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

Если можно было бы удалить водную оболочку и посмотреть с самолета на глубоководный конус выноса, мы бы увидели рисунок, напоминающий гигантский след «птичей лапы» (рис. 13). Пространственно она приурочена к подводному каньону. Именно от устья этого каньона отходит основная, питающая конус артерия, иначе говоря, центральная конусная долина, которая на удалении от континентального склона начинает распадаться на другие, гораздо более узкие и менее глубокие русла. Те, в свою очередь, ветвятся на более мелкие, распадаясь в конце концов на систему лощин и распадков, тонкой сетью кровеносных сосудов опутывающих нижнюю часть подводного конуса.

Наиболее грандиозно (не с птичьего полета, а на сейсмопрофилях) выглядит верхняя половина глубоководного фэна. В подводном конусе Дуная (где автором данной работы совместно с другими научными сотрудниками МГУ проводились детальные геолого-геофизические исследования) ближняя к континентальному склону часть конуса представляет собой мощный насыпной кряж. Он поднимается над морским ложем на 600—700 м и протягивается от склона в глубь абиссали Черного моря на 120 км. По гребню этого поднятия шириной 30—50 км пролегает глубокая подводная долина У-образной формы, врезанная в тело подводного хребта на 400 м. На удалении от склона центральная долина несколько сужается, образует своего рода петлю и наконец распадается на сеть мелких ложбин и проток.

Рис. 13. Строение подводного конуса выноса [Hicks, 1981]

А — песчаные линзы в подводных руслах (отложения зерновых потоков и потоков обломков); Б — массивные пески; В — переслаивание глин и песков (турбидиты); Г — переслаивание песков, алевритов и глин (турбидиты дальних частей конуса выноса); Д — отложения гравитационных потоков разного типа; Е — оползшие массы осадков; Ж — гемипелагические илы

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.