Рельеф и тектоника дна мирового океана и его вероятное происхождени

   Ньюфаундлендский  хребет имеет вид мощной косы, сложенной  толщей косослоистых алевритов с  подчиненными слоями пелитовых осадков, по крайней мере до глубины 1,5 км от поверхности дна эта толща прослеживается достаточно четко. Вполне очевидно, что осадочная толща столь огромной мощности может быть сформирована либо в результате очень обильного поступления осадочного материала, либо в результате большой длительности процесса накопления.

   Другая, еще  более крупная аккумулятивная форма, генезис которой связан с этим же течением, Блейк-Багамский хребет – гигантский дугообразно изогнутый в плане вал, сложенный толщей илистых и глинистых осадков с тонкими прослоями мелкого песка с косой слоистостью. Для внутреннего строения толщи характерны также образования, получившие название «гигантских знаков ряби», или «гигантских рифелей» – своеобразных песчаных волн с шагом (т. е. расстоянием между ними) в 4 – 5 км. Такие ритмические образовавания отмечены также и в толще, слагающей Ньюфаундлендский хребет. Длина вала более 400 км, ширина 100 – 200 км. Наиболее полно описываемая аккумулятивная форма очерчивается изобатой 4800 м, но вся ее северная треть лежит на значительно меньшей глубине (2000 – 4000 м).

   По-видимому, и в Атлантическом, и в других океанах подобные образования, связанные с транспортировкой и аккумулирующей деятельностью донных течений, не являются исключением. Есть, например, указание на существование подобной формы («хребет»). Дэви в южной части Коморской котловины в западной части Индийского океана (Канаев и др., 1975), начало формирования которой относится к верхнемеловому времени.

   В Тихом  океане давно известна крупнейшая аккумулятивная форма – Восточно-тихоокеанский  экваториальный вал. Он начинается западнее осевой зоны Восточно-тихоокеанского хребта между 6 и 12° с. ш. и протягивается до островов Лайн. Глубоководное бурение показало, что вал сложен толщей карбонатных и карбонатно-кремнистых осадков. Наиболее глубокие из вскрытых бурением слоев имеют олигоценовый возраст. Мощность вала более 500 м. В отличие от ранее описанных форм это донное аккумулятивное образование сформировано при участии поверхностного экваториального течения и связано с зоной повышенной биологической продуктивности, приуроченной в восточной части Тихого океана к полосе апвел-линга, обусловленного дивергенцией экваториальных течений.

   Донные  течения со значительной скоростью  препятствуют отложению тонких (глинистых  или илистых) осадков. Так, распространение  относительно крупнозернистых отложений  на плато Блейк истолковывается  как результат интенсивного воздействия  Гольфстрима на дно в районе плато. При еще больших скоростях  донные течения способны эродировать  дно и вырабатывать долинные и  русловые формы, весьма напоминающие речные долины на материках.,

   Крупные долинные формы, выработанные донными течениями  на больших глубинах океана, мы предлагаем называть абиссальными долинами.

   В северо-восточной  части Тихого океана выявлена целая  система абиссальных долин протяженностью 1000 – 1500 км каждая. Эти долины прорезают  поверхность плоских абис­сальных   равнин  – Аляскинской, Алеутской, Тафт. Возможно, что они также являются    результатом эрозионной деятельности мутьевых потоков. По веерообразному рисунку планового расположения долин эти абиссальные равнины могут рассматриваться как гигантские и сильно уплощенные конусы выноса мутьевых потоков, сходные с уже упоминавшимися крупнейшими конусами выноса Ганга и Инда.

   Итак, обзор  некоторых результатов транспортирующей деятельности донных течений, их аккумуляционной  и эрозионной работы убеждает нас  в том, что на огромных пространствах  дна океана энергично функционирует  мощный экзогенный фактор рельефообразования, который до сих пор совершенно не принимался во внимание в общих схемах экзогенезиса рельефа нашей планеты. 

   Течения в  морях и океанах осуществляют огромную работу по разносу взвешенного  материала. На мелководье (шельф, береговая  зона) приливными течениями создаются  линейно ориентированные крупные  ритмические аккумулятивные формы  –  песчаные гряды, осложненные поперечными (также ритмичными) образованиями  – песчаными волнами. Песчаные гряды  –  преимущественно   современные  динамические образования; в тех  случаях, когда они расположены  на большой глубине, это, возможно, реликтовые формы.

   Как известно, поверхностные воды Мирового океана находятся в состоянии циркуляции, образующей систему квазистационарных течений, которые несомненно играют важную геологическую роль как фактор разноса взвешенного осадочного материала

    Геологическая  роль морских организмов. Роль  организмов в геологической жизни  океана велика и разнообразна. В ходе жизнедеятельности и  при отмирании различных морских  организмов происходит:

   1) накопление  рыхлого осадочного материала  (скелетов и покровных частей  различных организмов, обычно кремнистого  или известкового состава);

   2) формирование  массивных пород типа рифовых  известняков и образуемых ими  форм рельефа – коралловых  рифов; 

   3) разрушение  и разрыхление горных пород  вследствие деятельности различных  «камнеточцев»;

   4) переработка  донных грунтов путем пропускания  их через пищеварительный тракт  илоедов, в результате которой донные отложения утрачивают слоистость и приобретают мелкокомковатую  – копролитовую структуру.

   Многие  организмы улавливают взвеси и способствуют их осаждению. Известно, например, что  мидии пропускают через себя в  среднем 1,5 л/ч воды, начисто отфильтровывая все взвеси, содержащиеся в воде. При высокой плотности населения  мидий, ведущих обычно колониальный образ жизни, это означает, что 1 м2 поверхности мидиевой колонии перерабатывает за час до 150 т воды..

   Многие  жители моря обладают избирательной  способностью концентрировать в  своих покровах и мягких тканях различные  элементы и неорганические соединения, растворенные в морской воде. Особенно большое значение имеет способность организмов усваивать известь или кремнезем, извлекаемые ими из морской воды. Эти вещества практически безвозвратно выбывают из кругооборота и накапливаются в донных осадках. Извлечение извести из морской воды и ее осаждение в донных осадках – один из важнейших, начиная с архея, геохимических процессов, протекающих в поверхностных оболочках Земли с постепенно нарастающей интенсивностью (Страхов, 1976). Процесс биогенного осаждения кремнезема имеет меньшие масштабы, но, как показывают результаты глубоководного бурения, также весьма характерен по крайней мере для мезокайнозойского этапа истории океана.

   Одна из интереснейших и обширных проблем  изучения роли биогенного фактора в  формировании отложений и рельефа  дна Мирового океана – образование  и развитие коралловых рифов. За последние 20 лет по этому вопросу опубликован ряд капитальных работ. Извлечение извести из морской воды сопровождается рельефообразующей деятельностью мельчайших организмов – коралловых полипов, результаты которой по своим масштабам вполне сопоставимы с результатами тектонических движений земной коры.

   Поступление осадочного материала в океаны

   Материал, образующий поверхностный слой литосферы  на морском дне, называют -морским грунтом. Морской грунт может быть представлен коренными породами, колониями живых организмов (коралловые рифы, устричные или пектеновые банки и др.), скоплением рыхлого материала, состоящего из твердых частиц различного состава и генезиса. Этот тип морского грунта называют морскими отложениями или морскими (донными) осадками. Мировой океан – гигантский резервуар, в который различными путями поступает разнообразный осадочный материал (частицы горных пород, минеральные зерна, нерастворимые остатки морских организмов и др.). Из него в ходе осаждения и накопления формируются различные типы морских отложений.

   Процесс образования  морских отложений называется морским  осадкообразованием или морским  седиментогенезом. Так как океан  занимает более 2/з земной поверхности, а морские отложения имеют широчайшее распространение в пределах нашей планеты вообще, .становится ясным, какое большое значение имеет процесс осадкообразования в океане, который, очевидно, является одним из важнейших геологических процессов на Земле.

   В процессе морского осадкообразования можно  различать стадии: 1) поступления  осадочного материала, 2) его разноса  по площади моря или океана, 3) его  дифференциации или сортировки и 4) стадию собственно седиментогенеза, т. е. образования устойчивых и закономерно  построенных комплексов осадочных  частиц – различных типов морских  отложений (Страхов, 1954).

   Такое выделение  последовательных стадий седиментогенеза  по существу представляет собой методический прием, позволяющий более систематически ознакомиться с разными сторонами и явлениями, свойственными процессу морского осадкообразования. В действительности разнос и дифференция, поступление материала и его разнос, дифференциация и образование различных типов морских отложений тесно связаны между собой и пространственно и во времени, и выделение их носит в большой степени условный характер.

   Рельеф  и осадки

   Осадкообразование выступает как важнейший фактор выравнивания донного рельефа  путем  полного или частичного захоронения  неровностей коренного ложа. В результате образуются плоские (при полном) или волнистые (при частичном захоронении) абиссальные равнины. Поскольку важную роль играет скорость осадкообразования, плоские абиссальные равнины обычно формируются в зоне контакта океанических или морских котловин с подводной окраиной материка, откуда поступает осадочный материал в наибольшем количестве. С различиями в скорости осадкообразования связано также выравнивание вершинных поверхностей океанических возвышенностей при значительно расчлененном холмистом рельефе дна смежной с возвышенностью котловины: на возвышенности отлагаются известковые илы, а в котловине – красные глины, во много раз уступающие им по скорости накопления.

   Осадкообразованию обязаны своим происхождением наклонные  равнины материкового склона и подножия, гигантские абиссальные аккумулятивные формы, шлейфы у подножий хребтов, конусы выноса и др.

   На шельфе процесс выравнивания идет при сочетании  денудационного среза возвышенностей и заполнения впадин осадками. На материковом  склоне совокупное действие денудационных  и аккумулятивных процессов имеет  тенденцию к выполаживанию ступенчатого склона за счет срезания бровок и накопления осадков в тыловых частях ступеней. Если материковый склон представлен уступом, то его выполаживание начинается снизу благодаря накоплению осадков, приносимых донными течениями, гравитационными процессами и осаждающихся в процессе нормальной седиментации у основания склона. По мере накопления материала шлейф растет, его верхняя кромка перемещается вверх по склону, а нижняя  –  вперед от основания склона. В обоих случаях материковый склон за счет выравнивания и выполаживания эволюционирует в наклонную равнину. 

   Материковое подножие, как геологическая структура, зачастую представляет собой заполненный  осадками прогиб или грабен. Обильное поступление осадочного материала как из толщи воды, так и с шельфа и материкового склона ведет не только к заполнению исходной тектонической депрессии, но и к образованию широкого аккумулятивного шлейфа  – наклонной равнины материкового подножия, постепенно продвигающейся своим передним краем в пределы ложа. Особенно велика в этом процессе роль конусов выноса подводных каньонов. Здесь благодаря аккумулятивным процессам возникают наиболее значительные несоответствия между тектоническими и геоморфологическими границами, т.е. наибольшие отклонения границ морфоструктур от границ тектонических структур. Своеобразно процесс аккумулятивного выравнивания проявляется в глубоководных желобах. Большая часть осадочного материала поступает со стороны островных дуг и значительно меньшая – со стороны океана. Неравенство поступления материала со стороны островной дуги и со стороны океана способствует более интенсивному накоплению материала у основания склона желоба, прилегающего к островной дуге. В результате на днищах желобов создается заметный уклон в сторону океана, и максимальные глубины желобов оказываются приуроченными к приокеанской части дна желоба.

   Закономерности  аккумулятивного выравнивания в  котловинах переходных зон по существу аналогичны тем, которые характерны для океанических котловин.

   Значение  процесса осадконакопления

   Анализ  процессов морского осадкообразования  и типов морских отложений  позволяет сделать заключение об их планетарном значении в развитии земной коры и эволюции рельефа земной поверхности. Сущность процесса заключается  в перегруппировке твердого вещества, мобилизуемого, перемещающегося и  накапливающегося в огромных объемах. Ежегодно на дне океана отлагается 22 – 25 млрд. т. твердого вещества, наращивающего  океаническую часть земной коры. Ежегодно с поверхности материков смывается  и сносится в океан колоссальный объем терригенного материала. Таким  образом, процесс морского осадкообразования, являющийся в конечном счете процессом наращивания земной коры, сопровождается таким же планетарным процессом срезания земной коры в пределах материковых выступов.

   Глава IV.   СРЕДИННО-ОКЕАНИЧЕСКИЕ ХРЕБТЫ

   Срединно-океанические хребты и ложе океана

   За андезитовой  линией в Тихом и за внешней границей материкового подножия в других океанах простирается собственно дно океана, резко отличающееся по строению от переходных зон и тем более от подводных материковых окраин. Огромные пространства ложа занимают около 70% площади дна Мирового океана. Ложе океана отличается специфическими геофизическими особенностями и своеобразием не только земной коры, но и глубоких недр.