Экология СПРАВОЧНИК

Такое представление владело умами многих геологов почти в течение столетия, в то же время данные некоторых других исследований подрывали его основы. Получение все большего количества проб осадков и развитие эхолотной съемки в ранних океанографических экспедициях первой половины XX в. позволили выявить, что при продвижении через шельф в сторону открытого моря закономерного уменьшения зернистости осадков не наблюдается.[ ...]

Революция в седиментологии терригенных отложений после того, как была сформулирована концепция турбидного потока [1423, 2525], позволила мгновенно решить некоторые кажущиеся аномалии в глубоководных морских песчаных отложениях [737, 1758] и стимулировала интенсивные полевые лабораторные и океанографические исследования. К наиболее важным их достижениям (рис. 12.1) относятся: лучшее понимание морского глубоководного осадконакопления в связи с геосинклинальным развитием и глобальной тектоникой плит (разд. 14.2.5); выделение стандартной последовательности структур в турбидитах [308] и эквивалентных последовательностей в связанных с ними крупнозернистых и мелкозернистых осадках [1903, 2357] и лучшее познание физики таких потоков, основанное на экспериментальных и теоретических работах [1049,1388, 1389, 1661, 1662].[ ...]

В середине 1960-х гг. в качестве важной альтернативы понятию о турбидных течениях была выдвинута концепция о глубоководных придонных течениях [1094, 1144]. Были установлены характерные особенности контуритов, материал которых отлагался придонными течениями [2355]. В начале 1970-х гг. внимание к осадконакоплению в абиссальных равнинах несколько ослабло; более пристальное изучение как современных океанов [1799], так и древних разрезов [1747] позволило сформулировать модели подводных конусов выноса.[ ...]

Начало переноса осадков в морских условиях может быть связано либо (1) с механизмами, нарушающими сплошность осадков на склоне, либо (2) с критической скоростью сдвига, которая требуется для эрозии и транспортировки осадочного материала по плоскому слою. В первом случае осадки, отложившиеся на склоне, начнут перемещаться вниз, когда сдвиговые напряжения, вызываемые силой тяжести, превысят сопротивление сдвигу в осадках [1307, 2553] вдоль плоскости сдвига внутри колонны осадка (рис. 12.2, а). Сопротивление сдвигу является функцией сцепления между зернами и межгранулярного трения. Поэтому разрушение осадка происходит в результате возрастания сдвиговых напряжений, обусловленного увеличением крутизны склона, или увеличением мощности осадочного чехла или в результате уменьшения сопротивления сдвигу, обусловленного внезапными толчками при землетрясениях, штормами и пр., что вызывает разжижение или тиксотропию осадка. Аналогичные деформационные эффекты может вызывать масса быстро накапливающихся осадков.[ ...]

Порог, с которого начинается перемещение частиц различных типов и размеров, пытались найти с помощью разнообразных экспериментальных исследований. Было установлено, что наиболее часто используемая диаграмма Юль-стрёма [1130], связывающая смыв частицы определенного размера со скоростью течения (рис. 12.2, в), недостаточно обоснована и не подходит для частиц с размерами, меньшими, чем у песка. Шилдс [2240] связал число Рейнольдса зерна с безразмерным сдвиговым напряжением, но для частиц мелких размеров у него было недостаточно данных; более полные данные по этой размерности приведены в другой работе [1670]. В недавней сводной работе [1615] приводится график размерности зерен по отношению к скорости сдвига, на котором показаны поля транспортировки — осад-конакопления для тонкого осадочного материала и транспортировки — эрозии для более грубых частиц (рис. 12.2, г). В этой работе доказывается, что эрозия тонкого связного осадка не является просто функцией размерности частицы и скорости, и поэтому ее поле не может быть нанесено на эту же диаграмму. На перемещение осадка может влиять биотурбация, поскольку она воздействует на стабильность осадка на склоне и повышает подверженность плоского слоя к эрозии. Тонкий материал вследствие биотурбации может непосредственно переходить в суспензию.[ ...]

Крупные оползни на пологом склоне имеют морфологию, показанную на рис. 12.6 [1495]. Его тыловая часть характеризуется структурами растяжения, такими, как сбросы, оползневые уступы, и отсутствием слоистости. Выше этой области может иметь место регрессивное оползание, вызывающее последовательное нарушение осадков и продвижение вверх по склону неустойчивых поверхностей оползневых уступов. Основное тело оползневой массы может быть относительно ненарушенным, в то время как во фронтальной области видны структуры сжатия, такие, как надвиги и перекрытия слоев.[ ...]

Обломочные, зернистые и флюидизирован-ные (разжиженные) потоки. Обломочные потоки представляют собой высоко концентрированную, очень вязкую осадочную дисперсию, которая обладает пределом текучести и ведет себя как пластический поток [1022, 1267]. Их движение напоминает слабо ламинарное течение грязевых потоков или ледников, которые непрерывно или периодически продвигаются вниз по склону при углах наклона, превышающих всего 0,5°. Обычно фронт потока формирует крутой уступ высотой до 30 м, но на более крутых склонах поток утоняется, его скорость увеличивается, а высота фронтальной части уменьшается (рис. 12.7). Когда обломочные потоки продвигаются вниз по склону, своим весом они воздействуют на подстилающие осадки, вызывая вторичное нарушение поверхности дна. При увеличении крутизны склона или фронтальной части потока они могут также переходить в оползни. Обломочные потоки, по-видимому, возникают за счет сейсмических толчков, оползания или криппа осадков, но, вероятно, могут формироваться в результате быстрого осадконакопления или образования газов, что приводит к локальному увеличению порового давления. Поток останавливается, или «замерзает», когда сопротивление сдвигу обломочных масс превышает силу тяжести, действующую вниз по склону, или при диссипации избытка порового давления.[ ...]

Турбидные течения высокой плотности, вероятно, возникают одним из следующих четырех основных способов (разд. 12.2.2, рис. 12.4): 1) из оползней или обломочных потоков при перемешивании их материала с морской водой; 2) из песчаных обвалов, зернистых потоков, или разрывных течений, питающих осадками верховья подводных каньонов; 3) при штормах, взмучивающих неконсолидированные донные осадки и создающих на шельфе концентрированные нефелоидные осадки, и 4) непосредственно из взвешенного осадочного материала, поставляемого в море реками в половодье или при таянии ледников.[ ...]

Поскольку масштабы турбидных потоков в океане на несколько порядков больше потоков, воспроизводимых в лабораторных условиях, возможность применения полученных экспериментальных результатов к природным потокам довольно проблематична. Наличие последовательных разрывов подводных кабелей является свидетельством существования природных потоков высокой плотности. Классическим примером является землетрясение 1929 г. на Большой Ньюфаундлендской банке, вызвавшее колоссальный обвал с последующим турбидным потоком, который переместился вниз по склону на расстояние в сотни километров, выйдя на абиссальную равнину Сом [1092,1904]. Максимальная скорость, достигнутая этим течением, составляла примерно 70 км/ч (25 м/с) [1648]. Другие хорошо описанные примеры имели место у побережья Алжира, в системе каньонов у устьев рек Конго и Магдалена и в Новобританском желобе [1093]. По оценкам скорость потока здесь также составляла десятки километров в час.[ ...]

Рисунки к данной главе:

Историческое развитие основных представлений в седиментологии морских глубоководных терри-генных отложений по Стоу [2350].

Непрерывная последовательность основных процессов переноса и отложения и самих осадков в глубоком море.

Возможные взаимоотношения между процессами захвата осадков, их перемещения на большие расстояния и отложения в глубоком море. Координатами являются время и/или расстояние и концентрация потока. Показаны идеализированные модели фаций, образу-

Модель криппа осадков на пологом подводном склоне [Хилл, 1983 г., личное сообщение]. Показаны три стадии (а—с) развития внутренней зоны срыва, ее вертикальные смещения вдоль зон растяжения и формирование «осадочных волн» в горизонтально стратифицированной толще осадков.

Нормальные придонные течения внутри каньона Монтерей у западной Калифорнии [2234]. а — батиметрическая карта, на которой показано положение станций; б — запись течения на станции 58 на глубине 1061 м, которая иллюстрирует слабую связь между приливами и направленными вверх по каньону крупными течениями; для течений, направленных вниз, связь с приливами проявляется только в редких случаях; в — запись течения на станции 59 на глубине 1445 м, которая показывает возможное влияние приливов на потоки, направленные как вверх, так и вниз по склону.

Карта и геологический разрез, на которых показано горизонтальное и вертикальное распределение концентраций взвешенного вещества в нефелоидном слое, северо-западная часть Атлантического океана. Интенсивность штриховки указывает на относительные концентрации, колеблющиеся от максимальных, равных примерно 0,1 млн