Погребенные конкреции и парадокс конкреций, концентрирующихся в основном на поверхности осадков

14.07.2020

Железомарганцевые конкреции широко распространены не только на поверхности осадков, но и в их толще. Погребенные конкреции найдены во всех океанах, однако больше всего информации имеется по Тихому океану.

Менард первым попытался оценить соотношение поверхностных и погребенных конкреций. Он нашел, что в колонках осадков, полученных с помощью прямоточных трубок в Тихом океане, концентрация конкреций в первом метре осадков была в два раза меньше, чем на поверхности. Сходным образом Бендер и др. обнаружили, что отношение поверхностных конкреций к погребенным в верхнем метре осадков из 48 аналогичных колонок составляет 1,7. Это соотношение в верхнем метре колонок, изученных Кроненом и Тумсом, равно 1,8. В 50 колонках осадков, полученных с помощью прямоточных трубок Геологической обсерваторией Ламонт-Догерти в Тихом и Атлантическом океанах, напротив, было обнаружено, что конкреции распространены не так, как в Tихом океане. Хорн и др. сообщили, что верхние 3 м осадков содержали втрое меньше конкреций, чем на поверхности. Это соотношение значительно ниже, чем в колонках из Тихого океана. Причина этого не вполне ясна, однако отмеченное явление может быть связано с более высокими скоростями седиментации в Атлантическом океане по сравнению с Тихим и, вероятно, отражает отмеченное выше меньшее количество конкреций в Атлантике, чем в Тихом океане.

Скорнякова и Андрущенко предположили, что распространение погребенных конкреций может быть не случайным. Эти авторы описали в колонках большого диаметра погребенные конкреции, сконцентрированные в отчетливо выделяющихся горизонтах. Менард также описал находки погребенных конкреций в колонках осадков в виде четко выраженных горизонтов. Эти горизонты могут представлять собой древние эрозионные поверхности или поверхности неосаждения, на которых концентрировались в прошлом железо-марганцевые конкреции. Возможно и другое — в прошлом могли существовать периоды усиленного железо-марганцевого накопления, разделявшиеся периодами слабого проявления этого процесса или его отсутствия. Возможное появление погребенных конкреций на поверхности дна в результате эрозии перекрывавших их осадков придонными течениями и возможность перемешивания конкреций из различных горизонтов за счет подобной эрозии, вероятно, частично объясняют локальную изменчивость в распределении конкреций.

В процессе глубоководного бурения по проекту DSDP (Deep Sea Drilling Project) установлено, что погребенные конкреции встречаются не только в верхней части осадочной толщи, но и значительно глубже. Однако многие погребенные в осадках конкреции могли попасть сверху при бурении и, следовательно, не находятся in situ. Это обстоятельство осложняет оценку важности погребенных конкреций в кернах DSDP, однако подобная оценка возможна, если исключить из рассмотрения конкреции из верхних горизонтов опробованных интервалов. Менард использовал такой подход при оценке конкреций в кернах DSDP, полученных главным образом в Тихом океане. Даже если рассмотрение погребенных конкреций в кернах DSDP ограничивается конкрециями, которые, по-видимому, находятся in situ, то все равно не ясно, формировались ли они на поверхности одновременно с вмещающими их осадками и затем были захоронены, или образовались в осадках после захоронения. Допустимы обе возможности. Например, конкреция, найденная на глубине 131 м в керне скважины 162 DSDP в Тихом океане, находилась в ненарушенной линзе светлого осадка, содержавшего ту же микрофауну, что и окружающий более темный осадок. Поэтому вероятно, что конкреция сформировалась в этом же месте.

Глэсби также изучил распространение погребенных конкреций в кернах DSDP, используя данные, собранные на первых 370 станциях. Он обнаружил, что большинство кернов с погребенными конкрециями получено в экваториальной зоне северной половины Тихого океана, хотя значительное количество таких кернов получено и в Атлантике. Большинство конкреций ассоциируется с красными глинами, в меньшей степени — с кремнистыми и карбонатными осадками. Большая часть конкреций приурочена к плейстоценовым и плиоценовым осадкам, меньшая — к более древним отложениям. Эти данные привели Глэсби к выводу, что наиболее активное образование железо-марганцевых конкреций происходило в недавние геологические эпохи, особенно начиная с плиоцена. Он объяснил это появлением сильных придонных течений примерно 3,5 млн. лет назад, связанных с движениями водных масс в циркумант-арктическом регионе, в основном с усилением распространения Антарктических придонных вод над большой площадью дна глубоководных областей. Крейг также указал, что распространение Антарктических придонных вод способствовало развитию конкреций в Тихом океане в результате уменьшения средних скоростей седиментации.

Хотя конкреции и не распространены исключительно на поверхности осадков, как описано выше, значительная их часть все же сконцентрирована здесь. При этом иногда они развиты в тех областях, где средняя скорость седиментации выше скорости роста конкреций. Почему же тогда эти конкреции не захоронены?

Предложены различные механизмы удержания конкреций на поверхности осадка, по крайней мере пока они не достигнут некоторого критического размера. Это деятельность бентосных организмов, сейсмические волны от землетрясений, вымывание осадков и эрозия придонными течениями. Глэсби подсчитал, что энергии, потребляемой морскими организмами в океанских придонных условиях, более чем достаточно для удержания растущих железо-марганцевых конкреций на границе раздела вода — осадок. Он полагал, что конкреции, особенно небольшие, видимо, перекатываются по дну в течение длительного времени, что позволяет им оставаться свободными от накапливающегося осадка. Аналогично и периодические подталкивания бентосными организмами, сочетающиеся с их роющей деятельностью вокруг конкреций, могли бы помочь удержанию последних на поверхности. Другой механизм, предложенный Соремом и др., связан с их наблюдениями за границей раздела вода — водонасыщенный осадок. Эти авторы предположили, что граничный слой обладает специфическими физическими свойствами, которые позволяют «плавать» в нем конкрециям размером до 3—4 см. Такие конкреции должны оставаться на поверхности, поскольку обладают плавучестью и их можно переместить, применив минимальное усилие.

Обе гипотезы — и Глэсби, и Сорема с коллегами — об удержании конкреций на поверхности предполагают, что осадок накапливается быстрее, чем растут конкреции. Это, вероятно, справедливо для обширных участков морского дна, однако может не соответствовать действительности для каждой точки в пределах этих участков. Крейг обратил внимание на большую изменчивость скорости седиментации на коротких расстояниях, обнаруженную в «рудной зоне» северной половины Тихого океана; возможны также ситуации, когда осадок вообще не накапливается. Последнее весьма вероятно на склонах абиссальных холмов, где конкреции наиболее многочисленны, особенно если иметь в виду водонасыщенную природу слоя на границе раздела вода — осадок, который стремится стекать на наиболее пологий участок склона. Если осадок в течение какого-то времени не накапливается в данном месте, то обилие конкреций здесь можно легко объяснить. Далее, пульсации придонных течений в геологическом прошлом, а возможно, и другие факторы приводили к эрозии большого количества осадков и формированию перерывов в стратиграфической колонке. Во время таких периодов эрозии не только недавно сформированные конкреции оставались па поверхности осадка, но и ранее погребенные их разности могли обнажаться на эрозионной поверхности. Ван Андел и др. описали распространение перерывов в осадконакоплении в Тихом океане за последние несколько миллионов лет, и, согласно Глэсби, оно соответствует современному распространению железо-марганцевых конкреций. Таким образом, во многих случаях высокие концентрации конкреций на поверхности осадка могут являться результатом эрозии или неосаждения, и нет необходимости в привлечении посторонних механизмов, которые могли бы препятствовать захоронению этих конкреций.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2020
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна