Батиальные отложения

Батиальной называют область морского дна, расположен­ную между шельфом и океанским дном, или абиссальной об­ластью. Гипсометрически батиальная область большею частью от­вечает материковому склону. Она охватывает глубины от 150— 400 до 2000—3000 м. Поэтому к батиальным относят осадки, на­копившиеся в указанном интервале глубин, если даже рельеф дна и не соответствовал строго понятию «материковый склон».

Самой характерной чертой топографии материкового склона служат подводные каньоны: желоба с крутыми и даже верти­кальными бортами, рассекающие склон и идущие от шельфа к абиссальной области. Считают, что подводные каньоны служат основными путями выноса осадочного материала в глубоковод­ную область; причем вынос осуществляется главным образом мутьевыми потоками. Активно на материковом склоне работа­ют и оползни. Этим объясняется широкое распространение на нем выходов скальных грунтов, покрытых лишь тонким слоем илистого осадка. Малейшего нарушения достаточно для образо­вания больших облаков глинистой мути, устремляющейся по склону вниз, растекающейся у его основания на глубинах в 3000—4000 м и отлагающей взвешенный материал.

В целом батиальные осадки характеризуются гораздо более тонким составом, чем шельфовый комплекс. Согласно подсчетам Шепарда (1959), в среднем в них глины составляют 60%, пес­ки— 25%, скальный грунт и грубые осадки (гальки и гравий) — 10%, раковинный и оолитовый материал — 5%. Таким образом, в батиальной области преобладает еще терригенный материал, что нельзя не связывать со специфическими чертами современ­ной эпохи и свойственным для нее относительно высоким стоя­нием материков и большими горными цепями на них, поставля­ющими огромные массы обломочных и глинистых продуктов вы­ветривания.

Нередко спускаются в батиальную область глауконитовые и фосфоритовые осадки, но обычно не глубже 1500—2000 м.

Во-первых, обращает внимание незначительное участие в иле органических остатков, особенно донных. В основном это осадок терригенный. Условия на дне в местах накопления ила мало бла­гоприятны для развития обильной донной жизни. Во-вторых, в терригенном материале наряду с преобладающими тонкими ча­стицами довольно много и более крупного материала (22,48%).

Темный цвет ила обусловлен присутствием рассеянного орга­нического вещества, а также наличием мелких зернышек пирита и гидротроилита — водного сернистого железа (FeS -п Н2О). Этот минерал известен только из современных осадков. В ископае­мом состоянии он теряет воду и переходит в пирит.

Происхожде­ние сернистого железа в иле объясняют восстанавливающим действием углерода органического происхождения на сульфаты морской воды.

Геологическое распространение. Полезные ископаемые. Есть основания считать,, что батиальные отложения широко распро­странены в геологических разрезах. Однако выделить их среди более мелководных и доказать, что они действительно накапли­вались в области батиальных глубин — задача довольно трудная.

В самом деле, батиальные отложения тесно связаны с шельфовыми, поэтому даже в современных морях их можно разли­чить только по батиметрическому положению. По литологическим особенностям осадки батиальных зон часто стоят близко к мелководным осадкам. Так,

глинистые илы батиальной области почти не отличимы от глинистых осадков, образующихся в за­тишных участках мелководья или в зонах особенно энергичного поступления глинистых частиц. Только очень тщательный и все­сторонний генетический анализ, учет всей совокупности призна­ков изучаемых отложений и особенностей захороненных в них органических остатков, а также прослеживание поведения этих отложений на площади и их переходов в другие одновозрастные отложения (фациальный анализ) обеспечат правильное установ­ление ископаемых батиальных пород.

Полезные ископаемые в отложениях батиальной области до­вольно разнообразны. Сюда могут спускаться полезные компо­ненты, формирующиеся в неритовой области, особенно в ее внеш­ней части: фосфориты, глауконит. Здесь возможно образование и накопление органического вещества из планктонных организ­мов (как, например, в доманиковом горизонте на Русской плат­форме). Некоторые нефтематеринские толщи могут иметь батиальное происхождение. Писчий мел, мергели и другие виды карбонатного сырья, залежи глин бывают связаны с батиаль­ными условиями. Возможно, что с батиальными глинами связа­ны некоторые рудные месторождения: урановые руды и др.

51. Абиссальные отложения

Абиссальные (глубоководные, или пелагические) отло­жения распространены на земном шаре в современную эпоху шире всего. Они занимают 56% всей его площади (включая су­шу) и около 75% поверхности морского дна (см. рис. 7). Столь большая протяженность абиссальных отложений на современ­ном морском дне не соответствует их геологическому значению: в ископаемом состоянии абиссальные осадки достоверно установ­лены в единичных случаях. Абиссальные осадки покрывают открытое дно океанов на глубинах более 2000—3000 м.

Океанское дно обладает сложным рельефом. Наряду с об­ширными равнинами, имеющими среднюю глубину порядка 4 км, там встречаются подводные хребты и отдельные горы, подни­мающиеся на несколько тысяч метров над уровнем дна и в некоторых случаях выходящие вершинами на поверхность моря в виде островов. Некоторая часть подводных хребтов имеет вул­каническую природу и представляет нагромождение продуктов подводных извержений, другая часть хребтов, вероятно, являет­ся настоящими складчатыми горными сооружениями. На дне океанов известны и впадины, имеющие обычно вытянутую форму с глубинами до 11 км.

Естественно, что все эти особенности морфологии океанского дна отражаются и на характере накапливающихся там осадков. Наряду с областями, где идет медленное осадконакопление, на океанском дне известны площади, где никаких осадков не обра­зуется и где обнажен скальный грунт. Причиной этого являются сильные течения.

Скорость накопления абиссальных илов ничтожная. Ее оце­нивают величинами от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров за тысячу лет. Эта величина меняется в зависимо­сти от типа осадка и характера океана. Минимальна скорость накопления красной глубоководной глины, скорость накопления карбонатных илов обычно 3—5 см за тысячу лет.

В основном на океанском дне господствуют окислительные условия, мощность окислительного слоя достигает нескольких метров.

По составу и происхождению глубоководные отложения делят на несколько групп: терригенные, органогенные, хемоген- ные, вулканогенные и полигенные осадки (Безруков и др., 1961) (рис. 43).

Красная глубоководная глина. Этот тип осадка один из са­мых распространенных, особенно в Тихом океане, где на него приходится около 60% площади дна. Образуется красная глина на глубинах более 4500 м, средняя глубина — 5400 м.

Красная глина — очень тонкий осадок; в ней преобладают частицы размером около 0,001 мм. По составу это главным об­разом гидрослюдистые минералы. Цвет глины обычно коричне­ватый, в редких случаях действительно красный. Карбонатов в ней либо совсем нет или очень мало. Всегда имеется марганец (0,2—5%) и железо (5—10%). Из органических остатков нередко присутствуют опаловые раковинки радиолярий; .причем в случае увеличения их содержания до 10% и более красную глину называют радиоляриевым илом. Очень характерно наличие зубов акул, иногда попадаются слуховые косточки китов — наиболее трудно растворимые кости их скелета.

Фораминиферовые илы. Из органогенных осад­ков наибольшим распространением в абиссальной области пользуются фораминиферовые илы. Особен­но их много в Атлантическом океане (см. рис. 43), где они занимают около 60% площади дна. Но и в Тихом океане их около одной трети его площади.

Фораминиферовые осадки, как и вообще извест­ковые отложения, часто рассматривают как осадки теплых вод. Но верно это только в самом первом приближении. Они развиты не только в тропической и субтропической областях океанов, но и в умерен­ных широтах, а иногда заходят даже за полярный круг, как, например, в- Норвежском море.

Средняя глубина распространения фораминифе­ровых илов 2000—3000 м, нижним пределом являет-

ся глубина около 5000 м. Глубже известковые раковины раство­ряются и фораминиферовые илы заменяются красной глиной или кремнистыми органогенными илами.

Кремнистые илы. Из кремнистых осадков в абиссальных об­ластях наиболее распространены два типа: радиоляриевые и диатомовые илы.

Радиоляриевые илы состоят в значительной части из скопле­ний опаловых скорлупок одноклеточных планктонных организ­мов — радиолярий. Распространены они преимущественно от­дельными пятнами в Тихом и Индийском океанах, где представ­ляют несколько смещенную

течениями проекцию на дно ареалов распространения радиолярий в верхних слоях воды. Радиоля­риевые илы замещаются красной глубоководной глиной, с кото­рой они связаны постепенными переходами. Распространены радиоляриевые илы на глубинах от 4300 до 8200 м.

Диатомовые илы наиболее широко распространены в южном полушарии, где образуют почти сплошной пояс вокруг Антарк­тического материка (см. рис. 43). Такое распространение объяс­няется тем, что диатомовых водорослей особенно много в южных приполярных областях Тихого, Индийского и Атлантического океанов.

Отложения океанических желобов. Океаническими желобами называют глубоководные впадины вытянутой формы, располо­женные преимущественно вдоль островных дуг, в окраинных частях океанов. Это относительно узкие впадины, протягиваю­щиеся на тысячи километров в длину, глубина впадин на 2—4 км превосходит среднюю глубину соседнего океанического дна. Осадки их в силу трудной доступности известны мало; Отложения мутьевых потоков. Отложениям мутьевых пото­ков стали уделять внимание сравнительно недавно.

Распространены они преимущественно в окраинных частях океа­нов, особенно там, где к относительно плоскому океаническому дну примыкает крутой материковый склон.

Наиболее характерная особенность отложений мутьевых по­токов заключается в том, что среди типичных глубоководных от­ложений появляются прослои алевритовых и даже песчаных илов, причем находящиеся в них органические остатки принадле­жат мелководным и даже наземным организмам.

Предполагается, что мелководные организмы н заключающие их относительно грубые осадки попадают в глубокое море по­средством мутьевых потоков, которые, возникая от разных при­чин в береговой зоне, скатываются вниз по материковому скло­ну. Они увлекают за собой весь взвешенный в них материал и отлагают его на океаническом дне там, где оно становится почти плоским и где поэтому мутьевой поток прекращает свое поступа­тельное движение. Так возникает и еще одна характерная осо­бенность отложений — так называемая сортированная слоис­тость, или градационная слоистость.

Полезные ископаемые. В настоящее время установлено, что железо-марганцевых конкреций местами на дне встречаются огромные скопления. Если бы они находились ближе к дневной поверхности, то могли бы быть предметом выгодной разработки.

52. Отложения морей с ненормальной солёностью

Отложения, которым посвящена эта глава, имеют черты, общие с отложениями всех морских водоемов. Особенно это ка­сается мелководных областей. Вместе с тем у них много своеоб­разных черт, требующих особого рассмотрения.

Моря с соленостью, существенно отличающейся от океанской, расположены во внутренних частях материков. Они либо утрати­ли связь с океаном, либо соединяются, с ним через узкие проливы и поэтому имеют с океаном ограниченный водообмен. В зависи­мости от климата, количества и величины впадающих рек и дру­гих физико-географических условий вода в таких морях может быть более пресной или более соленой, чем в океане.

В современную эпоху большинство внутриматериковых морей, даже расположенных в областях сухого климата, имеют более пресную воду, чем в океане

. В геологическом прошлом были времена, когда наблюдалась иная картина: области сухого климата занимали гораздо боль­шие площади, как, например, в пермском периоде.

Отклонение солености от нормальной океанской прежде всего отражается на составе органического мира.

Во внутриматериковые моря обычно поступает огромное ко­личество осадочного материала, поскольку отношение площади водосбора этих морей к площади самих водоемов всегда больше единицы. Поэтому в осадках этих морей обычно значительная роль принадлежит терригенному материалу. Только в водоемах, почти не получающих материала с суши (Красное море), осад­ки оказываются главным образом карбонатными.

Отло­жения внутренних морей ненормальной солености имели боль­шое распространение в геологическом прошлом. Особенно уве­личивалась их роль в эпохи, когда на обширных территориях платформ игеосинклинальных областей начинались региональ­ные поднятия. В это время моря теряли связь с океаном и пре­вращались в полузамкнутые и в совсем замкнутые бассейны.

В зависимости от климата и от других физико-географических условий, в частности от количества впадающих рек, эти бассей­ны либо опреснялись и превращались в водоемы типа современ­ного Черного, Каспийского и других морей, либо осолонялись и превращались в моря, которым мы не имеем аналогов на совре­менной поверхности Земли.

Опресненным внутренним морем в эпохи накопления осадков второй половины алайского и середины туркестанского веков па­леогена был бассейн, занимавший Ферганскую впадину. В дру­гие эпохи море становилось соленым и в нем даже отлагался гипс (Геккер, Осипова и Вельская, 1962).

Опресненным было, вероятно, море, давшее осадки майкоп­ской свиты на Северном Кавказе. Исследования В. В. Калиненко (1964) показали, что в дельтовой зоне одной из рек, впадавшей в это море, происходило формирование марганцевого месторож­дения. Еще одним примером ископаемого опресненного моря служит киммерийский бассейн, в береговой зоне которого обра­зовались железные руды Керченского полуострова. Несомненно, опресненным было и акчагыльское море, далеко проникавшее на Русскую платформу из области Прикаспийской впадины.

Полезные ископаемые в отложениях внутренних морей. По­лезные ископаемые в рассмотренных отложениях разнообразны. К первой группе относятся продукты механической дифференциа­ции в виде россыпей. Они известны и на современных берегах, в частности на Азовском море, а еще больше их заключено в береговых осадках ископаемых морей. К этой же группе относят­ся галечники и пески, используемые как строительный материал.

Вторую группу образуют рудные месторождения, главным образом железа и марганца, приуроченные к прибрежным и мел­ководным областям таких водоемов.

Третью группу дают отложения осолоненных морей с их раз­нообразным комплексом продуктов химической седиментации: от доломитов до крайних членов этого ряда — калийных и магние­вых солей. В СССР такие месторождения широко известны.

53. Отложения дельт

Дельты—-хорошо известный элемент ландшафта морско­го побережья. Некоторые дельтовые области занимают огромные пространства.

Кроме надводной части, многие дельты имеют большое под­водное продолжение. Размеры подводных частей иногда очень велики. Так,

В образовании дельт принимают участие два противополож­ных процесса — аккумулятивная деятельность реки и моря и их денудационная деятельность. Кроме того, оказывает влияние режим тектонических движений и климат. Сложное сочетание этих факторов обусловливает разнообразие дельтовых комплек­сов как современных, так и ископаемых.

В дельтовых областях выделяется пять основных зон: нижняя часть речной долины; надводная (субаэральная); предустьевое взморье (авандельта); наклонная («свал глубин») и глубоковод­ная части (рис. 53).

Надводная (субаэральная) часть дельты состоит из низких островов и разделяющих их проток, стариц, озер и болот. Осад' кообразование идет в основном в континентальных условиях, хотя временами при сильных ветрах, направленных в сторону суши и гонящих воду с моря, или во время приливов сюда могут по­падать морские воды, заносить морскую фауну и минералы мор­ского происхождения.

Предустьевое взморье, или авандельта,— это очень мелкое, почти плоское пространство, расположенное под водой непосред­ственно у внешнего края субаэральной дельты. Глубина здесь десятки сантиметров. Предустьевое взморье может тянуться на много километров от берега. Это область, где сгружается боль­шая часть материала, который река не успела отложить в над­водной части. Объясняется это тем, что при встрече с морской водой резко сокращается скорость течения речной воды, а следо­вательно, уменьшается ее способность к переносу и она отлагает большую часть несомого материала. Вместе с тем отлагающиеся здесь осадки находятся под непрерывным действием волнения и береговых течений, ко­торые стремятся воспре­пятствовать осаждению тонких глинистых частиц. Именно постоянное дви­жение й вырабатывает мелкую авандельтовую площадку. Или­стый материал накапли­вается в авандельте, не­смотря на исключитель­ную мелководность. Вода в авандельте благодаря речному выносу пресная или почти пресная, типич­ная морская фауна здесь не поселяется. Слоистость осадков в этой области, подверженной воздейст­вию волнений и течений, преимущественно косая, разнонаправленная, волнистая и линзовидная. В тех случаях, когда волнение в авандельтовой обла­сти успевает перерабатывать поступающий материал, осадки оказываются лучше сортированными, чем в субаэральной части дельты. Наклонная зона дельты, или свал глубин, располагается там, где уменьшается интенсивность осаждения вынесенных рекой продуктов и где практически окончательно иссякает живая сила речных струй (Самойлов, 1952). Вода становится более соленой, здесь могут жить морские организмы.

Глубины в области наклонной зоны составляют десятки и даже сотни метров, поэтому отложение осадков происходит в спокойных условиях и слоистость бывает тонкой и горизонталь­ной. Однако в этой области наблюдаются и сильные донные те­чения, которые вызывают возникновение косой слоистости, отло­жений относительно грубого состава и могут даже обусловить размывы. Не исключено, что подводные русла, так хорошо выра­женные на морском дне в областях материкового склона (напри­мер, перед дельтой р. Инд), выработаны сильными донными течениями, направленными в глубь моря.

Глубоководная зона располагается там, куда уже почти не достигает дельтовый вынос материала. Лишь во время паводка на реке в верхних слоях воды глубоководной зоны происходит опреснение, а на дне наряду с типичными продуктами моря мо­гут отлагаться наиболее плавучие продукты речного выноса — обломки древесины и тонкий глинистый материал. В основном это уже область морской седиментации.

Кроме дельт, устья рек могут оканчиваться эстуариями и лиманами. Эстуарием называют устье, имеющее форму воронки, открытой в сторону моря (рис. 55). Лиманами называют расши­ренную и затопленную морем часть речной долины. В отличие от эстуария в лиманах нет приливно-отливных движений. Счи­тается, что эстуарии и лиманы образуются там, где скорость тектонического опускания устьевой области так велика, что не компенсируется количеством выносимого и откладываемого оса­дочного материала. Мощность современных дельтовых отложений меняется в ши­роких пределах, но для многих хорошо изученных дельт состав­ляет неожиданно малые величины

Относительно небольшую мощность современных дельтовых отложений можно объяснить для одних дельт значительной мо­лодостью их (в геологическом смысле, конечно), для других тем, что одновременно с быстрым накоплением происходит размыв осадков.

Строение дельтового комплекса отложений очень сложно и разнообразно. Это зависит от того, что процесс формирования дельты — неравновесная система нескольких переменных вели­чин: выноса осадочного материала, тектонических движений, ре­жима ветров, характера волнений и течений в море (Рихтер, 1960).

На дельтовые отложения накладывает отпечаток климат. Во­обще для дельт характерно заболачивание. Но в сухом климате заболачивание не приводит к накоплению значительных масс торфа

Дельты, эстуарии и лиманы пространственно и генетически часто связаны с лагунами, следовательно, и осадки этих обла­стей встречаются совместно

Кроме дельт, расположенных у морей и озер, существуют так называемые «сухие дельты». Они находятся на предгорных рав­нинах областей сухого климата и в пустынях. Характер осадко­образования в них значительно отличается от описываемого.

Полезные ископаемые в дельтовых отложениях. С современ­ными и ископаемыми дельтами связано много полезных ископа­емых. Среди них в первую очередь отметим горючие, а именно угли. Выше было показано широкое развитие заболачивания в дельтах не только тропического и влажного умеренного климата, но даже и в дельтах, располагающихся в области сухого клима­та (р. Волга). Но если в последнем случае накопления торфа не происходит, то в дельтах влажного и особенно тропического кли­мата при благоприятном тектоническом режиме торфяники полу­чают региональное развитие и дают угольные пласты промыш­ленного значения. Ископаемые угли в дельтах тесно связаны также и с лагунным комплексом.

Нефть также бывает иногда связана с дельтовыми отложе­ниями (Марковский, 1965). Песчаные породы дельтовых проток пористые и поэтому в них скапливается нефть. В связи с вытяну­тыми, линзовидными формами песчаных отложений дельтовых проток нефтеносные пески образуют так называемые «зональные залежи нефти», для правильной разведки которых очень важно знание палеогеографических условий образования песков. Такие залежи известны в палеозойских отложениях Русской платфор­мы, в третичных отложениях Кавказа и в других районах.

Среди дельтовых комплексов известны рудные месторожде­ния, в частности железо. С дельтами бывают связаны россыпные месторождения золота и тяжелых минералов.

Вероятно, с дельтами засушливых областей пермского и ка­менноугольного возраста связано образование месторождений медистых песчаников Джезказганского района Центрального Казахстана и Западного Приуралья. С дельтами бывают связа­ны месторождения глин и разнообразных строительных мате­риалов.