Геология океана: загадки, гипотезы, открытия - Конюхов Александр Иванович

Таким образом зародилось представление о турбидитах. Интересно, что в верхней их части (кровле) есть слоечки, которые состоят из раковинок планктонных организмов, чаще всего фораминифер. Они живут в поверхностных горизонтах водной толщи морей и океанов, а после отмирания их карбонатные раковинки опускаются сквозь воду на дно. Эти карбонатные слоечки резко контрастируют в колонках турбидитов с другими слоями, как правило образованными терригенным материалом либо обломками форменных элементов организмов, живущих на относительно мелком дне (раковины моллюсков, пластинки морских ежей и лилий, обломки кораллов и т. п.). Ф. Кюнен истолковал различия в составе материала, слагавшего низы и верхи турбидита, однозначно. Нижняя его часть составлена частицами, принесенными мутьевым потоком с шельфа или верхней части склона, т. е. в результате возникновения и схода вниз по континентальному склону гравитационного потока, верхний же слоек образован тем материалом, который родился в самой водной толще (например, раковинки фораминифер) и никакого отношения к мутьевому потоку не имеет. Вместе эти слои образуют так называемый турбидитовый циклит.

Удивительным оказался не только сам этот факт, но и масштабы времени, потребовавшегося для формирования циклита турбидита. Поскольку в разрезе турбидитов обычно много органических остатков (фауны и микрофауны), эпоха их отложения хорошо датируется. В такой толще легко подсчитать количество турбидитовых прослоев, т. е. число подводных лавин. Поделив время, в течение которого сложился весь разрез, на это число, можно узнать среднюю продолжительность временного интервала, отделяющего сход одной лавины от другой. Выяснилось, что в зависимости от тектонического режима того района, где происходили в геологическом прошлом эти события, продолжительность интервала колеблется от нескольких сот до нескольких тысяч лет. Размер единичного циклита весьма невелик — 5—6 или 15—20 см. Следовательно, для того чтобы отложились эти 5—20 см осадка, потребовались тысячелетия.

Стало ясно, что нижняя и большая часть каждого циклита, характеризующаяся градационной и тонкой параллельной слойчатостью, а также соседние производные от мутьевого потока слои образовались с точки зрения геологического времени практически мгновенно. Ведь мутьевое облако двигается со скоростью морского судна, а для осаждения частиц из него после прекращения движения, вероятно, требуется несколько недель, быть может, месяцев. Так на что же ушли сотни и тысячи лет, отделяющие сход одной подводной лавины от другой? Как это ни парадоксально, но все эти годы потребовались для формирования верхних, зачастую очень тонких слоечков, сложенных глиной и раковинками фораминифер. Вот каковы различия в масштабах отдельных седиментационных процессов.

В дальнейшем американский геолог А. Боума уточнил и детализировал модель Ф. Кюнена и выделил еще несколько горизонтов в циклите турбидитов, объяснив происхождение каждого из них. За последние десятилетия выяснилось широчайшее распространение турбидитов, других гравитационных отложений, многообразие их состава. Встречаются турбидиты терригенного, карбонатного, кремнистого, вулканогенного, но чаще всего смешанного состава. Ими образованы мощнейшие осадочные толщи как молодого, так и древнего возраста. В сущности, турбидиты давно были известны и фигурировали в геологических описаниях под названием «флиш». Но пожалуй, самым важным оказалась строгая пространственная локализация турбидитов. В большинстве своем они представляют отложения материковых окраин, накапливающиеся либо в пределах подножия континентального склона, либо в глубоководных желобах или впадинах асейсмичного хребта.

Следы «птичьих лап» в абиссали

Как было установлено в конце 60-х — начале 70-х годов, турбидиты распространены на окраинах континентов отнюдь не повсеместно. Они локализуются в пределах мощных аккумулятивных тел, размеры которых колеблются от относительно небольших (сотни квадратных километров) до гигантских (миллионы квадратных километров). Эти тела были названы подводными конусами выноса или глубоководными фэнами.

Конусы выноса известны и на суше, где они образуются у выхода из гор, расположенных в аридном и ледовом климате, сезонных водных потоков. На равнине уклоны дна в руслах этих потоков резко уменьшаются, вследствие чего потоки теряют скорость и уже не в состоянии перемещать крупный осадочный материал. Поэтому валуны, дресва и галька скапливаются здесь в виде дамбы, подпруживающей течение горного потока. Через нее он пробивается в виде отдельных струй и ручьев, способных тащить лишь относительно мелкий материал — гравий, песок и более тонкие частицы. В дальнейшем по мере снижения скорости водных струй происходит осаждение гравийных и песчаных зерен. Так, ветвясь и меандрируя, ручейки воды достигают подножия естественной дамбы, растеряв по дороге большую часть переносимого ими материала. Оседая, этот материал постепенно наращивает аккумулятивное тело, имеющее в плане форму конуса. От паводка к паводку, когда горный поток, захватывая множество разнокалиберных обломков и взвеси, превращается в грозную силу, конус разрастается в высоту и по площади.

Как выяснилось, нечто подобное происходит и под водой, близ устьев крупных каньонов, прорезающих континентальные склоны. Однако протекающие здесь процессы осадконакопления значительно сложнее и многообразнее тех, которые приводят к формированию конусов выноса на суше. Да и масштабность их совершенно иная.

Поистине колоссальных размеров достигают глубоководные конусы выноса, выросшие на продолжении дельт крупнейших рек. Достаточно сказать, что подводный конус Ганга и Брахмапутры занимает почти всю глубоководную котловину Бенгальского залива и даже выходит за его пределы. Площадь этого конуса, вероятно, превышает несколько миллионов квадратных километров. Другой, не менее громадный глубоководный фэн находится в западной части Центральной Атлантики. Он является подводным продолжением дельты Амазонки и протягивается от континентального склона Бразилии до дальних отрогов Срединно-Атлантического хребта, покрывая расстояние более чем в тысячу километров. Практически каждая крупная водная артерия, выходящая к океану или на окраину котловинного морского водоема, формирует мощный конус. Это, кроме упомянутых, такие реки, как Миссисипи, Нигер, Конго, Лимпопо, Нил, Дунай, Рона, Маккензи, Ингури и др. Значительные по протяженности секторы современных континентальных окраин еще очень слабо изучены, поэтому пока трудно представить истинные масштабы такого геологического явления, как формирование подводных конусов выноса. Ясно, однако, что им принадлежит особая роль в развитии многих переходных зон от континентов к океану.

Уже сам факт открытия глубоководных конусов вызвал в среде геологов определенное замешательство. Действительно, реки выносят с суши в океан огромные количества осадочного материала, главным образом в форме взвеси. Тем не менее долгое время полагали, что большая его часть как бы складируется в дельтах рек. Русло реки разбивается на крупные и мелкие рукава, каждый из которых наращивает в период активного развития «язык» из наносов, в основном из песка, выдвигающийся в открытое море. Передняя часть дельты является зоной смешения соленых морских и пресных речных вод, где слипаются и садятся на дно многие глинистые частицы. Скорости накопления осадков в дельтах настолько велики, что Л. П. Лисицын [1982] отнес их к зонам лавинной седиментации, подразумевая при этом не зарождение подводных лавин, а именно огромный темп осаждения вещества. За сравнительно короткое время в районе дельты накапливается толща мощностью в несколько сот и даже тысяч метров.

И вот эти-то грандиозные вместилища терригенного материала оказались лишь верхушкой айсберга, главная часть которого, как выяснилось благодаря работам Нормарка, Комара, Мура и других исследователей, находится глубоко под водой, у подножия континентальных склонов. Вскоре удалось установить, что подводные конусы выноса — это не только гигантские накопители осадков, но и система подводных русел, валов и поднятий, связанных в единое целое и развивающихся по своим законам.