Особенности геологической деятельности моря

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Части Мирового Океана, обособленные сушей или возвышениями подводного рельефа и отличающиеся от открытой части океана гидрологическим, метеорологическим и климатическим режимом называют морями. Условно морями называют также некоторые открытые части океанов (Саргассово море) и крупные озёра (Каспийское море). Геологическая деятельность моря складывается из трех составляющих: разрушения горных пород берега и дна моря; переноса продуктов разрушения и отложения морских осадков в разных частях морского бассейна.

1. Разрушительная работа моря

В разрушительной работе моря главная роль принадлежит морским волнам. Процесс разрушения берега, связанный с деятельностью моря, получил название абразии (лат. abrasio -- соскабливание, сбривание). Горные породы испытывают удар волны, коррозионное разрушение под действием ударов камней и песчинок, растворение и другие воздействия. Менее интенсивно протекает подводная абразия, хотя ее воздействие на дно в морях и озерах распространяется до глубины несколько десятков метров, а в океанах до 100 м. и более. Скорость разрушения берега зависит от многих факторов: от силы удара морской волны, крутизны берегового склона, состава горных пород и др. Особенно быстро разрушаются массивы горных пород, покрытые трещинами.

Известный исследователь морфологии и динамики морских берегов В.П. Зенкович выделяет абразионный и аккумулятивный типы берегов, отличающиеся друг от друга своим развитием и образованием различных, характерных для каждого типа, форм рельефа. Величина уклона дна в пределах подводного берегового склона определяет расход энергии волн, а в зависимости от этого берег развивается либо как абразионный, либо как аккумулятивный.

Абразионный тип берегов. Наиболее интенсивное разрушение происходит у берегов, близ которых дно моря имеет крутой уклон (приглубый берег). На берегах, сложенных кристаллическими и крепкими осадочными породами, абразия протекает медленно, но в конечном итоге приводит к образованию отчетливых абразионных форм. Рыхлые породы песчаного и гравийно-галечного составов наиболее интенсивно абрадируются и образуют значительные наносы. При достаточной крутизне дна приглубых берегов ширина прибрежного мелководья мала и волны, проходя над ним, мало расходуют свою энергию на трение о дно. В результате волны, имея еще большой запас энергии, доносимый до берега, с большой силой обрушиваются на него. Давление волн во время шторма может достигать 30 - 70 т/м2. У линии уреза или выше, до уровня заплеска волн при прибое, в породах вырабатывается волноприбойная ниша, над которой коренные породы нависают в виде карниза. По мере углубления ниши происходит обрушение нависающего карниза и образование отвесной стенки абразионного уступа, называемого клифом. После обрушения берег вновь представляет собой отвесный обрыв. При дальнейшем разрушении береговой обрыв отодвигается в сторону суши. Одновременно волны разрушают и подводный склон, ниже береговой линии. Перед подножием отступающего клифа в коренных породах образуется все расширяющаяся в сторону суши и слабо наклоненная (0,05 - 0,02) к морю широкая абразионная прибрежная площадка (платформа) - бенч. Между подводной частью площадки и береговым обрывом у его подножия образуется узкая полоса пляжа, покрывающего надводную часть бенча, образованного обломочным материалом (гравием, галькой, ракушечным детритом, песком). Это очень подвижный материал; в сильные штормы он может временно уноситься на подводный склон, а затем снова выбрасываться на берег. В породах, дающих мало материала для наносов, часть бенча может быть обнажена над водой. Перемещаемый обломочный материал обрабатывает абразионную площадку, понижает ее. Иногда над водой на абразионной площадке возвышаются остроконечные или столбообразные скалы крепких пород - абразионные останцы прежнего положения отступающего берега моря - кекуры. Подобие волноприбойной ниши мы видели на левом берегу р. Волги возле с. Приволжское. При многократном воздействии волн ниша разрастается, и в конечном итоге происходит обрушение.

Однако абразия не может развиваться беспредельно, если уровень моря остаётся неизменным. Разрушение берега прибоем происходит только до некоторого предела, определяемого шириной выработанной прибоем абразионной террасы. При достаточной ширине террасы волны, набегая на неё, расходуют всю свою силу на преодоление трения и оказываются, не в состоянии производить дальнейшую абразионную работу.

Обломочный материал, уносимый с пляжа на подводный склон, во время движения дробится, истирается, окатывается, сортируется. Более крупный материал перемещается к берегу прямой волной, движущейся с большей скоростью, чем обратная, которая уносит за нижний край бенча более тонкий материал. Здесь начинается формирование подводной аккумулятивной прислоненной террасы, пологая поверхность которой в процессе ее развития непосредственно продолжает поверхность абразионной террасы. Процесс абразии и отступания берега постепенно замедляется вследствие увеличения полосы мелководья за счет расширения абразионной и аккумулятивной террас. Профиль береговой зоны приближается к состоянию абразионного профиля равновесия, при котором в любой точке берегового профиля уже не происходит ни абразия, ни аккумуляция материала. На всех участках профиля выработаны уклоны, уравновешивающие размывающую силу волн. Оживление абразии может быть вызвано понижением поверхности берега, т.е., увеличением глубины бенча, связанным с трансгрессией моря. В результате же регрессии моря абразионная терраса может оказаться выше уровня моря, а абразионная деятельность приведет к выработке новой абразионной террасы на более низком уровне. Неоднократные регрессии формируют несколько уровней морских террас.

Абразия обоих волжских берегов начала проявляться по причине создания Волгоградского и Саратовского водохранилища. Породы, которыми сложено левобережье, представлены лёссовидными суглинками и песками четвертичных отложений, правый берег сложен крепкими породами: плотными глинами, песчаниками и опоками. Так как скорость абразии в значительной степени зависит от литологии и морфологии берегов, абразия водами водохранилища в большей степени проявляется на левом берегу. Мы наблюдали это явление в маршруте 8, около с. Приволжское, где опоры зернового конвейера, в ходе абразии оказались в подвешенном состоянии. Чтобы временно компенсировать это, сделана насыпь.

Аккумулятивные формы береговой зоны. Для отмелых берегов с пологим уклоном дна, в отличие от приглубых интенсивно размывающихся берегов, характерно накопление обломочного материала и образование аккумулятивных форм. Морские отложения, формирующиеся в береговой зоне в условиях мелководья - прибрежно-морские наносы - очень подвижны. Если волны по отношению к берегу направлены под прямым углом, морские наносы будут испытывать поперечное перемещение, а если волны подходят под косым углом, наносы будут перемещаться продольно вдоль берега. Чаще всего волны подходят к берегу под некоторым углом, поэтому оба вида перемещения происходят одновременно.

2. Аккумулятивная работа моря

Сложнейший процесс осадконакопления называют седиментацией - образование любых видов отложений на поверхности Земли при переходе под действием силы тяжести осаждаемого вещества из подвижного, взвешенного или растворенного состояния (в водной или воздушной среде) в неподвижное - осадок (начальная стадия образования горных пород). Процесс осадкообразования в морях и океанах начинается с подготовки осадочного материала на просторах континентов, которые являются основными источниками сноса обломочного материала, т.е. областями денудации. Источник поступления осадочного материала в морях и океанах весьма разнообразный. Часть образований выносится в океан реками с материков, часть -- за счет разрушения водой пород, слагающих берег. Значительную долю осадочного материала в морях и океанах составляют минеральные вещества, осаждающиеся из морской воды, карбонатные постройки, являющиеся результатом жизнедеятельности морских организмов, а также остатки самих обитателей моря и, наконец, продукты вулканической деятельности, поставляемые как подводными вулканами, так и наземными.

Накопление осадков регулируется тремя видами зональности: климатической, циркумконтинентальной (то есть удаленностью от источников сноса материала - континентов) и вертикальной (связанной с рельефом дна океанов).

В морях и океанах накапливаются различные осадки, которые по происхождению можно разделить на терригенные, образующиеся за счет накопления продуктов механического разрушения горных пород; биогенные, формирующиеся за счёт жизнедеятельности и отмирания организмов; хемогенные, связанные с выпадением из морской воды; вулканогенные, накапливающиеся в результате подводных извержений и за счёт принесённых с суши продуктов извержений; полигенные т.е. смешанные осадки, образующиеся за счёт материала разного происхождения.

Морские отложения на Саратовском полигоне разнообразны и среди них встречается большинство типов осадочных пород.

Терригенные породы полигона широко представлены глинами алевролитами, алевритами, галькой, песками, конгломератами, песчаниками.

Среди хемогенных распространены карбонатные (мергели, мел), кремнистые (опоки), фосфатные (желваковые фосфориты) разности.

К биогенным породам относятся некоторые разности опок, известняков, в которых доминируют органические остатки, а также горючие сланцы. Большое значение имеет состав органического мира, ведь органогенные осадки состоят из раковин отмерших организмов. Разнообразные животные и водоросли в процессе жизнедеятельности извлекают различные химические соединения, которые идут на построение скелета. В основном это СаСО3, SiO2 и в меньшей степени P2O5.

При поступлении осадочного терригенного материала в Мировой океан происходит его механическая дифференциация, заключающаяся в сортировке зерен по размерности, в зависимости от глубины и удаления от суши. В прибрежной (литоральной) мелководной зоне отлагаются грубые песчано-гравийно-галечные образования. В более глубоких частях бассейна (в сублиторальной или неритовой зоне) образуются песчаные, алевритовые и алевропелитовые осадки, В наиболее удаленных от источника терригенного сноса (суши) и глубоких зонах формируются самые тонкие пелитовые и хемогенные (карбонатные, кремнистые) осадки. Однако указанная схема латерального ряда фаций осложняется многими факторами и поэтому выдерживается не всегда. Так, при отсутствии активного терригенного сноса, непосредственно у берега могут образовываться хемогенные или биогенные осадки, и напротив, грубозернистый материал может быть вынесен подводными течениями в центральные части палеобассейна.

Морское происхождение пород однозначно устанавливается по находкам в них остатков морских организмов (аммонитов, белемнитов, брахиопод, гастропод, криноидей и других групп, в том числе и микрофауни-стических - фораминифер, радиолярий, наннопланктона и др.) или следам жизнедеятельности морских организмов - ихнофоссилиям. Кроме того, существует еще целый ряд литологических признаков, характерных для морских отложений и не типичных для континентальных. Например, хорошая сортированность отложений по гранулометрическому составу, отсутствие пестроцветной окраски, латеральная выдержанность слоев, ровные границы кровли и подошвы пластов, специфические косослоистые текстуры.

Полевые маршруты по Саратовскому полигону позволяют наблюдать разнообразные типы морских фаций и реконструировать, на основе собранных данных, некоторые важные особенности осадконакопления в каменноугольных, юрских, меловых и палеоценовых бассейнах на территории Саратовского Правобережья.

Каменноугольное море представлено отложениями московского яруса в карьере у с. Тёпловка Новобурасского района: известняками с прослоями глин. Находки кораллов указывают на теплый мелководный (не более 50 м) палеобассейн с нормальным морским солевым режимом (33-35%). В то же время мощность известняков только московского яруса превышает 400 метров (а суммарная мощность всей верхнедевонской-каменноугольной карбонатной толщи известняков и доломитов превышает 1500 метров). Подобная ситуация может быть объяснена только интенсивным прогибанием морского дна, при незначительных изменениях глубины моря.

Отложения средне и верхнеюрского моря, батский, келловейский и волжский яруса, мы наблюдали у д. Бартоломеевка (Маршрут 13). Батские сильно песчанистые глины свидетельствуют об относительной близости к источнику сноса. Находки грифей с утолщенной раковиной говорят об активной гидродинамике. Чистые глины келловея насыщенные хорошо сохранившимися аммонитами и пиритовыми конкрециями говорят о значительной удаленности от берега и, учитывая скорость осадконакопления (миллиметры в тысячу лет), о восстановительной, бескислородной среде в придонных слоях, благоприятной для захоронения фауны.

Раннемеловые аптские и альбские моря представлены песчано-глинистыми толщами, фаунистических остатков нет, так как была окислительная обстановка и органика разложилась. В обнажении альбских пород у с. Пристанное мы это наблюдали и также подтвердили морской генезис по следам биотурбации. Альбские пески у пос. Увек (Маршрут 6) гораздо более глинистые, чем почти чистые у д. Докторовка (Маршрут 14), что говорит о близости к источнику теригенного сноса. Фосфоритовый горизонт на г. Шаблиха (пос. Увек) указывает на прибрежную, тепловодную обстановку с перерывом в осадконакоплении в десятки тысяч лет, необходимую для созревания желваков фосфорита, косая слоистость песков - также признак мелководных, прибрежных осадков. Глинистые прослои в песках д. Докторовки обозначают время максимальной трансгрессии моря. Сеноманский век - время существования максимально мелководного моря, о чем свидетельствуют крупнозернистые пески, мы наблюдали их на Лысой горе, у пос. Увек, у пос. Большая Поливановка (Маршрут 5). Сантонский ярус представлен наиболее глубоководными фациями хемогенных пород (опок, мергелей), что служит индикатором максимальной глубины и площади палеобассейна в мезозое. Однако в кампанском веке произошло обмеление моря и имел место длительный перерыв в осадконакоплении, показателем чего является прослой глауконитового песчаника на кремнистом цементе мощностью несколько метров. Выходы этого песчаника можно наблюдать во время маршрутов по Лысой горе (Маршрут 2) и у с. Пудовкино (Маршрут 10). Маастрихтский представлен карбонатными глинами на Лысой горе и у с. Пудовкино, мергелями у с. Тепловка, что указывает на более глубоководное тёплое море.

Зеландский век (палеоцен) характеризуются регрессией морского бассейна, что зафиксировалось в увеличении песчанистого материала снизу-вверх по разрезу, вплоть до доминирования песчанистого материала в пределах саратовской свиты. В верхах сызранской свиты песчанистого материала настолько много, что соответствующие породы называют опоковидными песчаниками.

Последнее море, Акчегыльское, проникло на территорию Саратовской области во второй половине плиоцена результате самой большой за новейшую геологическую историю трансгрессии Каспийского бассейна. Во время этой трансгрессии морские воды проникли далеко на север (до территории Кировской области), но правобережную часть Саратовской области они почти не затронули.

3. Диагенез морских осадков

абразия береговой осадочный

Переход осадков в горные породы -- длительный и сложный процесс, который носит название диагенеза, что в переводе с греческого означает «перерождение». Процесс изменения осадка и превращения его в горную породу начинается еще в морском бассейне и длится многие десятки и даже сотни тысяч лет. Первичный рыхлый морской осадок в большинстве случаев представляет многокомпонентную «открытую» систему.

После того как слой перекрывается новыми порциями осадка, система «закрывается», происходит ее изоляция от наддонных вод, а слагающие минеральные компоненты вынуждены приспосабливаться к вновь возникшим физико-геохимическим условиям.

В преобразовании осадков в горные породы участвуют многие факторы:

1. Высокая влажность осадков, имеющая огромное значение в перераспределении отдельных элементов в осадке

2. Наличие многочисленных бактерий, главная масса которых сосредоточена в верхних первых сантиметрах осадков. Бактерии играют различную роль в преобразовании вещества.

3. Иловые растворы, пропитывающие осадок, существенно отличаются от состава наддонной воды океана более высокой минерализацией. Различие состава иловых растворов и придонной морской воды вызывает обмен веществ между ними.

4. Органическое вещество, большое скопление которого в осадке вызывает дефицит кислорода, появление углекислого газа и сероводорода, т. е. создает восстановительные условия.

5. Окислительно-восстановительный потенциал. В мелководных зонах, где преобладают хорошо водопроницаемые пески с отсутствием или ничтожным содержанием органического вещества, создаются окислительные условия среды, наблюдающиеся и в глубине осадка. В этом случае возможны новообразования гидроксидов железа.

В результате сложные и длительные процессы диагенеза приводят, в конце концов, к превращению осадков в горные породы.

К главным изменениям осадков при диагенезе относятся:

1) Обезвоживание и уплотнение, это происходит под давлением выше лежащих слоёв осадка. Глины подвержены уплотнению в наибольшей степени, а хемогенные породы Ї известняки и опоки, практически не уплотняются. Большинство пород на Саратовском полигоне обезвожены, лишь глины, в особенности келловейские у д. Бартоломеевка - влажные и пластичные. В условиях платформы породы практически не уплотняются, поэтому большинство опок которые мы встречали, сильно гигроскопичные, а значит пористые и не были подвержены сжатию. Часто наблюдали, что породы уплотняются вокруг конкреций и любых других плотных включений, оказывающих давление на окружающие слои.

2) Цементация связана с выпадением в осадок различных химических соединений, связывающих (цементирующих) между собой отдельные зёрна. Таким образом, под цементом песчано-алевритовых пород понимают содержащийся в них хемогенный или глинистый материал, скрепляющий обломочные зерна между собой. По составу цемент бывает кремнистый (из вторичного кварца, опала, халцедона), карбонатный, глинистый, железистый. В пределах Саратовского полигона можно встретить осадочные горные породы с различными типами цемента. Мы наблюдали слой альбского песчаника на кремнисто-железистом цементе у с. Пристанное, песчаник на кремнистом цементе слагает фундамент эрозионных останцев “Три монаха” и является самой прочной осадочной породой на полигоне учебной практики (сами останцы сложены песками на глинистом цементе). В пределах саратовской свиты песчаник на кремнистом цементе представлен в виде стяжений в песках.

Кремнистый цемент диагностируется по высокой твердости. Карбонатный цемент опознаётся по реакции с HCl (Соляной кислотой). Глинистый цемент при увлажнении вызывает на ощупь ощущение жирности, характерный для глин. Железистый цемент легко узнают по ржаво-бурому цвету.

3) Кристаллизация и перекристаллизация. Эти изменения особенно проявляются в мелкозернистых и иловых хемогенных и органогенных осадках, состоящих из легко растворимых минералов. Очень быстрая кристаллизация характерна для органической основы коралловых рифов, преобразующейся в известняки.

4) Образование диагенетических минералов и конкреций. В процессе диагенеза формируются различные новообразования, часто концентрирующиеся вокруг каких-либо центров и образующие конкреции шаровидной, почковидной, лапчатой, вытянутой формы (зависит от текстуры осадка и физико-химических условий среды), которые четко отделяются от вмещающих пород. При значительной концентрации фосфатных, железистых и других конкреций они становятся объектом промышленных разработок.

В большинстве случаев, мы наблюдали конкреции в виде линз, например сидеритовые конкреции в Маханном овраге (Маршрут 1), но встречались и овальные - фтанитовые конкреции в Тёпловском карьере (Маршрут 11), и близкие к округлым, например гигантские (до метра и более) железистые конкреции около с. Пристанное (Маршрут 12), пиритовые (марказитовые) конкреции в келловейских глинах у д. Бартоломеевка (Маршрут 13). Пирит однозначно указывает на восстановительную обстановку с проявлениями сероводородного заражения. Размеры их от нескольких миллиметров до больших конкреционных линз, протягивающихся на несколько метров.

Размещено на Allbest.ru