Основы геологии

Развитие органического мира тесно связано с указанными выше планетарными формами рельефа дна Мирового океана, где выделяются зоны, каждая из которых характеризуется определенной фауной и флорой и особенностями осадконакопления. К ним относятся зоны: 1) прибрежная, или литоральная (лат. "литорализ" - берег) (приливно-отливная), подверженная сильному воздействию волн. Здесь трудные условия для развития жизни. Встречаются организмы камнеточцы, крепко прикрепленные ко дну, 2) сублиторальная, или неритовая (по названию встречаемого здесь моллюска Nerita), соответствующая области шельфа, где создаются благоприятные условия для развития большого числа разнообразных видов морских организмов; 3) батиальная (греч. "батис" - глубокий), отвечающая континентальному склону и его подножью. В соответствии с увеличением глубины и отсутствием света существенно изменяются условия для жизни на дне, поэтому в осадках здесь присутствуют главным образом раковины отмерших организмов, живущих в поверхностной части вод океанов; 4) абиссальная (греч. "абисос" - бездонный, глубокий), соответствующая ложу Мирового океана, и субабиссальная - глубоководным желобам. На этих глубинах вследствие низкой придонной температуры нет условий для развития растительности и, возможно, там существуют лишь высокоспециализированные организмы, не требующие растительной пищи. Исключение составляют районы выходов на дне термальных вод. Примером тому является богатый мир животных (гигантские двустворчатые моллюски, крабы, актинии, губки и др.), обнаруженных на глубине 2,5 км в зоне рифтов Восточно-Тихоокеанского поднятия, где выходят горячие источники и целые гидротермальные поля, вокруг них и развивается жизнь.

Влияние температурного режима на развитие органической жизни отмечено Л. А. Зенкевичем путем сравнения количества видов организмов в морях Малайского архипелага и северных морях. По этим данным, в первом случае развито около 40 000 видов, во втором - около 400 (море Лаптевых и др.). Не меньшее значение для количественного состава видов органического мира имеет изменение солености, что видно из сопоставления трех морских водоемов, соединенных друг с другом проливами, но существенно отличающихся по солености воды-Средиземного (7000 видов), Черного (1200) и Азовского (100) морей. Помимо указанных зон биоса, связанных с определенными глубинами океана, выделяется так называемая пелагическая зона.

По условиям обитания и образу жизни морские организмы подразделяются на три основных группы - планктон, нектон и бентос. Из них наибольшее значение в осадкообразовании имеют планктон и бентос.

Планктонные организмы (греч. "планктон" - блуждающие) обитают в поверхностном слое воды в пелагической зоне на глубинах 100-200 м. Они не имеют способов передвижения и держатся в воде во взвешенном состоянии. Среди них выделяются: I) фитопланктон (греч. "фитос" - растения) - растительные организмы, к которым принадлежат диатомовые водоросли с кремнистым панцирем, особенно интенсивно развивающиеся в холодных водах высоких широт, а также микроскопические одноклеточные известковые водоросли - кокколитофориды (наннопланктон - от греч. "наннос" - карлик), живущие в теплых водах; 2) зоопланктон (греч. "зоон" - животное), к которому относятся простейшие одноклеточные организмы, представленные фораминиферами с известковой раковиной, наиболее широко распространенными в пределах от 55^o с.ш. до 55^o ю.ш., и радиоляриями с кремнистой раковиной, массовое развитие которых наблюдается в приэкваториальной зоне. К зоопланктону относятся также птероподы (морские бабочки) с известковой раковиной.

Нектонные организмы (греч. "нектон" - плавающие) объединяют большую группу свободно плавающих животных - рыб, головоногих моллюсков, морских млекопитающих и др.

Бентосные организмы (греч. "бентос" - глубина) по условиям передвижения подразделяются на две группы: 1) бентос подвижный-моллюски, морские ежи, морские звезды, черви и др., развит на небольших глубинах дна сублиторальной зоны; 2) бентос прикрепленный - неподвижный, имеющий большое значение в формировании специфических осадков. Особо важную роль играют колониальные кораллы, известковые водоросли, мшанки и др., т.е. образующие сообщество, называемое биоценозом. Наибольшее развитие они имеют в области шельфа на глубинах от первых метров до 50-80 м. Помимо описанных морских организмов, следует указать на большое значение бактерий, играющих огромную роль в физико-химических условиях водной среды морей и океанов и создании новых соединений, как определенные катализаторы реакций, особенно в процессе перерождения осадка в осадочные горные породы.

Динамика океаносферы. Вся толща вод Мирового океана находится в непрерывном движении. Эти движения по своей природе различны. Среди них выделяются: 1) волновые движения; 2) приливно-отливные; 3) поверхностые и глубинные морские течения; 4) цунами.

Волновые движения возникают в результате трения ветра о водную поверхность. Зародыши волн - это мелкая рябь. Усиление ветра вызывает перемещение воды по замкнутым или почти замкнутым орбитам, которые имеют наибольшие размеры близ поверхности, уменьшаются с глубиной и изменяются по форме в пределах мелководья, где круговое движение сменяется эллипсоидальным. В открытом море волны имеют колебательный характер, при котором подавляющая часть воды не испытывает поступательного движения в горизонтальном направлении. У берегов или в области мелководья колебательная волна превращается в поступательную волну, она опрокидывается и с силой ударяется о крутой берег, производя разрушение, или заливает низменные побережья на многие десятки метров. В ветровых волнах выделяются гребни (наиболее высокие части) и ложбины между ними. К элементам волны относятся: 1) высота волны, измеряемая величиной превышения гребня над ложбиной. Высота большинства океанских волн колеблется в пределах 3-6 м, увеличивается в периоды штормов до 10 и даже 18 м и более; 2) длина волны соответствует расстоянию по горизонтали между двумя гребнями (или двумя ложбинами). Она зависит от силы ветра и при сильных штормовых ситуациях увеличивается с 50-60 до 200 м и более; 3) период волны - это время, в которое волна проходит между смежными гребнями или ложбинами. Обычно волны подходят к берегу с интервалом в несколько секунд, но гребни длинных волн следуют друг за другом с интервалом 10-12 с, а иногда до 18-20 с. Следовательно, период связан с длиной волны; 4) скорость волны связана с периодом. Так, волны с периодом 6 с движутся со скоростью 9-10 м/с, а с периодом 18-20 с - 25-30 м/с. С глубиной скорость уменьшается. Даже при самых сильных штормах волновое движение, по-видимому, может достигать только дна шельфа и в состоянии производить работу до глубин, равных 1/2- 1/3 длины волны.

Рис. 10.4. Схема возникновения приливов и отливов

Приливно-отливные движения - периодические поднятия и опускания уровня воды в океанах и морях - возникают в результате того, что Земля испытывает притяжение Луны и Солнца. Сила приливов зависит от взаимного расположения Земли, Луны и Солнца. Наиболее высокие приливы наблюдаются во время сизигия (новолуния и полнолуния), когда Луна и Солнце находятся на одной прямой линии и притяжения их проявляются в одном направлении. Приливы наименьшей высоты возникают в квадратуре, когда Луна и Солнце образуют с Землей прямой угол и притяжение их противодействует друг другу (рис. 10.4).

Высота приливов составляет первые метры, но в узких заливах, проливах и устьях рек значительно увеличивается. По Ф. П. Шепарду, особенно высокие (более 18м) приливные волны отмечаются в заливе Фанди (северо-восточное побережье Канады) или в проливах типа Ла-Манша. В СССР максимальная высота приливов зарегистрирована в Пенжинской губе Охотского моря (11-12 м), в Кандалакшском заливе и Мезенской губе Белого моря (10-11 м). В этих случаях отмечается и большая скорость течений. Приливно-отливные движения захватывают всю толщу воды и поэтому являются одним из важных факторов в динамике осадконакопления, особенно в пределах шельфа. Приливные течения в какой-то мере размывают дно, частично переносят и перемешивают осадочный материал, оставляют знаки ряби на поверхности песчаных осадков и т.п.

В Мировом океане существуют сложные приповерхностные постоянные системы циркуляции вод, обусловленные господствующими ветрами, различной плотностью, зависящей от температуры и солености вод, а также влиянием силы Кориолиса (центробежной и отклоняющей силой вращения Земли). Постоянные течения имеют значение в переносе взвешенного и растворенного материала, что сказывается на процессах осадкообразования.

Исследованиями последних десятилетий в океанах установлены и глубинные течения. Важное значение имеют глубинные придонные океанические течения, формирующиеся в высоких широтах. Холодные арктические воды с большей плотностью опускаются на глубину и, достигая скорости (по американским данным) 35 см/с, движутся в южном направлении, а холодные антарктические воды в виде придонного течения движутся в северном направлении, достигая экватора. Имеет место и конвективное перемещение воды. Сложная система циркуляции вод океана, разнонаправленность течений приводят местами или к расхождению (дивергенции) вод в стороны, что вызывается компенсационным подъемом с глубины, или схождению (конвергенции), сопровождаемому погружением вод в глубину. Полосы дивергенции являются наиболее благоприятными для развития жизни.

Цунами - это гигантские волны, возникающие при сильных землетрясениях, с эпицентрами на дне океана, а также при крупных взрывных извержениях вулканов. Наиболее часто цунами возникают в пределах активных окраин Тихого океана. Скорость распространения таких волн достигает 500-700 км/ч, а высота - 20-30 м и более. Такие волны, обрушиваясь на берега, вызывают крупные оползни, мутьевые потоки, деформации, разрушение. В Японии известно много случаев цунами, сопровождавшихся разрушением береговых сооружений и жертвами. Волны цунами высотой до 36 м возникали при извержении Кракатау в 1883 г.