В открытом океане вдали от суши, расстояние до которой нередко измеряется тысячами миль, роль терригенного фактора в образовании осадков ничтожна. Возможность переноса с суши береговым стоком частиц даже пелитовой размерности весьма ограничена. Все наиболее мощные течения, которые могли бы транспортировать твердое вещество, направлены вдоль берегов континентов или островных дуг. Они подхватывают материал, выносимый реками, и транспортируют его вдоль континентальных окраин. Роль эолового фактора незначительна в связи с тем, что для реализации такого механизма транспортировки необходима суша, не покрытая растительностью, и устойчивые ветры из пустынь в сторону океана. Японские исследователи оценивали роль эолового фактора в переносе материала из пустынных областей Южного Китая на восток. Переносимый материал улавливался специальными экранами. Результат исследований показал, что материал не доносится не только до Гавайского архипелага, но и до острова Минамитори (Маркус), до 150° восточной долготы. Таким образом, практически весь материал, способный отлагаться в открытом океане, представляет собой вещество, формируемое непосредственно в океане. Это могут быть продукты местного происхождения - результаты дезинтеграции ранее сформированных образований (эдафогенные образования). Такой материал способен формироваться на относительно крутых склонах, подверженных подводной эрозии. Его распространение ограничено подножиями склонов локальных гор и уступов вдоль сбросов. Возможно поступление материала из Космоса. Иногда в мазковых препаратах обнаруживаются так называемые космические шарики*). Такие находки крайне редки. Вклад космического материала в состав осадочных образований океанических котловин не может быть сколько-нибудь корректно оценен количественно. Тем не менее, осадочный чехол мощностью в сотню метров и более отмечается практически повсеместно в океанических котловинах. На крупных подводных поднятиях, в частности, на плоских вершинах гайотов зачастую отмечаются достаточно мощные пачки кокколито-фораминиферовых осадков. В разрезе чехла котловин под некоторой толщей глинистого материала повсеместно отмечаются карбонатные отложения, представленные преимущественно остатками кокколитофорид (писчий мел). Встречаются обширные поля развития кремнистых (диатомовых) осадков. Другими словами, значительная часть осадочных образований открытого океана - это практически чистые продукты жизнедеятельности гидробионтов.
Состав осадков открытого океана зависит от широты. В общем случае от экватора до умеренных широт кроме глин, о природе которых речь пойдет ниже, повсеметно обнаружены карбонатные осадки, представленные скелетами планктонных фораминифер и кокколитофорид. Для высоких широт характерны кремнистые осадки, представленные преимущественно скелетами диатомей.
По-видимому, первичными концентраторами рудного материала в океане являются живые организмы, которые накапливают в своих мягких тканях и скелетах, сорбируют своей поверхностью металлы, находящиеся в водной толще в истинных и коллоидных растворах и во взвешанном состоянии.
Наиболее активно изучается тропическая часть Мирового океана. Это в значительной мере определяется тем, что именно в приэкваториальной, тропической и субтропической зонах сконцентрирована основная часть океанических руд различного типа: сульфиды, рудные илы и рассолы срединно-океанических хребтов и задуговых бассейнов; корки на склонах подводных гор и конкреции в межгорных впадинах и океанических котловинах (Корсаков и др., 1987, Андреев и др., 1999).
Карбонатный материал, представленный скелетами кокколитофорид и планктонных фораминифер, массово отлагается на подводных поднятиях. Современные кокколито-фораминиферовые осадки известны на всех хребтах, единичных горах, глубина океана на которых менее 4 км. На глубинах более 4-4,5 км, превышающих критическую глубину карбонатной компенсации, карбонатный материал растворяется, не достигая дна. В результате на больших глубинах такой материал в настоящее время не накапливается. Тем не менее, в разрезе чехла всех океанических котловин отмечаются достаточно мощные, до 100 м, а иногда и более, толщи карбонатных осадочных образований. Это породы типа писчего мела с содержанием карбоната кальция до 95% и мергели с карбонатностью порядка 65%. Естественно предположить, что они накопились в условиях, когда глубина океана была меньше критической глубины карбонатной компенсации. Это отмечают многие авторы. По разным оценкам с сеномана до ныне положение КГК изменялось от 5 до 4 км. В сантоне и палеоцене она могла располагаться значительно выше (рис. V.1).
Изменение глубины океана относительно критической глубины можно пытаться объяснить одной из двух причин.
 |
| Рис. V.1. Изменение во времени КГК (критической глубины карбонатонакопления) в Атлантическом океане (Е.Емельянов и др., 1989). |
|
 |
| Рис. V.2. Сопоставление разрезов Северо-Восточной котловины Тихого океана и Дальнего Востока России. |
|
Первая - физико-химические характеристики океанской воды меняются в геологическом времени. Такие изменения должны быть разнонаправленными. Различная направленность изменений отражается в разрезе чехла прослоями глин и кремней среди карбонатов. Такое пульсирующее изменение свойств воды трудно чем-либо объяснить.
Вторая возможная причина изменения глубины океана относительно критической глубины карбонатной компенсации - вертикальные колебательные движения земной коры. В таком предположении свойства воды неизменны или однонаправлены в геологическом времени, а состав пород разреза определяется абсолютной глубиной океана в соответствующий отрезок геологического времени.
Такую точку зрения высказывает большинство исследователей. В качестве причины этого явления они, как правило, называют изменение климата, приводящее к попеременному массовому таянию и формированию полярных шапок. Правда, в этом случае структура водной толщи не может быть сколько-нибудь постоянной или однонаправленно меняющейся во времени. Соленость поверхностных вод и вод эпиконтинентальных окраинных морей должна резко варьировать, что обычно не отмечается. С чем же могут быть связаны изменения положения КГК при неизменности обшей структуры водной толщи? По-видимому, причину следует искать не в изменении климата, а в каких-то других глобальных явлениях.
Сопоставление разрезов осадочного чехла океанических котловин и эпиконтинентальных морей показывает, что временам глубокого положения КГК соответствуют перерывы в осадконакоплении в эпиконтинентальных морях, а временам ее мелкого положения - накопления морских осадков. На рис.V.2 показано сопоставление положения уровня моря и положения КГК на примере разрезов рудной провинции Кларион-Клиппертон (Северо-восточная котловина Тихого океана) и территорий Дальнего Востока России.
Рассмотрим режим углерода в природе в связи с одновременными разнонаправленными вертикальными колебательными движениями земной коры.
Количество углерода в верхних геосферах - земной коре, гидросфере и атмосфере, вероятнее всего, относительно постоянно в продолжение последних нескольких десятков и даже сотен миллионов лет. Сколько-нибудь серьезное поступление этого элемента из мантии мало вероятно, поскольку в изверженных породах углерод практически отсутствует. Двуокись углерода и метан, отмечаемые в вулканических газах, действительно могут быть ювенильными, но не менее вероятно, что они формируются в процессе извержений за счет взаимодействия осадочного материала и подземных минерализованных вод с горячей лавой.
Итак, если допустить, что количество углерода постоянно во времени, то неизбежно встает вопрос о его формах.
Эпохи мелкого океана и трансгрессии - это эпохи накопления биогенных карбонатов (кокколитофорид, фораминифер в океанической абиссали и биогермов на шельфах). Биота для формирования скелетов использует двуокись углерода, растворенную в воде. Образующийся в воде дефицит углекислоты восполняется за счет атмосферы. В результате ее количество в воздухе уменьшается.
В эпохи глубокого океана и регрессии карбонатные скелеты планктона, не достигая дна, на критической глубине карбонатной компенсации разлагаются с выделением двуокиси углерода в воду. Сформированные ранее карбонатные осадки, опускаясь на соответствующие глубины, в той или иной мере разлагаются, формируя рентгеноаморфные чрезвычайно пористые образования, представленные глинами типа аллофана и фосфатно-кремнистыми остатками биоты. Процесс разложения карбонатных осадков на дне глубокого океана продолжается сколь угодно долго в форме подводного карстообразования. Биогермы палеошельфов в эпохи регрессий, попадая в субаэральную среду, подвергаются процессам механического и химического выветривания с выделением углекислоты.
Таким образом, во времена глубокого океана и регрессий (геократический режим) количество углекислого газа в гидро- и атмосфере увеличено. Во времена мелкого океана и трансгрессий (талассократический режим) оно уменьшено при постоянстве общего количества углерода в верхних геосферах.
Выделяющийся в эпохи геократического режима углекислый газ накапливается в атмосфере вплоть до образования парникового эффекта.
Таким образом, не планетарное потепление и похолодание климата регулирует формирование и таяние полярных шапок и, соответственно, регрессии и трансгрессии эпиконтинентальных морей, а климат и все, связанные с ним экзогенные процессы вплоть до осадочного рудообразования определяются вертикальными колебательными движениями земной коры, приводящими к чередованию гео- и талассократических эпох.
Итак, сопоставление кайнозойских разрезов современной суши и океанических котловин позволяет с достаточной степенью уверенности утверждать, что временам накопления в погруженных частях котловин карбонатных осадков (<мелкий> океан) соответствуют времена трансгрессий и накопления морских отложений в эпиконтинентальных морях (талассократический режим). Перерывам в накоплении карбонатов в океанических котловинах, временам формирования глинистых и кремнистых пачек в океанических котловинах, в разрезах суши соответствуют континентальные отложения, перерывы с размывом и формированием несогласий (геократический режим). Решение задачи возможно путем сопоставления разрезов скважин глубоководного бурения, пройденных в котловинах, с разрезами суши. Один из примеров такого сопоставления приведен на рисунке V.2.
*) По мнению некоторых исследователей такие шарики имеют не космическое происхождение, а являются продуктом разложения оливинов.
|
