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

Помимо перечисленных форм миграции вещества от суши к океану, существует еще один механизм, действующий в высоких широтах. Речь идет о ледовом разносе, во время которого вместе с льдинами и айсбергами в море выносятся терригенные обломки. После того как лед растает, они опускаются на дно. Данный вид переноса определяет ход седиментации в высоких широтах.

Таким образом, вырисовывается довольно сложная картина распространения взвешенного вещества, поступающего в океан с суши. Существуют, однако, и другие его источники. Это прежде всего форменные элементы организмов, обитающих в водной толще, среди которых основную роль играет фитопланктон. Карбонатные и кремнистые скелетные остатки диатомей, радиолярий, фораминифер, кокколитофорид, птеропод и др. относятся к числу важнейших компонентов океанских осадков. Одни из них имеют мельчайшие размеры (например, диски кокколитов), другие, оказавшись на дне, попадают в алевритовую или песчаную фракцию осадка (0,01—1 мм). Поэтому, чтобы разглядеть в деталях раковинки формаминифер, достаточно исследовать их под бинокуляром, дающим увеличение в 30—50 раз. В то же время увидеть диски кокколитов можно, только используя электронный сканирующий микроскоп.

Еще одним важным источником взвешенного вещества в океане, участвующего в формировании донных осадков, являются вулканические частицы. Так как огромные их количества выбрасываются при извержениях вулканов в атмосферу, основным агентом их распространения становятся ветры.

До определенного времени ученые не задумывались над вопросом, каким образом мельчайшие частицы взвеси оказываются на дне. Ведь многим из лих необходимо опуститься сквозь толщу воды многокилометровой высоты. Большинство же взвешенных частиц настолько незначительны по весу, что по всем законам физики должны носиться по просторам океана тысячи, если не миллионы лет. Учитывая объемы поступления взвеси с континентов и из недр Земли за счет вулканических процессов, а также уровень биологической продукции самого океана, можно было бы ожидать его превращения во вселенское болото с мутными водами. Между тем океанские воды в целом чисты и прозрачны, если не учитывать так называемые антропогенные загрязнения. В чем же дело? Как происходит самоочищение океана?

Разгадка в буквальном смысле была спрятана в желудках копепод и других мелких животных, объединяемых под названием зоопланктона. Эти мелкие хищники, обитающие в поверхностном слое океана, питаются в основном фитопланктоном и детритным органическим веществом. Как выяснилось, именно они играют роль чистильщиков. Желудки многих из них оказались набитыми не только тельцами диатомей, кокколитов и других организмов, но также частичками биогенного и абиогенного происхождения. Эти живые сепараторы пропускают через себя огромное количество воды, фильтруя содержащиеся в ней мельчайшие частички. Эти частички в их желудках подвергаются воздействию ферментов. Из них извлекается все то, что может быть ассимилировано организмом, а остальное, склеенное в небольшие комочки округлой или вытянутой формы (в зависимости от вида животного), выталкивается наружу. Эти искусственные образования получили название фекальных пеллет. Пеллеты имеют песчаную или даже алевритовую размерность. Их вес достаточно велик, чтобы быстро опуститься сквозь столб воды на дно. Здесь под воздействием физико-химических факторов среды и микроорганизмов они вскоре разрушаются. Поэтому в составе осадка редко можно увидеть целые пеллеты. Выполнив свою роль, они, как правило, исчезают. Лишь в мелководных обстановках — лагунах и приливно-отливных площадках, а также в затишных участках шельфа в структуре осадков этот компонент встречается в большом количестве. Впрочем, и здесь век пеллет недолог, вместе с другим материалом их пропускают через свои желудки бентосные организмы. Их фекальные остатки попадаются гораздо чаще.

Механизм изымания организмами из воды взвешенных частиц, благодаря которому они попадают на дно в составе фекальных пеллет, получил название биоседиментации.

Лавины, лахары, палящие тучи, цунами

В особый класс выделяются явления, широкое распространение которых в периферийных районах океана связано с их высокой сейсмичностью и вулканической активностью. Интерес к этим явлениям тем более велик, что многие из них опасны, хотя и крайне редки. Так, мало кому удавалось наблюдать движение каменной лавины. Лишь анализируя причиненные ею на пройденном пути разрушения, можно представить, как она движется. Одна из таких каменных лавин, сошедшая с вершины Шаттерид Пик — горы на Аляске, пересекла небольшой хребет Спур, высотой 130 м. При этом деревья на западном его склоне, обращенном к горе Шаттерид Пик, остались нетронутыми. Американские исследователи пришли к выводу, что лавина, вызванная сильным землетрясением в проливе Принца Уильямса, буквально перелетела через преградивший ей путь хребет, т. е. пронеслась над его гребнем на высоте более 100 м и опустилась на противоположный склон. Таким образом, пострадал район, казалось бы, защищенный надежной преградой от потенциально опасной зоны.

Не меньшую опасность может представлять облако из смеси газов и частиц, которое вырывается из кратера некоторых вулканов. В момент мощного взрыва скопившаяся в кратере масса осадков мгновенно разжижается и поднимается вверх. Это облако, отличающееся высокой плотностью, несется обычно над поверхностью Земли, быстро расширяясь в объеме. Скорости распространения подобных облаковидных потоков частиц (особенно крупных) могут превышать, по данным американских геологов Г. Фридмана и Дж. Сандерса [Friedman, Sanders, 1978], 150 км/ч. Благодаря сопротивлению воздушной массы, находящейся над облаком, частицы выпадают из него с определенной последовательностью. На пути движения такого облака возникает своеобразный аккумулятивный рельеф, напоминающий в продольном сечении волну с крутым и пологим скатами.

К очень редким и губительным явлениям относятся палящие тучи, которые образуются при очень сильных взрывах в кратерах, не засыпанных осадками. Возникающее при этом облако состоит из мельчайших сгустков магмы или раскаленных частиц. Температура в разных частях тучи меняется от 550 до 950° С. Высокая скорость движения палящих туч, а она может достигать 500 км/ч [Тазиев, 1961], поддерживается, как полагают, выделениями газов из отдельных частиц. Палящая туча, вырвавшаяся 8 мая 1902 г. из вулкана Мон-Пеле на острове Мартиника, за несколько секунд сожгла город Сен-Пьер с населением 30 тыс. человек. Осадок, выпадающий из таких туч, весьма своеобразен. Для слагающих его частиц характерны оплавленные контакты, многие из них «сварены» вместе. Отмечается присутствие древесного угля — следы выжигания растительности.

Со склонов вулканов, конусы которых нередко покрыты снегом и льдом, в процессе извержений стекают потоки разжиженного вулканического пепла и другого материала. Потоки разжиженного тонкодисперсного вещества высокой плотности, способные включать крупные глыбы и валуны, получили название лахаров. В Каскадных горах на тихоокеанской окраине США лахары перемещались на расстояние до 80 км. Многочисленные потоки такого рода были вызваны извержением вулкана Сент-Хеленс в 1980 г. Один из самых крупных лахаров, сошедший с вершины вулкана Клуд на острове Ява в 1919 г., покрыл площадь в 132 км2. При этом было уничтожено более 100 селений, погибло 5110 человек.

В тропических широтах, где даже на самых высоких конусах вулканов снег — большая редкость, извержения сопровождаются мощными селями, иначе говоря, грязевыми потоками, способными уничтожить целые города. В Колумбии одна из таких грязевых лавин, двигавшаяся по долине реки, буквально затопила один из городов с населением около 5 тыс. человек, из которых спаслись немногие. Образование селя было вызвано извержением вулкана Руис.

Однако беды, которые случаются на окраинах континентов в результате тех или иных тектонических событий, редко могут сравниться по своим масштабам с теми несчастьями, что приходят со стороны океана от цунами. Действительно, крупное землетрясение или извержение вулкана затрагивает зону площадью в несколько тысяч или десятков тысяч километров. Энергия сейсмических волн, даже если в эпицентре землетрясения мощность толчков достигает 8—9 баллов по шкале Рихтера, быстро рассеивается по мере удаления от него, хотя сами толчки могут ощущаться и на расстоянии в тысячи километров. Точно так же и тучи пепла, вырвавшиеся из кратера вулкана, наносят огромный урон, засыпая поля и населенные пункты площадью в тысячи квадратных километров. Особо крупные выбросы пепла и газов, достигающие тропосферы, способны даже на какое-то время изменить климат во многих районах мира. Однако непосредственную опасность извержения представляют лишь в окрестностях самого вулкана.