Файл: Основы геологии.pdf

71 ка. Барий осаждается в виде труднорастворимого BaSO
4
, а Ti, Mn, Fe – в виде гидроокислов. В морской воде растворены также различные газы, прежде всего
О
2
и СО
2
. При этом максимальные содержания О
2
отмечаются в поверхностном слое воды до глубины 100-150 м и убывают с глубиной. Растворимость СО
2
по- вышается в холодных водах и снижается в тёплых, поэтому содержание СО
2
с глубиной увеличивается. Нагревание морской воды приводит к осаждению карбонатных минералов. Очень большую роль СО
2
играет в процессе фотосин- теза, приводящего к образованию органического вещества.
Температура морских вод в поверхностном слое зависит от положения морского бассейна в климатической зоне. Среднегодовая температура в нём со- ставляет +17,5 0
С, при этом в северном полушарии она выше: в 50-60 0
с. ш. –
+6,1 0
С, а в тех же широтах южного полушария всего +3,1 0
С. До глубины 1500-
2000 м температура понижается до +2,5-3 0
С. В полярных областях и глубоко- водных впадинах она понижается до отрицательных значений, а на глубинах свыше 2000 м практически не изменяется или даже повышается на доли градуса.
Давление в морях и океанах возрастает с глубиной примерно на 1 Мпа через каждые 100 м.
В зависимости от способности поглощать и рассеивать световые лучи морская вода может быть в разной степени прозрачной и по этой причине иметь ту или иную окраску. Максимальной прозрачностью обладают воды Сар- гассова моря – 66 м, Тихого океана – 59 м, Индийского океана – 40-50 м. При высокой прозрачности в открытом океане вода имеет синий цвет, в прибреж- ных зонах из-за большого количества взвешенных частиц, рассеивающих сол- нечный свет, она сине-зелёная или зелёная, а в местах впадения крупных рек – цвет жёлтый или даже коричневый из-за обилия обломочного материала вблизи берегов. Солнечные лучи свободно проникают до глубины 150-500 м и обеспечивают благоприятные условия для жизнедеятельности организ- мов. До глубины 4000 м располагается полусветовая зона, ниже которой нахо- дится зона полной темноты.
Движение морской воды вызывается ветром, притяжением Луны и Солн- ца, неравномерными температурами и солёностью. Различают разные способы перемещения морской воды: волновой, приливно-отливный и течениями.
Волновые движения воды вызываются ветром, приливами и землетрясе- ниями. Ветровые волны образуются в верхнем слое воды и проникают на глу- бину до 50-60 м. Высота таких волн достигает 16 м. Приливные и сейсмические волны (цунами) охватывают всю толщу воды и могут образовывать ещё более высокие волны.

72
Приливы и отливы – регулярные колебания уровня воды в открытых мо- рях и океанах. Чаще они имеют полусуточный режим, т.е. происходят два раза в сутки, примерно через каждые 12 часов. Высота подъёма воды у берегов со- ставляет от 3-6 м до 18 м, а в открытом океане – не более 1 м. В некоторых рай- онах (Охотское море, Японское море и др.) приливы происходят один раз в сутки с подъёмом воды у берега до 6 м.
Течения – горизонтальные перемещения воды под действием разницы температур и солёности вод, а также под действием постоянных и периодиче- ских ветров.
Живые организмы населяют океан от поверхности до наибольших глу- бин. Среди них различаются пелагические организмы, населяющие толщу во- ды, и донные организмы.
Донные организмы называются бентосом. Эти организмы, растительные и животные, не имеют органов передвижения, или они у них слабо развиты.
Большинство этих организмов ведёт прикреплённый образ жизни, прирастая к дну бассейна. К ним относятся морские лилии, губки, кораллы, мшанки, водо- росли и др. Некоторые из бентонных организмов могут перемещаться на не- большие расстояния (гастроподы, морские ежи, морские звёзды и др.).
Пелагические организмы представлены двумя группами – планктоном и активно плавающими – нектоном.
Планктон представлен главным образом мелкими одноклеточными жи- вотными: фораминиферами, радиоляриями и др., а также растениями: диатомо- выми и др. водорослями. Эти организмы переносятся волнами, морскими течениями, приливами и отливами. Несмотря на микроскопические размеры, они играют очень большую роль в образовании органогенных горных пород благодаря своей огромной массе в Мировом океане.
Нектон представлен рыбами и морскими беспозвоночными организмами.
Несмотря на большие размеры и значительное количество их в морях, этот тип организмов играет наименьшую роль в осадконакоплении, т.к. мягкое тело их разлагается, а в ископаемом состоянии сохраняются только зубы акул, чешуя рыб и ушные кости китов.
Моря и океаны осуществляют разрушительную, транспортировочную и аккумулятивную работу.
Разрушительная работа морей называется абразией. Она осуществляется механическим способом под действием ударных волн, обрушивающихся на бе- рег, и ударов обломков горных пород, переносимых морской водой, а также химическим путём в результате химического воздействия морской воды, яв-

73 ляющейся химически активным веществом, на горные породы дна и берегов.
Оба эти способа могут проявляться отдельно или совместно. В отличие от ра- боты реки разрушительная работа морской воды в большей степени осуществ- ляется химическим способом. Степень механического разрушения берегов морем во время сильных волнений значительно возрастает, морская вода стано- вится способной переносить во взвешенном состоянии очень крупные обломки, которые, ударяясь о берег, производят ударно-разрушительную работу механи- ческого типа.
Транспортировочная работа. В отличие от рек морские воды переносят не только продукты абразии, но и огромные массы обломочного материала, вы- носимого в море реками. Перемещение обломочного материала по дну волно- выми движениями морской воды осуществляется только в зоне шельфа. В пределах остальной части дна перемещаются лишь частицы, находящиеся во взвешенном состоянии. Постоянные морские течения переносят крупный об- ломочный материал на довольно большие расстояния. Приливные перемещения воды приводят к закономерному размещению обломочного материала по пло- щади бассейна. Они формируют горизонтальную зональность: более грубые обломки располагаются ближе к береговой линии, более тонкозернистые – во внутренних частях морского бассейна. При этом происходит дифференциация обломочного материала по размерам обломков и удельным весам минералов.
Многократное перемещение обломков приводит к исключительно чёткому рас- пределению обломков по размерам, т.е. к образованию хорошей сортировки морских обломочных отложений. В процессе транспортировки обломочного материала приливно-отливными процессами происходит также стирание ост- рых краёв при трении их друг о друга, о дно и берег, т.е. интенсивное окатыва- ние обломков, благодаря чему морские обломочные горные породы характеризуются высокой степенью окатанности обломков, что является одной из основных черт этих отложений.
Аккумулятивная работа в разных частях морского бассейна происходит по-разному. Материал в море приносят реки, ветер, плавающие льды, морская вода. Осаждаются остатки живых организмов из морской воды, осаждаются продукты наземного и подводного вулканизма, а также атмосферная и косми- ческая пыль.
Главными факторами, определяющими тип морских отложений, являют- ся рельеф и глубина морского дна, удалённость береговой линии и климат. В зависимости от этих факторов в Мировом океане выделяют следующие четыре зоны осадконакопления:

74 1) литоральную – в зоне действия приливов и отливов;
2) сублиторальную – в остальной зоне шельфа до глубины 150-200 м;
3) батиальную – в зоне материкового склона;
4) абиссальную – в зоне ложа Мирового океана и океанических впадин.
Осадки первых двух зон называются неритовыми (рис. 15), в их составе выделяют терригенные осадки, образующиеся вблизи берега за счёт его разру- шения и приноса обломочного материала реками; органогенные осадки, обра- зованные в результате отмирания бентоса, живущего в этой зоне, и планктона; хемогенные осадки, образованные в результате растворения пород берега и не- возможности переноса растворённых в морской воде веществ на большие рас- стояния, а также в результате выпадения нерастворимых осадков из пересыщенных растворов и на геохимических барьерах.

75 ся до глубины 4500 м – глубже они растворяются, диатомовые кремнистые во- доросли распространены до глубины 1-6 км в полярных областях, радиолярие- вые кремнистые накапливаются на глубинах до 8000 м. На глубинах более 6-8 км накапливаются красные океанические илы, состоящие из ушных костей ки- тов, зубов акул, вулканического материала и космической пыли.
В прибрежной части моря образуются осадки, которые являются наиболее благоприятными вместилищами горючих жидких и газообразных полезных ис- копаемых: нефти, конденсата, газа. Это высокопористые обломочные горные по- роды, преимущественно песчаники и карбонатные породы, среди которых выделяются весьма перспективные на нефть и газ рифовые образования. Рифы представляют собой органогенную постройку, растущую со дна морей и при- ближающуюся к поверхности моря (океана). Образуются они на глубинах 5-50 м на каменистом дне при нормальной (средней) солёности воды.
Обрывистые берега являются участками накопления грубообломочного материала, плоские берега – участками накопления органогенного и хемогенно- го материала.
Своеобразными частями морских бассейнов являются лагуны – заливы моря, отделённые от открытой части моря подводными препятствиями – барье- рами, препятствующими свободному обмену водой между лагуной и морем. В зависимости от количества впадающих в лагуну рек они могут быть опреснён- ными (при большом поступлении пресных вод из рек) или засолонёнными (при малом поступлении в лагуну речных пресных вод). Каждый из названных типов лагуны отличается своеобразием формирующихся в них осадков – фаций.
2.2.3. Озера и болота
Геологическая работа озёр и болот очень близка по своей сути к работе морей, но отличается, главным образом, масштабами и некоторыми принципи- альными чертами. Крупные озёра производят почти неотличимую от морей геологическую деятельность, особенно солёные озёра. Отличие заключается в меньших размерах этих замкнутых водных бассейнов и, соответственно – в меньшей интенсивности их работы. Сказывается также отсутствие в озёрах, как и в закрытых морях, приливов и отливов. Источниками питания озёр являются атмосфера (её осадки), реки и подземные воды. По сравнению с морями резко повышена роль подземных вод как источников питания озёр.
Разрушительная работа озёр называется озёрной абразией. Она проявля- ется значительно слабее, чем в морях. При транспортировке ослаблена роль

76 сглаживания острых краёв обломков и сортировки обломочного материала, а также роль органогенного осадконакопления. Обломочные отложения озёр представлены галькой, гравием, песками, алевритами, глинами и илами. Орга- ногенный материал состоит из скоплений раковин и органических илов. В бес- сточных озёрах образуются хемогенные осадки, в том числе разные по составу соли и железные руды. Озёра, если в них впадает много полноводных рек, при- носящих обломочный материал, быстро заносятся этим материалом, зарастают и могут превращаться в болота.
Болота представляют собой участки поверхности Земли с избыточным увлажнением почвы и развитием своеобразной болотной растительности с об- разованием торфов, которые со временем превращаются в бурый уголь. В ре- зультате метаморфизма, под действием высоких температур и давлений без доступа воздуха торф и бурый уголь превращаются в каменный уголь.
Кроме торфов, в болотах накапливается тонкий обломочный материал, приносимый ветром и реками.
2.2.4. Подземные воды
Являясь составной частью гидросферы, подземные воды производят, в отличие от поверхностных вод, очень своеобразную геологическую работу.
Они располагаются в промежутках между составными частями горных пород, заполняя поры, трещины и другие пустоты в них, в связи с чем не обладают свободной энергией и не имеют в большинстве случаев открытой свободной поверхности. Главным образом подземные воды просачиваются по порам, тре- щинам и пустотам горных пород и только на отдельных участках могут сво- бодно перемещаться, например, в подземных пещерах, перенося некоторую часть обломочного материала. Изучением подземных вод занимается специаль- ная наука, которая называется гидрогеологией.
Подземные воды являются важным источником питьевого и технического водоснабжения. Часто они содержат в растворённом состоянии различные соли, разные химические элементы и в этом случае называются минеральными (Ес- сентуки, Нарзан, Нафтуся, Ухтинская и др.). Существуют также термальные воды – нагретые в земной коре до разных температур. Такие воды используют- ся в качестве источников тепла для обогревания производственных и жилых помещений, теплиц и других сооружений.
Воды могут находиться в жидком, твёрдом и парообразном состоянии.
Твёрдая вода представляет собой лёд. В парообразном состоянии находятся во-

77 дяные пары, заполняющие поры, трещины и другие пустоты в горных породах.
Жидкая вода может находиться в горных породах и минералах в разных видах:
1) гигроскопическая вода сплошной плёнкой или в виде мелких капелек покрывает стенки разных пустот в горных породах. Эта вода не может переме- щаться под действием силы тяжести, а выделяется из породы нагреванием до температуры более 100 0
С, в результате чего вода переходит в парообразное со- стояние и уходит по пустотам и трещинам;
2) плёночная вода образует сплошную плёнку толщиной в несколько мо- лекул на поверхности зёрен и перемещается от участков с большей толщиной плёнки к участкам с меньшей толщиной плёнки вплоть до выравнивания тол- щины слоя воды;
3) капиллярная вода заполняет трещины и пустоты в горных породах и удерживается в них благодаря силам поверхностного натяжения. Особенность этого типа вод состоит в том, что их перемещение происходит в любом направ- лении и не зависит от силы тяжести воды;
4) гравитационная вода передвигается по пустотам и трещинам горных пород под действием собственной силы тяжести. В отличие от других типов вод гравитационная образует зеркало или уровень.
В составе минералов различают следующие типы воды: 1) конституционную, которая входит в состав кристаллической решётки минералов в виде разобщен- ных ионов Н и ОН. Выделить её возможно в результате гидролиза – полного химического разложения минералов; 2) кристаллизационную, которая, в отли- чие от конституционной, освобождается в результате простого нагревания ми- нералов. Происходит дегидратация, приводящая также к разрушению минерала и превращению его в новый, безводный минерал. Например, нагревание гипса приводит к превращению его в ангидрит; 3) гидратную воду, которая располагает- ся в свободном пространстве кристаллической решётки минерала, её выделение приводит не к разрушению минерала, а только к изменению некоторых физиче- ских свойств, не нарушая его структуры.
Образуются подземные воды в разных условиях разными способами. Раз- личают четыре главных способа образования подземных вод и соответственно четыре главных их типа:
1. Вадозные или инфильтрационные воды образуются в результате дли- тельного просачивания атмосферных осадков, а также речных или озёрных вод сквозь толщу проницаемых горных пород и их накопле- ния на водоупорных горизонтах.