуют и знаки ряби на дне в соседстве с марганцевыми конкрециями. Хорошим индикатором донных течений являются скелетные остатки губок на поверхности железо-марганцевых образований.

Каждая конкреция имеет ядро и несколько концентрических оболочек. По данным исследований под руководством А.П. Лисицына, проведенных в приэкваториальной части Тихого океана, среди конкреций по морфологии выделены три типа: шаровидные (размерами от 10 до 20 см в диаметре); караваеобразные и конкреции эллипсоидной формы, самые крупные из которых достигают в длину до 60 см. Концентрация конкреций на океаническом дне различна — иногда в виде отдельных скоплений, а иногда в виде сплошных покрытий.

Кроме конкреций на поверхности океана распространены железо-марганцевые корки. Марганец и железо поставляются в океан реками, подводными вулканическими извержениями, а также в результате выщелачивания на дне океана обнаженных магматических пород.

Окисные минералы Fe и Mn сорбируют целый ряд малых элементов, в том числе Cu, Zn, Ni и Co.

Помимо железо-марганцевых конкреций и корок на дне океана проходят процессы современного рудообразования — накопление сульфидных руд и других рудных и нерудных минералов, связанных с высокотемпературными гидротермами в области срединно-океанических хребтов.

По данным А.П. Лисицына, полигенные осадки в Тихом океане занимают 39,43 % общей площади, карбонатные органогенные — 33,63%. В Атлантическом и Индийском океанах карбонатные органогенные осадки покрывают свыше 53 % площади, остальную занимают полигенные и другие типы осадков.

Мощность рыхлого осадочного слоя на дне океанов изменяется от 0—50 м до 2—3 км и более, достигая максимальных величин близ устьев крупных рек в гумидной зоне.

Основная разгрузка материала, сносимого с континентов, по А.П. Лисицыну, происходит в зоне континентального подножия, где максимальные мощности осадков составляют 15—20 км. В пределах срединно-океанических хребтов мощность осадков минимальна. В глубоководных желобах она составляет 1000—2000 м, местами до 3000 м, а в желобе Пуэрто-Рико — около 4000 м.