Александр Конюхов - Геология океана: загадки, гипотезы, открытия
Рис. 14. Сейсмоакустический профиль через верхнюю часть подводного конуса выноса Дуная [Конюхов, Иванов, Кульницкий, 1988]
В целом эта часть конуса напоминает гигантскую бобслейную трассу, по которой «прокатываются» мощные подводные лавины — мутьевые течения. Именно ими было насыпано тело конуса. Свидетельством их недавней активности являются гребни насыпных валов (второго порядка), которые тянутся вдоль всей центральной конусной долины как на южном, так и на северном ее борту (рис. 14). Высота валов достигает 200 и даже 300 м.
Центральная конусная долина непосредственно связана с подводным каньоном, врезанным в континентальный склон, каньон же питается речными выносами Дуная. В настоящее время в условиях высокого стояния уровня моря дельта Дуная (и многих других рек) удалена от головной части каньона, сюда не поступает то количество осадочного материала, которого достаточно для образования мутьевых потоков. Судя по распределению различных типов осадков в подводном конусе выноса, последние 10— 15 тыс. лет здесь не накапливались турбидиты, следовательно, не возникали и мутьевые потоки. С бортов долины на ее дно сползают неуплотненные осадки — сапропелевые и диатомово-кокколитовые илы, образовавшиеся за счет чисто морских источников осадочного материала (организмов, живущих в водной толще). В результате многие подводные долины и русла постепенно засыпаются осадками.
Так как в дельте крупных рек часто происходит перераспределение ролей между различными ее рукавами (одни постепенно отмирают, другие же становятся основными транспортными артериями), со временем изменяется и статус того или иного подводного каньона. Периферийная ложбина на континентальном склоне начинает вдруг быстро углубляться и превращается вскоре в обширный и глубокий желоб, по которому вниз проходит выносимый из дельты реки терригенный материал. Старый же, до того основной, каньон заиливается. Как следствие, периферийная долина приобретает значение основной питающей артерии конуса выноса. Вдоль нее нарастает мощный аккумулятивный вал, поглощающий частично или полностью более древний.
Именно такая ситуация сложилась в районе Дунайского фэна. Здесь под южным склоном современного хребта обнаруживается древний, засыпанный молодыми осадками конус выноса с характерной для подобных образований глубокой центральной долиной. Контуры этого древнего поднятия отчетливо прорисовываются на ряде сейсмоакустических разрезов.
Для каждого из основных геоморфологических элементов глубоководного конуса выноса характерны определенные типы осадков. В колонках, взятых в осевой части каньонов, встречаются многочисленные прослои песка и алевритов. В центральной конусной долине и в периферийных руслах конуса они также присутствуют в виде тонких слойков среди глинистых осадков. В бортовых частях русел накапливаются сползшие со склонов поднятия илы разного состава с характерной кашеобразной консистенцией. На валах, окружающих долину, формируются пачки турбидитов. В Черноморском регионе, в подводных конусах Дуная, Ингури и других рек, они представлены крошкой плотных древних пород — аргиллитов, обогащенных закисным железом и окрашенных в черный цвет. Этими породами сложены днище и борта каньонов, по которым устремляются вниз мутьевые потоки. Их воздействие на дно настолько энергично, что приводит к разрушению даже очень плотного субстрата. Обломки пород, главным образом глины, выносятся в пределы подводного конуса. При этом часть пиритного железа, по-видимому, окисляется до гидротроилита — минерала, придающего осадкам иссиня-черную окраску. При его окислении на воздухе цвет осадков вскоре меняется на ржаво-рыжий. Поэтому турбидиты в колонках, поднятых с валов на вершинной части конуса выноса, отчетливо проявляются на воздухе (прослои с дресвой древних темноцветных глин на воздухе становятся рыжими). Толщина отдельных циклитов здесь изменяется от 5 до 15 см, причем иссиня-черные (впоследствии рыжие) горизонты разделены голубоватыми пластичными глинистыми илами. Общий вид такой колонки, разрезанной на половинки для детального описания и съемки осадков, напоминает рисунок на шкуре зебры.
В дальних частях подводных конусов выноса, развитых на континентальном подножии Кавказа, появляются классические турбидиты с градационным нижним горизонтом и верхним карбонатным слоечком, сложенным фрагментами наннопланктона.
В древних глубоководных фэнах, существовавших некогда на активных окраинах материков в Тихом океане (например, в пределах континентальной окраины Калифорнии), в составе верхней части конуса накапливались мощные пачки конгломератов — отложений, которые образованы галькой разнообразных пород. Описаны здесь и отложения потоков обломков — медленно текущих подводных селей. Однако главным элементом большинства подводных конусов выноса остаются повсеместно турбидиты, состав которых меняется от района к району, так как зависит прежде всего от характера тех толщ, которыми сложены континентальный склон или подножие.
Там, где крупные реки сбрасывают в океан огромное количество материала, смываемого с обширнейших пространств континента, подводные конусы приобретают грандиозные размеры не только в ширину, но и в высоту. Осадки засыпают здесь склон вплоть до бровки шельфа, трансформируя его в поднятие, поверхность которого ступенчато опускается в сторону абиссальной котловины. Это связано с образованием многочисленных сбросов в толще неуплотненных отложений. При этом отдельные блоки неравномерно проседают в результате отжатия из пластов седиментационных вод. По периферии конуса нередко наблюдаются структуры протыкания — глиняные диапиры.
Подводные конусы выноса не просто своеобразные формы аккумулятивного рельефа на океанском дне. Там, где они создавались миллионы лет, например на продолжении дельт Нигера, Миссисипи, Маккензи и др., на континентальных окраинах сложились мощнейшие комплексы осадочных пород, способные вмещать многочисленные залежи нефти и газа. Действительно, в последние годы благодаря морскому разведочному бурению в этих районах были открыты десятки крупных и средних по запасам месторождений нефти и газа. В подводных конусах Нигера и Миссисипи нефтяные скопления обнаружены не только в относительно древних образованиях (песчаниках), но и, что удивительно, в песках исключительно молодого, плейстоценового возраста.
Реки в океанеИзвестно, что в океане существуют гигантские струйные течения, определяющие климат многих стран. Например, Гольфстрим и Ойясио распространяются на тысячи километров. Гольфстрим ежегодно перекачивает огромные массы теплой воды из тропических широт, главным образом из Мексиканского залива, в полярные области, отогревая побережья Скандинавии и Кольского полуострова, которые в противном случае были бы ледяными пустынями. Ойясио, напротив, гонит охлажденные в высоких широтах воды вдоль гряды Курильских и Японских островов на юг, делая климат наших восточных побережий более суровым.
Не так давно в океане были обнаружены другие течения, не менее мощные. Их можно назвать реками в океане. Они текут близ поверхности дна над подножием континентальных склонов из высоких широт в низкие. Так как эти течения несут свои воды вдоль контура материков, они получили название контурных геострофических. Первыми свидетельствами существования этих придонных течений были фотографии участков дна на глубинах 3000—5000 м, сделанные в южных районах атлантической окраины США. На них отчетливо видны разнообразные знаки ряби на поверхности осадка. Знаки ряби — это система субпараллельных подводных валов и разделяющих их ложбин, которая напоминает ветровую рябь, возникающую на поверхности воды. Ее появление на дне связано с перераспределением частиц осадка под воздействием струй придонного течения. Знаки ряби известны в руслах рек, в эстуариях и дельтах, на приливно-отливных равнинах, на открытых участках шельфа, а также на абиссали — словом, везде, где перемещаются водные массы. В зависимости от высоты гребней подводных валов и расстояний между ними различаются мелкая рябь, мегарябь и подводные дюны. Мегарябь, например, характеризуется превышением ее гребней над ложем ложбин не свыше 60 см и расстоянием между соседними волнами ряби до 12 м. Подобные же «волны», но меньшей высоты и длины, именуются просто знаками ряби. Наконец, крупные аккумулятивные тела на поверхности дна по ассоциации с прибрежными насыпными формами получили название подводных дюн.
В глубоководных обстановках наблюдались дюны высотой 91 м. Нередко они выстраиваются цепочками с расстояниями между соседними валами 9,6 км. В пределах континентальных подножий были открыты целые поля ряби, сформировавшейся на поверхности осадка. Стало ясно, что речь идет о новом явлении, ведь на абиссали не действуют приливно-отливные течения, ветровые волны или океанская зыбь. Дальнейшие исследования подтвердили, что обнаружены следы процессов, имеющих глобальные масштабы и играющих первостепенную роль в «проветривании» (вентиляции) океанских глубин. Датчики скорости течений, установленные у дна, зафиксировали устойчивые перемещения водных масс над некоторыми его участками со скоростью до 50 см/с. Эти придонные течения устремлялись к экватору и, как выяснилось вскоре, даже пересекали его, проникая в другое полушарие. Сначала было открыто Арктическое контурное течение, формируемое холодными водами высоких широт северного полушария. Затем над континентальным подножием Южной Америки в Атлантическом океане обнаружили другое контурное течение, несущее к экватору холодные воды антарктического происхождения. Над окраиной Южной Бразилии оба течения встречаются и текут одно под другим в противоположных направлениях: арктические водные массы над антарктическими, более холодными и тяжелыми.
